OOP 概述与抽象

目标：理解面向机器 → 面向过程 → 面向对象三种范式的演进；掌握类、对象、属性、方法、封装、继承、多态七个基本概念；会用「抽象」把现实实体映射为类（属性 + 方法）；理解 new 之后堆与栈上各存什么。

一、三种编程范式

程序的本质是「用机器处理数据」。不同范式回答「数据放哪、怎么算」的方式不同：

范式	组织方式	数据保护	生活类比
面向机器	直接管地址与指令，门槛高、易错	无——谁都能改内存	大通铺：十几人挤一间，丢东西常见
面向过程	拆成函数/模块，顺序执行；模块间共享全局数据	弱——数据对其他模块完全开放，被误改难排查	4 人间：比通铺好，但室友互取物品难免
面向对象	拆成对象，数据与操作封装在一起，事件触发、可多线程协作	强——对外只暴露受控接口	每人单间：生活学习互不干扰

面向对象不只是语法，更是一种「以对象协作响应事件」的组织方式，天然适配 GUI、网络、并发等现代场景。

二、七个基本概念

概念	含义
对象 Object	现实事物的抽象映射：具体属性 + 行为
类 Class	同类事物共同特性（属性、行为）的抽象；对象的模板
属性 Field	对象的状态/数据（成员变量）
方法 Method	对象的行为/操作
封装 Encapsulation	数据与方法捆绑在对象内部，隐藏实现细节、只暴露受控接口
继承 Inheritance	子类复用父类的属性与方法（`extends`）
多态 Polymorphism	同一接口、不同实现，运行时按实际对象分派

现实世界 ↔ 程序世界：

现实世界	程序世界
具体事物的属性及行为	对象
同类事物共同特性（属性、行为）的抽象	类

三、抽象：从具体到类

「抽象」不是术语，是日常思维的延伸——说「这是一把凳子」本身就是在分类。

方块游戏：屏幕上的每个方块有属性（位置、大小、颜色、速度）与行为（移动、旋转、碰撞），它们属于同一类「方块」，只是属性取值不同；
凳子：从一把具体凳子抽象出「凳子类」——属性：腿数、材质、高度；方法：承重。

贯穿示例（ERASE）：游戏里棋盘是一个对象（属性：行×列的格子矩阵；行为：放置/消除方块），每个落下的方块也是对象（属性：形状、颜色、位置；行为：下落、旋转）。整个游戏就是「对象协作响应事件」——键盘事件触发方块移动，碰撞事件触发行消除。

交互实验：抽象建模器（AbstractionModeler）

从真实世界「抽象」出类：给每个候选项判定它是属性（名词）、行为（动词）还是与对象无关，右侧类骨架代码实时生成。判错的项会标红提醒。

候选项（点选判定）

姓名
学号
选课（selectCourse）
交学费（payTuition）
查成绩（getGrade）
教室的座位号
今天星期几

抽象结果（实时生成）

public class Student {
}

还没有判定任何候选项——先点左边的按钮试试。

关系判断：is-a（继承）还是 has-a（组合）？

「A 是一种 B」→ is-a → extends；「A 有一个 B」→ has-a → 字段引用。点选你的判断，对照参考答案。

Student（学生）？ Person（人）class Student extends Person {}

Car（汽车）？ Engine（发动机）class Car { Engine engine; }

Order（订单）？ Item（商品项）class Order { Item[] items; }

Dog（狗）？ Animal（动物）class Dog extends Animal {}

四、案例：模拟服务大厅

把现实实体抽象为类（每类的属性与方法）：

现实实体	类	主要属性	主要方法
顾客	`Customer`	姓名、排队号	取号、叫到就办理
客服	`Clerk`	工号、窗口号	叫号、办理业务
取号机	`TicketMachine`	当前号码	出票（号码 +1）
号票	`Ticket`	号码、时间	显示号码
坐椅	`Chair`	位置	可坐/空着
服务大厅	`ServiceHall`	顾客列表、客服列表	开号、叫下一位

五、类的定义与对象的创建

package com.zmofun.erase.protogame;   // 包：组织类、避免命名冲突、控制访问

class Dog {
    String name;      // 属性
    int age;          // 属性

    Dog(String name, int age) {        // 构造方法：与类同名、无返回类型，初始化对象
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    void bark() {                      // 方法
        System.out.println(name + " says: woof!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d = new Dog("Fido", 3);   // new：堆上建对象，d 存的是引用
        d.bark();
    }
}

构造方法与类同名、无返回类型，可重载（同名不同参数）；
package / import：Java 用包组织类（如 Erase 的 com.zmofun.erase.protogame），import 引入其他包的类。

交互实验：对象内存地图（ObjectMemoryMap）

逐步执行 Dog d = new Dog("Fido", 3);：对象在堆上，局部变量在栈上存的是引用（地址）。

栈（Stack）

（空）

堆（Heap）

（空）

0 / 3

点「▶ 下一步」开始执行 new。

关键区别：d 里存的不是对象本身，而是堆上对象的地址——所以「两个引用指向同一对象」是可能的。

思考题

用「抽象」的眼光观察你的宿舍或教室：各举 1 个「现实实体 → 类（属性 + 方法）」的例子，写出类名、2 个以上属性和 1 个以上方法。
仿照「模拟服务大厅」，为图书馆借书场景列出至少 4 个类（如 Book、Reader、Librarian、LoanRecord），各写主要属性与方法。
结合「大通铺 / 4 人间 / 单间」类比，说明面向对象的「封装」解决了面向过程的什么问题？

学习小测验

下列不属于面向对象核心概念的是（）

Dog d = new Dog(); 中，变量 d 里存的是（）

「模拟服务大厅」案例中，Customer 类的主要属性可能是（）

构造方法的特征是（）

package 声明的主要作用不包括（）

类与对象的关系最准确的描述是（）