本章工作任务
实现学校类、学员类、教员类
实现管理员类、客户类
更改管理员密码
实现客户积分回馈
本章技能目标
掌握类和对象的特征
理解封装
会创建和使用对象
本章介绍
在前面章节中，大家学习了程序设计的基本知识和流程控制语句。通过这些内容的学习，大家能够用Java语言进行程序设计，但这些程序的规模都很小，一般只有几十行代码。假设要编程解决一个很大的问题，需要写几万行代码，如果按照以前的做法，将这些代码都放在一个Java文件中，可以想象这个文件会非常冗长，而且很难维护。
因此，在下面的课程中，学员们将看到Java程序设计的另一道风景——面向对象程序设计，英语缩写为OOP。面向对象程序设计是一个里程碑，Alan Kay因为设计了世界上第一个面向对象语言Smalltalk而获得图灵奖。Java之父James Gosling结合Internet背景设计了完全面向对象的Java语言。
本章将带领学员们进入面向对象的世界，学习什么是对象和类，以及如何创建和使用类的对象。
技术内容
11.1 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。
11.1.1 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。
表11-1不同对象的静态特征和行为对照
通过表11-1可以看到，不同类别中的对象具有不同的静态特征和动态特征。如果要将上面的信息存储在计算机中，该如何做呢？
11.1.2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。
11.1.3 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
11.2 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。
11.2.1 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。
不同大小口味的冰淇淋（对象）
制作
模具（类）
1
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。
11.2.2 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。
