15 面向对象思想

1 由 “对象” 引发的误会

女友：听说，你们程序员需要面向对象编程，也没见过你写代码时，面向我呀？

程序员：不是啦，这个面向对象的对象不是你这个对象啦。

女友：什么？你还有其他对象吗？

程序员：（一股寒气袭来）

2 什么是面向对象

面向对象，英文名字叫Object Oriented，是一种软件开发方法。是 和面向过程相对应 的。我们要理解 面向对象 的好处，首先要知道什么是 面向过程。

2.1 什么是面向过程

实际上，我们之前课程中写过的所有代码，使用的都是 面向过程 的思想。

我们可以使用吃饭作为例子，去体会两者的区别。

使用 “面向过程思想” ，我们会怎样去做 “吃饭” 这件事呢？

首先，我们就需要先想好吃什么；
然后去做买菜、洗菜、洗米、蒸饭、炒菜等等一系列的事情；
之后把做好的饭菜端上餐桌；
吃饭；
收拾餐具。

我们需要一步一步地，完成每一项过程，才可以最终达成 “吃饭” 这个目标。这就是 “面向过程思想” 。我们的这个思想，可以转化为下面的程序。

int main(){
    指定菜单();
    买菜();
    洗菜();
    炒菜();
    端上桌();
    吃饭();
    洗碗();
    
    return 0;
}

2.2 面向过程思想的局限性

“面向过程思想” 按部就班地完成一件事，我们很容易看出它的一个显著缺点，它实在 太麻烦 了。

除此之外，还有很多遇到很多其他问题，比如：

我不想吃米饭，我想吃馒头。
上次买的菜家里面还有，不需要去买菜。
中午吃剩下的菜家里面还有，直接热一热就可以吃了。
这次去的一家超市提供洗菜服务，不需要我们自己洗菜了。

以上这些突发事件，在编程中就叫做需求变更或者新的需求，这种事情发生是必然会发生的。

那么，有新的需求了怎么办，上面这种自己动手做饭的场景，就只能对代码进行大改了。对于程序员来说，就需要通读代码，找出可以复用的方法，然后重新调用，不能复用的就重新写一个。时间久了，方法就会越来越多，系统维护越来越复杂。

比如，我们要处理第一个问题，我们就需要添加 if 语句，判断是想吃馒头，还是想吃米饭。那之后我们有想吃蛋炒饭了呢？

2.3 什么是面向对象

我们依然想要达成 “吃饭” 的目的，这次，我们使用 “面向对象思想” 来做这件事。

这次，我们不再什么事情都自己做，我们可以认为我们是个贵族，我们只管想菜单，然后吃饭。

在我们的厨房中，有很多工作人员。比如：采购员，他负责确认库存和物品采购；大厨，负责炒菜；服务员，负责将做好的菜端上桌……

这些工作人员，就是 “对象” 。我们不再需要什么事情都自己做，而是将事情派发给工作人员们，也就是 “对象” 去做。 那，我们现在的程序，会变成什么样子呢？

int main(){
    // 究竟要吃什么还是要自己想的
    指定菜单();
    采购员.买菜();
    洗菜工.洗菜();
    大厨.炒菜();
    服务员.端上桌();
    // 总不能别人替自己吃吧？
    吃饭();
    服务员.洗碗();
    
    return 0;
}

现在，还是 “我” 在亲自指挥各个 “工作人员（对象）” 该做什么事，那么，如果我们雇佣一个 “厨房总管” 呢？

int main(){
    厨房总管.点餐（红烧肉，糖醋鱼，可乐）.送达时间（一小时后）.备注（可乐加冰）;
    吃饭();
    
    return 0;
}

这时，我们只需要向 “厨房总管（对象）” 进行点餐和提要求，至于具体这些饭菜是怎么做出来的，由 “厨房总管（对象）” 去命令 “大厨（对象）” 等对象。“我” 只管饭菜到了桌上，开始吃。那谁来洗碗呢？ “厨房总管（对象）” 会安排 “服务员（对象）” 时刻关注 “我” 有没有吃完，然后把餐具清洗干净， “我” 什么都不用安排。

甚至，在 “万物皆对象” 的思想下，“我” 又何尝不可以是个对象呢？

int main(){
    我.点餐();
    我.吃饭();
    
    return 0;
}

2.4 面向对象的优势

“面向对象思想” 最大的优势是，它可以将一项极为复杂的事情，委派给几个对象去做，而这时，我们不再需要从整件要做的事的角度思考问题，我们只需要考虑当前这个对象，需要怎么做它需要做的事。

