类与对象的概念

1. 什么是类和对象

先从一个类比开始。想象一张汽车的设计图。设计图上标明车有四个轮子、发动机、颜色、座椅等。但设计图本身不会在路上行驶、不会发出发动机的轰鸣，也不需要汽油。它只是关于汽车如何构成的描述。

类在编程中就像这样的“蓝图”（或模板），它定义了其实例将拥有哪些数据（字段）和行为（方法）。

对象就是根据这张蓝图“装配”的真实汽车，即具体的实例。每个对象都有自己的状态（例如，一辆车是红色，另一辆是蓝色）以及行为：每个对象都可以执行类中定义的动作（例如行驶、刹车、鸣笛）。

生活中的示例

• 类： 人 (Person) —— 描述一个人有姓名、年龄、身高，并且可以说话或跑步。
• 对象： 瓦夏、彼佳、卡佳 —— 具体的人，每个人都有自己的姓名和年龄。

Person

name = "瓦夏" 
age = 25

name = "卡佳" 
age = 30

为什么类很重要？

• 把相关的变量和方法组织在一起。
• 用相同的结构创建任意多个对象，但各自拥有不同的数据。
• 便于描述复杂实体：例如“银行账户”“商品”“图书”“用户”。

2. 类的声明语法

在 Java 中，类通过关键字 class 来声明。其后是类名（约定俗成——首字母大写），然后是花括号，字段和方法写在花括号内。

最简单的示例

public class Person {
    // 这里将放置字段和方法
}

说明：

• public —— 访问修饰符。
• class —— 告诉编译器：“我在声明一个类”。
• Person —— 类名（自行设定，但首字母要大写）。

类命名的重要规则

• 类名应以大写字母开头（例如 Car、Account、Book）。
• 类名中不允许有空格和特殊字符，除了下划线和 $（但这种情况很少）。
• 如果名称由多个单词组成，使用 CamelCase 风格：BankAccount、BookStore。

类写在哪里？

类可以在单独的文件中声明（通常就是这样做：一个文件——一个类），也可以声明在另一个类的内部（关于嵌套类稍后再讲）。

例如，文件 Person.java：

public class Person {
    // 字段和方法
}

3. 类的字段和方法（简述）

目前我们只声明了类，但它是空的——就像一个没有内容的盒子。我们来给它添加“属性”（字段）和“动作”（方法）。

字段（类内部的变量）

字段描述该类的每个对象将拥有哪些数据。

public class Person {
    String name; // 人的名字
    int age;     // 年龄
}

方法（类内部的函数）

方法描述对象能做什么。

public class Person {
    String name;
    int age;

    void sayHello() {
        System.out.println("你好，我叫 " + name + "!");
    }
}

说明：

• void —— 方法不返回任何值（关于返回值我们稍后讨论）。
• sayHello() —— 方法名，圆括号是必需的。
• 在方法内部可以访问类的字段（例如 name）。

4. 创建对象

现在——见证“魔法”！如何把蓝图变成“真实的汽车”？这就要用到关键字 new。

创建对象的语法

Person vasya = new Person();

• Person —— 变量的类型（我们的类）。
• vasya —— 变量名（可以任意取）。
• new Person() —— 创建一个新的 Person 类型对象。

现在我们有了变量 vasya，它指向一个 Person 类的对象。该对象拥有自己的字段和方法。

访问字段和方法

通过点号来访问字段和方法：

vasya.name = "瓦夏";
vasya.age = 25;

vasya.sayHello(); // 将输出：你好，我叫 瓦夏!

可以创建任意多个对象

Person petya = new Person();
petya.name = "彼佳";
petya.age = 30;

petya.sayHello(); // 你好，我叫 彼佳!

每个对象都是彼此独立的“副本”，拥有各自的数据。

5. 与前面主题的联系

在今天之前，我们一直把所有变量和方法直接写在带有 main 方法的类里，并没有考虑创建自己的类型。现在我们可以创建自己的“数据与函数容器”了。

这带来了巨大的可能性！你可以描述任务中出现的任何实体：客户、商品、账户、订单、动物、汽车——无所不包。程序会变得更加结构化、可读且可扩展。

示例：我们的第一个自定义类

让我们为一个小程序编写一个简单的类——比如“银行账户”（BankAccount）。我们会在课程进展中不断扩展这个示例。

public class BankAccount {
    String owner;     // 账户持有人
    int balance;      // 账户余额

    void printInfo() {
        System.out.println("持有人: " + owner + ", 余额: " + balance + " 欧元。");
    }
}

现在在主方法 main 中（它仍然是运行程序所必需的）我们可以创建该类的对象：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account1 = new BankAccount();
        account1.owner = "伊万";
        account1.balance = 1000;
        account1.printInfo(); // 持有人: 伊万, 余额: 1000 欧元。

        BankAccount account2 = new BankAccount();
        account2.owner = "玛丽娅";
        account2.balance = 2000;
        account2.printInfo(); // 持有人: 玛丽娅, 余额: 2000 欧元。
    }
}

请注意：每个对象都有自己的字段取值。如果你修改了 account1 的余额，这不会影响到 account2。

可视化示意：类与对象

graph TD
    subgraph Class
        Person["Class Person | name:String | age:int | sayHello()"]
    end

    subgraph Objects
        vasya["vasya : Person | name = 'Vasya' | age = 20"]
        petya["petya : Person | name = 'Petya' | age = 25"]
    end

    vasya --> Person
    petya --> Person

说明：

• Person —— 类（模板）。
• vasya 和 petya —— 根据该模板创建的对象（实例）。

6. 声明类与创建对象时的常见错误

错误 1：类名以小写字母开头。
在 Java 中有这样的约定（编译器不会报错，但所有有经验的程序员都会“吐槽”！）：类名应以大写字母开头。不要写 class person —— 要写 class Person。

错误 2：缺少花括号。
不要忘记，类体必须始终放在花括号中。

public class Person // 错误！
    String name;

正确：

public class Person {
    String name;
}

错误 3：未创建对象就尝试访问类的字段和方法。
如果方法或字段没有声明为 static，就只能通过对象来访问它们：

Person.sayHello(); // 错误！

正确：

Person vasya = new Person();
vasya.sayHello();

错误 4：文件名与类名不一致（针对 public 类）。
如果类被声明为 public，文件名必须与类名一致：

// 文件 Person.java
public class Person { ... }

如果文件名不同，编译器将报错。

错误 5：未初始化对象就使用类的实例字段。
类的字段（非 static）属于对象，而不是类本身。