类与对象：从设计图到真实对象

先进入本节自己的工作目录。如果 Student.java 已经存在，先改名备份，绝不直接覆盖你以前写的内容：

$ source ~/java-practice/env.sh
$ mkdir -p ~/java-practice/lesson10
$ cd ~/java-practice/lesson10
$ if [ -e Student.java ]; then mv Student.java "Student.java.bak.$(date +%s)"; fi
$ nano Student.java

nano 打开后，把下面整段 Student.java 粘贴进去，按 Ctrl+O，回车确认文件名，再按 Ctrl+X 退出。这三个动作要记熟：保存、确认、退出。

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

    public void introduce() {
        System.out.println("我叫" + name + "，今年" + age + "岁。");
    }

    public void study() {
        System.out.println(name + " 正在学习 Java。");
    }
}

逐行看：

• public class Student：定义一个叫 Student 的类。文件名必须是 Student.java，大小写一致。
• public String name;：字段，表示“每个学生都有一个名字”。String 是文本类型。
• public int age;：字段，表示“每个学生都有一个年龄”。int 是整数类型。
• public void introduce()：成员方法，表示“这个学生能介绍自己”。void 表示不返回结果，只打印。
• 方法体里直接写 name、age，没有写成 s1.name。因为这是成员方法，它自动使用“调用它的那个对象”的字段。

现在还没有写构造方法，编译器会先提供一个看不见的无参构造方法，所以下一步 new Student() 能成立。下一节你自己写构造方法后，这条“自动提供”的规则会发生变化。

Student 只是设计图，不能直接启动。现在写入口文件。先检查文件是否存在，存在就备份，再打开编辑器：

$ if [ -e StudentDemo.java ]; then mv StudentDemo.java "StudentDemo.java.bak.$(date +%s)"; fi
$ nano StudentDemo.java

把下面整段粘贴进去，保存退出：

public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        s1.name = "张三";
        s1.age = 20;
        s1.introduce();
        s1.study();

        Student s2 = new Student();
        s2.name = "李四";
        s2.age = 21;
        s2.introduce();
        s2.study();
    }
}

这一段的关键是 Student s1 = new Student();，它可以拆成三件事看：

1. Student s1：声明一个名字 s1，它以后要指向一个 Student 对象。
2. new Student()：按 Student 这张图创建一个真实对象。
3. =：把这个对象交给 s1 这个名字来引用。

所以后面 s1.name = "张三"; 是“把 s1 指向的那个对象的 name 字段改成张三”，s1.introduce(); 是“让 s1 指向的那个对象执行 introduce()”。

new 写了两次，就是两个不同的对象。s1 和 s2 各自有自己的一份 name、age。

Student.java 和 StudentDemo.java 有依赖关系：StudentDemo 用到了 Student。最稳妥的方式是把两个源文件一起交给 javac：

$ ls -l Student.java StudentDemo.java
$ javac -encoding UTF-8 Student.java StudentDemo.java
$ java StudentDemo
$ ls -l Student.class StudentDemo.class

屏幕上应该出现：

我叫张三，今年20岁。
张三 正在学习 Java。
我叫李四，今年21岁。
李四 正在学习 Java。

javac 成功时不会打印“成功”，而是安静地生成两个 .class 文件：Student.class 和 StudentDemo.class。java StudentDemo 启动的是带 main 的那个类，所以运行写 StudentDemo，不要写 Student（Student 没有 main，不能作为启动类）。

现在做一个最小实验：在 main 的最后一个 } 之前，加入三行，只改 s1 的年龄，再把两个对象的年龄都打印出来。

先备份再编辑，避免改坏后没有退路：

$ cp StudentDemo.java "StudentDemo.java.bak.$(date +%s)"
$ nano StudentDemo.java

把 StudentDemo.java 改成下面这样（新增的是最后三行）：

public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        s1.name = "张三";
        s1.age = 20;
        s1.introduce();
        s1.study();

        Student s2 = new Student();
        s2.name = "李四";
        s2.age = 21;
        s2.introduce();
        s2.study();

        s1.age = 22;
        System.out.println("s1.age = " + s1.age);
        System.out.println("s2.age = " + s2.age);
    }
}

保存退出后重新编译、运行：

$ javac -encoding UTF-8 Student.java StudentDemo.java
$ java StudentDemo

我叫张三，今年20岁。
张三 正在学习 Java。
我叫李四，今年21岁。
李四 正在学习 Java。
s1.age = 22
s2.age = 21

s1.age = 22 只改了 s1 指向的那个对象。s2 是另一次 new 做出来的另一个对象，它的 age 还是 21。字段是跟着对象走的，不是跟着类名走的。

