1 对象

世界是由什么组成的？化学家可能会说："世界是由分子、原子、离子等这些化学物质组成的"。画家可能会说："世界是由不同的颜色组成的"。不同的人会有不同的回答。但如果你是一个分类学家，你会说："这个世界是由不同类别的事物组成的"，如图11.1所示。

图11.1世界的组成

其实，这个问题本身就比较抽象，物以类聚，所以可以说世界是由不同类别的事物构成的，如图11.1所示，世界由动物、植物、物品、人和名胜等组成。动物可以分为脊椎动物和无脊椎动物。脊椎动物又可以分为哺乳类、鱼类、爬行类、鸟类和两栖类。爬行类又可以分为有足类和无足类……就这样可以继续分下去。当提到某一个分类时，就可以找到属于该分类的一个具体的事物。例如，乌龟就属于爬行类中的有足类，眼镜蛇就属于爬行类中的无足类。当我们提到这些具体动物时，会在脑海浮现出它们的形象。这些现实世界中客观存在的事物就称为对象。在Java的世界中，"万物皆对象"。

学习面向对象编程，我们要站在分类学家的角度去思考问题。根据要解决的问题，对事物进行分类。

说明：分类是人们认识世界的一个很自然的过程，人们在日常生活中会不自觉地进行分类。例如，我们可以将垃圾分为可回收的和不可回收的，将交通工具分为车、船、飞机等。分类就是以事物的性质、特点、用途等作为区分的标准，将符合同一标准的事物归为一类，不同的则分开。例如，上文对动物的分类中，根据动物有无脊椎可分为脊椎动物和无脊椎动物；如果根据动物是水生还是陆生，又可分为水生动物和陆生动物。因此，在实际应用中，我们要根据待解决问题的需要，选择合适的标准或角度对问题中出现的事物进行分类。

1.1 身边的对象

现实世界中客观存在的任何事物都可以被看做对象。对象可以是有形的，如一辆汽车；它也可以是无形的，如一项计划。因此对象无处不在。

Java是一种面向对象的编程语言(Object Oriented Programming Language,OOPL),因此我们要学会用面向对象的思想考虑问题和编写程序。在面向对象中，对象是用来描述客观事物的一个实体。用面向对象的方法解决问题时，首先要对现实世界中的对象进行分析与归纳，找出哪些对象与要解决的问题是相关的。

下面以商场中的两个对象为例，分析我们身边的对象，如图11.2所示。张浩在超市购物后要刷卡结账，收银员李明负责收款并打印账单。在这个问题中，张浩和李明就是我们所关心的对象。下面选择一个角度对他们分类，如两人的角色不同，张浩是顾客，而李明是收银员，因此可以说，张浩是 "顾客" 对象，而李明是 "收银员" 对象。

图11.2  “顾客” 对象和 “收银员” 对象

既然他们都是对象，那么如何区分呢？其实每一个对象都有自己的特征，包括静态特征和动态特征。静态特征是可以用某些数据来描述的特征，如人的姓名、年龄等。动态特征是对象所表现的行为或对象所具有的功能，如购物、收款等。根据上面的例子，可以得到表11-1

1.2对象的属性和方法

通过超市购物的例子可以看到，正是因为对象拥有了这些静态特征和动态特征，才使得他们与众不同。在面向对象的编程思想中，把对象的静态特征和动态特征分别称为对象的属性和方法，它们是构成对象的两个主要因素。其中属性是用来描述对象静态特征的一个数据项，该数据项的值即属性值。例如，上面例子中，"顾客" 对象有一个属性是姓名，属性值是张浩。而方法是用来描述对象动态特征(行为)的一个动作序列。例如，"收银员"对象的行为有收款和打印账单，这些都是对象的方法。

在编程中，对象的属性被存储在一些变量里，如可以将"姓名"存储在一个字符串类型的变量中，将"员工号"存储在一个整型变量中。对象的行为则通过定义方法来实现，如"收款"、"打印"、"账单"都可以定义为一个方法。