比如：“我” 这个对象，只需要做两件事，点菜、吃饭。至于菜怎么做的，“我” 不在乎。所以我们在写 “我” 的代码时，完全不需要考虑怎么做饭。

再比如：“大厨” 这个对象，他只管炒菜，菜是怎么买来的，怎么洗的，抄完怎么被端上餐桌，他完全不在乎。所以，我们在写 “大厨” 的代码时，只需要考虑怎么炒菜。

“面向对象思想” ，实际上就是大事化小、化整为零、人员管理等思想，在编程领域的体现。

在需求变更时，我们需要做的工作也会简单很多。

比如：“家里有菜，就不需要买” 这个需求，只需要让 “采购员（对象）” 确认一下即可。“家里有剩菜，把菜热一热就可以” 这个需求，只需要让 “厨房总管（对象）” 检查一下冰箱。

有了对象，我们在处理需求变更时，只需要修改涉及到的对象的代码，因此，可以很大程度降低我们改代码的工作量。

3 面向对象中的常见概念

3.1 对象

对象是现实世界中一个客观存在的事物。它可以是具体事物，如一辆车、一个人；也可以是一个抽象的事物，如一项功能、一次活动。

3.2 对象的属性和行为

属性是用来描述对象的特征的数据，也就是对象中的成员变量。如“三角形”对象的三条边长、“学生”对象的身高体重等。

行为是用来描述对象动态特征的操作序列，也就是对象中的方法（函数）。如“三角形”对象的求面积方法、“厨师”对象的炒菜方法等。

3.3 类

类即 “类型” ，是对象抽象的结果，也就是找到一组具有相似属性和功能的对象，忽略掉这些对象的个别的、非本质的特征，找出这些对象的共性，从而得出一个抽象的概念。比如一个班上有几十名学生，每名学生都是一个 “学生” 对象，每名同学的姓名、学号等等诸多方面的具体值都是不同的，但这些学生都具有姓名、学号等属性，因此他们具有共性，他们都属于“学生类”。

类是对象的抽象，对象是类的特例，或者说是类的具体表现形式。

3.4 封装

封装具有两重含义。

一是：把对象的全部属性和行为结合在一起，成为一个 “对象” 。

二是：尽可能隐藏对象的实现细节，从而对外形成一个边界，仅保留有限的接口，使之可以与外部产生联系。这有助于让对象更加易用，也可以更好地保证数据的安全性。

我们可以通过 “电视机” 来理解 “封装” 概念。一台电视机，它是由显示屏、扬声器以及其他各种线路和零件组成，而这些东西，都 “封装” 在电视机的外壳中，仅仅保留了显示屏用于输出，几个按钮或者旋钮用于输入。

这样有什么好处呢？

我们作为用户，不需要理解电视机内部的实现原理，就可以对电视机进行使用。这是 封装的第一个好处：使对象更加易用。

我们作为用户，即使对电视机原理一窍不通，仅仅通过电视机外部的按钮，对电视机进行胡乱的操作，也很难把电视机弄坏。这是 封装的第二个好处：更好地保证数据的安全性。

3.5 继承与派生

对相似的对象，提取其共性，就可以抽象出类，那么我们可不可以对相似的类，继续提取共性，从而得到更加抽象的类呢？

举个例子，我们想象这样一个游戏，玩家的敌人有两种，分别是使用近战武器的剑客、使用远程武器的弓箭手。我们分别对剑客、弓箭手进行抽象，就可以得到 “剑客类” 、 “弓箭手类” 。“剑客类” 和 “弓箭手类” 中，都包含生命值、攻击力属性，也都包含 “攻击” 这一行为（方法），因此我们可以对 “剑客类” 和 “弓箭手类” 进行抽象，得到 “敌人类” 。

更加抽象的 “敌人类” 中的属性和行为，在 “剑客类” 和 “弓箭手类” 中都有，这种现象，就像是父辈的财产和意志由子代 “继承” 一样。因此，我们称 “剑客类” 和 “弓箭手类” 继承了 “敌人类” ，其中 “剑客类” 和 “弓箭手类” 被称为 “子类” ， “敌人类” 被称为 “父类” 。

反过来，我们可以说 “敌人类” 派生出了 “剑客类” 和 “弓箭手类” ，其中 “剑客类” 和 “弓箭手类” 被称为 “派生类” ， “敌人类” 被称为 “基类” 。