可以把两个对象想成两间独立的房间：s1 是 1 号房间的门牌，s2 是 2 号房间的门牌。你拿 1 号门牌进屋把年龄改成 22，2 号房间不会跟着变。

再做一个实验：不写 new，直接把 s1 赋给 s3，然后通过 s3 改名字，再看 s1 的名字。

$ cp StudentDemo.java "StudentDemo.java.bak.$(date +%s)"
$ nano StudentDemo.java

把 StudentDemo.java 改成：

public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        s1.name = "张三";
        s1.age = 20;
        s1.introduce();
        s1.study();

        Student s2 = new Student();
        s2.name = "李四";
        s2.age = 21;
        s2.introduce();
        s2.study();

        s1.age = 22;
        System.out.println("s1.age = " + s1.age);
        System.out.println("s2.age = " + s2.age);

        Student s3 = s1;
        s3.name = "张三（改名）";
        System.out.println("s1.name = " + s1.name);
        System.out.println("s3.name = " + s3.name);
    }
}

编译、运行：

$ javac -encoding UTF-8 Student.java StudentDemo.java
$ java StudentDemo

我叫张三，今年20岁。
张三 正在学习 Java。
我叫李四，今年21岁。
李四 正在学习 Java。
s1.age = 22
s2.age = 21
s1.name = 张三（改名）
s3.name = 张三（改名）

Student s3 = s1; 没有 new，所以没有做新对象。它只是把 s1 这张“门牌”抄了一份给 s3；两张门牌写的是同一个房间号，进的是同一间房。通过 s3.name 改名，s1.name 看到的当然也变了。

这两件事要分清：

• Student s2 = new Student();：又做了一间新房，s1 和 s2 是两个独立对象。
• Student s3 = s1;：没有新房，只是多了一个名字指向 s1 已经指向的那个对象。

如果你想要一个“内容相同但互相独立”的对象，必须再 new 一次，再把字段逐个复制过去。下一节学了构造方法，这一步会更省事。

成员方法不只能打印，还能返回结果。给 Student 加一个 isAdult()：年龄大于等于 18 返回 true，否则返回 false。

$ cp Student.java "Student.java.bak.$(date +%s)"
$ nano Student.java

把 Student.java 改成：

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

    public void introduce() {
        System.out.println("我叫" + name + "，今年" + age + "岁。");
    }

    public void study() {
        System.out.println(name + " 正在学习 Java。");
    }

    public boolean isAdult() {
        return age >= 18;
    }
}

这里的 boolean 表示方法返回 true 或 false；return age >= 18; 把比较结果直接返回。方法体里的 age 仍然是“调用这个方法的那个对象”的年龄：s1.isAdult() 看 s1 的年龄，s2.isAdult() 看 s2 的年龄。

再写一个小检查文件 AdultCheck.java，用同一个 Student 类创建对象，改年龄，观察返回值变化：

$ if [ -e AdultCheck.java ]; then mv AdultCheck.java "AdultCheck.java.bak.$(date +%s)"; fi
$ nano AdultCheck.java

public class AdultCheck {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student();
        s.name = "王五";
        s.age = 17;
        System.out.println(s.name + " 是成年人吗？" + s.isAdult());

        s.age = 18;
        System.out.println(s.name + " 是成年人吗？" + s.isAdult());
    }
}

编译并运行这个检查文件：

$ javac -encoding UTF-8 Student.java AdultCheck.java
$ java AdultCheck

王五 是成年人吗？false
王五 是成年人吗？true

同一个对象 s，年龄从 17 改成 18，isAdult() 的返回值就从 false 变成 true。这说明方法不是“背固定答案”，它每次都用对象当前的字段值计算。

Java 对 public 类名和文件名的要求是硬规则，不是建议。我们做一个不影响主文件的实验：把 Student.java 复制到 name-check/ 子目录，但故意把副本命名为小写 student.java，再编译它。

$ mkdir -p name-check
$ if [ -e name-check/student.java ]; then mv name-check/student.java "name-check/student.java.bak.$(date +%s)"; fi
$ cp Student.java name-check/student.java
$ javac -encoding UTF-8 name-check/student.java

这一行 javac 会失败，这是故意的。你会看到类似这样的错误：

student.java:1: error: class Student is public, should be declared in a file named Student.java
public class Student {
       ^
1 error

错误的意思很直接：文件里的 public class Student 要求文件名必须是 Student.java，但当前文件叫 student.java。Linux 区分大小写，student.java 和 Student.java 是两个不同的文件名。

这个 name-check/ 目录可以留着当反例，它不影响主目录。现在回到主目录，把三个正确的源文件一起编译一遍，确认没有把主文件改坏：

$ javac -encoding UTF-8 Student.java StudentDemo.java AdultCheck.java
$ java StudentDemo

javac 没有输出就表示成功；java StudentDemo 应该仍然打印前面那 8 行。如果这里报错，先看是不是在 ~/java-practice/lesson10 目录里，再看三个文件名有没有拼错。