5.Java 面向对象编程入门：类与对象的创建和使用

        在现实生活中，我们常常会接触到各种各样的对象，比如一辆汽车、一个学生、一部手机等。这些对象都具有各自的属性和行为。例如，汽车有颜色、品牌、型号等属性，还有启动、加速、刹车等行为；学生有姓名、年龄、学号等属性，还有学习、考试、参加活动等行为。而在 Java 编程中，面向对象编程（Object - Oriented Programming, OOP）就是将现实世界中的对象抽象成计算机中的类和对象，通过类来描述对象的共同属性和行为，通过对象来具体实现这些属性和行为。本文将以生活实例引入面向对象编程概念，详细讲解 Java 中类的定义、属性和方法，以及对象的创建与使用，并通过简单的学生信息管理案例，让读者理解类和对象的关系。​

一、面向对象编程概念引入​

1.  生活中的对象与类​

        我们先从生活中的例子来理解类和对象的概念。假如我们要描述一群学生，每个学生都有姓名、年龄、性别等属性，都有学习、说话、走路等行为。那么，我们可以把 “学生” 这个整体看作一个类（Class），它定义了所有学生共同的属性和行为；而每一个具体的学生，比如张三、李四，就是这个类的一个对象（Object），是类的具体实例。类是抽象的，它描述了一组对象的共同特征和行为；对象是具体的，是类的一个实例，具有类所定义的属性和行为。​

        再比如，我们日常生活中使用的手机，不同品牌、型号的手机都属于 “手机” 这个类，它们都有屏幕、电池、摄像头等属性，都有打电话、发短信、上网等行为。而每一部具体的手机，如华为 P60、苹果 iPhone 15，就是 “手机” 类的对象。​

2. 面向对象编程的优势​

        面向对象编程具有封装、继承、多态三大特性，这些特性使得程序更加模块化、可维护、可扩展。封装是将数据和操作数据的方法封装在一起，形成一个独立的单元，对外隐藏内部的实现细节，只提供必要的接口；继承是子类继承父类的属性和方法，从而实现代码的复用；多态是指同一个方法在不同的子类中可以有不同的实现方式，从而提高程序的灵活性和扩展性。​

二、Java 中类的定义​

1. 类的基本结构​

        在 Java 中，类的定义使用 class 关键字，其基本结构如下：

public class ClassName {​
    // 属性（成员变量）​
    // 方法（成员方法）​
}

        其中，public 是访问修饰符，表示该类可以被其他类访问；ClassName 是类名，通常使用驼峰命名法，首字母大写。​

2. 属性（成员变量）​

        属性是类的状态描述，用于表示对象的特征。在类中定义属性时，需要指定属性的类型和名称。例如，定义一个学生类 Student，其中包含姓名、年龄、学号等属性：

public class Student {
    // 姓名
    private String name;
    // 年龄
    private int age;
    // 学号
    private String studentId;
}

        这里使用 private 访问修饰符，表示这些属性只能在本类中被访问，对外隐藏了内部的实现细节，体现了封装性。​

3. 方法（成员方法）​

        方法是类的行为描述，用于表示对象可以执行的操作。方法包括方法名、返回值类型、参数列表和方法体。例如，在 Student 类中定义获取学生信息的方法 getStudentInfo 和设置学生姓名的方法 setName：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private String studentId;

    // 获取学生信息的方法
    public String getStudentInfo() {
        return "姓名：" + name + "，年龄：" + age + "，学号：" + studentId;
    }

    // 设置学生姓名的方法
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

        public 表示该方法可以被其他类访问；String 是 getStudentInfo 方法的返回值类型，表示该方法返回一个字符串；void 表示 setName 方法没有返回值；String name 是 setName 方法的参数列表，表示该方法需要接收一个字符串类型的参数 name；this.name 中的 this 关键字表示当前对象，用于区分方法参数和类的属性。​

三、对象的创建与使用​

1. 对象的创建​

        创建对象需要使用 new 关键字，后跟类名和构造方法。构造方法是一种特殊的方法，用于初始化对象的属性。如果我们没有显式地定义构造方法，Java 会自动生成一个无参构造方法。例如，创建一个 Student 类的对象：

Student student = new Student();

        这里 student 是对象变量，用于引用创建的对象；new Student() 表示创建一个 Student 类的对象，并调用无参构造方法对对象进行初始化。​

2. 对象的使用​

        创建对象后，就可以通过对象名和点运算符来访问对象的方法和属性（需要注意属性的访问修饰符，如果属性是 private，则不能直接访问，需要通过公共的方法来访问和修改）。例如，使用上面创建的 student 对象：

// 设置学生姓名
student.setName("张三");
// 设置学生年龄
student.setAge(20); // 假设我们添加了设置年龄的方法
// 设置学生学号
student.setStudentId("20230001"); // 假设我们添加了设置学号的方法
// 获取学生信息并输出
System.out.println(student.getStudentInfo());

        这里假设我们在 Student 类中添加了 setAge 和 setStudentId 方法，用于设置年龄和学号属性。​

四、学生信息管理案例​

1. 案例需求​

实现一个简单的学生信息管理系统，能够创建学生对象，设置学生的姓名、年龄、学号等信息，获取学生信息，并展示学生信息。​

2. 案例实现​

2.1 定义 Student 类

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private String studentId;

    // 无参构造方法
    public Student() {
    }

    // 有参构造方法，用于初始化属性
    public Student(String name, int age, String studentId) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.studentId = studentId;
    }

    // 获取姓名
    public String getName() {
        return name;
    }

    // 设置姓名
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    // 获取年龄
    public int getAge() {
        return age;
    }

    // 设置年龄
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    // 获取学号
    public String getStudentId() {
        return studentId;
    }

    // 设置学号
    public void setStudentId(String studentId) {
        this.studentId = studentId;
    }

    // 获取学生信息
    public String getInfo() {
        return "学生信息：姓名=" + name + ", 年龄=" + age + ", 学号=" + studentId;
    }
}

        在这个 Student 类中，我们定义了无参构造方法和有参构造方法，方便创建对象时初始化属性；同时定义了各个属性的 getter 和 setter 方法，用于访问和修改属性；还定义了 getInfo 方法，用于获取学生的详细信息。​

2.2 创建学生对象并管理信息

public class StudentManager {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建学生对象，使用无参构造方法
        Student student1 = new Student();
        // 设置学生信息
        student1.setName("李四");
        student1.setAge(21);
        student1.setStudentId("20230002");
        // 获取并输出学生信息
        System.out.println(student1.getInfo());

        // 创建学生对象，使用有参构造方法初始化信息
        Student student2 = new Student("王五", 22, "20230003");
        // 获取并输出学生信息
        System.out.println(student2.getInfo());
    }
}

        在 StudentManager 类的 main 方法中，我们创建了两个学生对象 student1 和 student2，分别使用无参构造方法和有参构造方法，并对学生信息进行设置和获取，最后输出学生信息。​

3. 案例分析​

        通过这个案例，我们可以清楚地看到类和对象的关系。Student 类是一个模板，定义了学生的共同属性和行为；而 student1 和 student2 是 Student 类的具体对象，它们具有 Student 类所定义的属性和行为，但各自的属性值可以不同。每个对象都是独立的，对一个对象的属性修改不会影响到另一个对象。​

五、总结​

        本文通过生活实例引入了面向对象编程的概念，详细讲解了 Java 中类的定义（包括属性和方法）、对象的创建与使用，并通过学生信息管理案例让读者理解了类和对象的关系。面向对象编程是 Java 编程的核心思想之一，掌握类和对象的概念是学习 Java 面向对象编程的基础。