解释：对象：用来描述客观事物的一个实体，由一组属性和方法构成。

1.3 封装

封装(Encapsulation)就是把一个事物包装起来，并尽可能隐藏内部细节。

图11.3中是一辆法拉利跑车。这辆车在组装前是一堆零散的部件，如发动机、方向盘等，仅靠这些部件是不能发动车的。当把这些部件组装完成后，它才具有发动的功能。显然，这辆法拉利跑车是一个对象，而零部件就是该对象的属性，发动、加速、刹车等行为就是该对象所具有的方法。通过上面的分析可以看到，对象的属性和方法是相辅相成，不可分割的，它们共同组成了实体对象。因此，对象具有封装性。

图 11.3 法拉利跑车

2  类

上文提到了一位顾客"张浩"，但在现实世界中有很多顾客，张三、李四、王五等。因此，"张浩"只是顾客这一类人中的一个实例。又如，图11.3的"法拉利跑车"是一个对象，但现实世界中还有奔驰、保时捷、凯迪拉克等车，因此这辆"法拉利跑车"只是车这一类别中的一个实例。不论哪种车，都有一些共同的属性，如品牌、颜色等，也有一些共同的行为，如发动、加速、刹车等，在这里将这些共同的属性和行为组织到一个单元中，就得到了类。

类定义了对象将会拥有的特征（属性）和行为（方法）。

类的属性：对象所拥有的静态特征在类中表示时称为类的属性。例如，所有顾客都有姓名，因此姓名可以称为"顾客类"的属性，只是不同对象的这一属性值不同，如顾客张三和顾客李四的姓名不同。

类的方法：对象执行的操作称为类的方法。例如，所有顾客都有购物行为，因此购物就是"顾客类"的一个方法。

2.1 类和对象的关系

了解了类和对象的概念，你会发现它们之间既有区别又有联系。例如，图11.4所示为用模具制作球状冰淇淋的过程。

 

图 11.4 制作球状冰淇淋

制作球状冰淇淋的模具是类，它定义了如下信息(属性)。

球的半径。

冰淇淋的口味。

使用这个模具做出来的不同大小和口味的冰淇淋是对象。在Java面向对象编程中，就用这个类创建出类的一个实例，即创建类的一个对象。

因此，类与对象的关系就如同模具和用这个模具制作出的物品之间的关系。一个类为它的全部对象给出了一个统一的定义，而它的每个对象则是符合这种定义的一个实体。因此类和对象的关系就是抽象和具体的关系。类是多个对象进行综合抽象的结果，是实体对象的概念模型，而一个对象是一个类的实例。图11.5展示了在现实世界、大脑中的概念世界和程序运行的计算机世界中类和对象的关系。

图11.5现实世界、概念世界和计算机世界中的类与对象

在现实世界中，有一个个具体的"实体"。以超市为例，在超市中有很多顾客，张三、李四、王五等，而"顾客"这个角色就是在我们大脑的"概念世界"中形成的"抽象概念"。当需要把顾客这一"抽象概念"定义到计算机中时，就形成了"计算机世界"中的"类"，即上面所讲的类。而用类创建的一个实例就是"对象"，它和"现实世界"中的"实体"是一一对应的。

2.2 类是对象的类型

到目前为止，我们已经学习了很多数据类型，如整型(int)、双精度浮点型(double)、字符型(char)等。这些都是Java语言已经定义好的类型，编程时只需要用这些类型声明变量即可。

那么，如果想描述顾客"张浩"，他的数据类型是什么呢？是字符型还是字符串型？其实都不是。"张浩"的类型就是"顾客"，也就是说，类就是对象的类型。

事实上，定义类就是抽取同类实体的共性自定义的一种数据类型。例如，"顾客"类、"人"类、"动物"类等。

3 Java是面向对象的语言

在面向对象程序设计中，类是程序的基本单元。Java是完全面向对象的编程语言，所有程序都是以类为组织单元的。回想自己写过的每一个程序，基本框架是不是都如示例1所示的结构。

示例1

public class HelloWorld {

   public static void main(String[] args) {

       System.out.println("Hello World!!!");

   }

}

分析示例1 ,程序框架最外层的作用就是定义了一个类HelloWorld,第1章曾提到HelloWorld是一个类名，原因就在此。

3.1 Java 的类模板

学习了类、对象的相关知识，那么如何在Java中描述它们呢？

Java中的类将现实世界中的概念模拟到计算机中，因此需要在类中描述类所具有的属性和方法。Java的类模板如下所示。

语法

public class ＜类名＞{

//定义属性部分

属性 1 的类型属性 1;

属性 2 的类型属性 2;

……

属性 3 的类型属性 3;

//定义方法部分

方法 1;

方法 2;

……

方法 n;

}

在Java中要创建一个类，需要使用一个class、一个类名和一对大括号。

其中，class是创建类的关键字。在class前有一个public,表示"公有"的意思。编写程序时，要注意编码规范，不要漏写public。在class关键字的后面要给定义的类命名，然后写上一对大括号,类的主体部分就写在{}中。类似于给变量命名，类的命名也要遵循一定的规则。

不能使用Java中的关键字。

不能包含任何嵌入的空格或点号 "." ，以及除下划线 "_"、字符 "$" 外的特殊字符。

不能以数字开头。

规范：

类名通常由多个单词组成，每个单词的首字母大写。

另外，类名应该简洁而有意义，尽量使用完整单词，避免使用缩写词，除非该缩写词已被广泛使用，如HTML、HTTP、IP等。

3.2 如何定义类

类定义了对象将会拥有的属性和方法。定义一个类的步骤如下。

1.定义类名

通过定义类名，得到程序最外层的框架。

语法

public class 类名{

}

2. 编写类的属性

通过在类的主体中定义变量来描述类所具有的静态特征（属性），这些变量称为类的成员变量。

3. 编写类的方法

通过在类中定义方法来描述类所具有的行为，这些方法称为类的成员方法。

知道了定义一个类的步骤，下面看一个具体例子。

问题：在不同的北大青鸟培训中心（北京中心、杭州中心等），学员们会感觉到相同的教学环境和教学氛围，用类的思想输出培训中心的信息。

分析：在定义类之前，首先要从问题中找出对象和类，进而分析它所具有的属性和方法。一般利用问题描述中的名词和名词短语来识别对象和类。例如，用特指名词（张浩、我的家、第六次比赛）识别对象，用复数名词（人们、顾客、开发商）及泛指名词（每一个人、不同的教员、一台计算机）识别类。对上面的问题，北京中心和杭州中心是特指名词，这样得到两个对象；不同的北大青鸟培训中心是泛指名词，可以抽象成类。对于每个中心，都具有“中心名称”、“教室数目”和“机房数目”，它们所具有的行为都有“展示本中心的信息”。通过上面的分析，抽象出了这个类的（部分）属性和行为，如图11.6所示，下一步就可以定义类了。根据定义类的步骤，编写代码，如示例2所示。

school类

属性：

中心名称

教室数量

机房数目

方法：

展示中心信息

图11.6 School类的属性和方法

示例2

public class School {

   String schoolName;            //中心名称

   int classNumber;              //教室数目

   int labNumber;                //机房数目

 

//定义北大青鸟中心的方法

   public void showCenter() {

       System.out.println(schoolName + "培训中心\n" + "配备： " +

               classNumber + "教" + labNumber + "机");

   }

}

示例2定义了一个School类，并且定义了三个成员变量：schoolName、classNumber、labNumber。另外，定义了一个类的方法，方法名是showCenter（）。这个方法的作用是显示中心的信息，即中心名称及教室和机房的配置情况。第12章将详细讲解如何编写类的方法，这里只对showCenter））方法进行简单说明，该方法代码如下。

public String showCenter() {

   //方法体  

}

编写showCenter()方法时，大家只需要在 "方法体" 部分写出自己要实现的功能即可,showCenter是方法名。在Java中，一个简单方法的框架如下所示。

语法

访问修饰符 返回值类型 方法名（）{

//方法体

}

访问修饰符限制了访问该方法的范围，如public,还有其他的访问修饰符，会在以后学习。返回值类型是方法执行后返回结果的类型，这个类型可以是基本类型，或者是引用类型，也可以没有返回值，此时必须使用void来描述。方法名一般使用一个有意义的名字描述该方法的作用，其命名应符合标识符的命名规则。

说明

这里介绍一下Camel（骆驼）命名法和Pascal （帕斯卡）命名法。

骆驼命名法：方法或变量名的第一个单词的首字母小写，后面每个单词的首字母大写，如 showCenter、userName 等。

帕斯卡命名法：每一个单词的首字母都大写，如类名School等。在Java中，定义类的属性和方法使用骆驼命名法，定义类使用帕斯卡命名法。