对象与状态

人们认为面向对象编程（OOP）非常复杂、神秘且难以理解。但实际上，它大多相当直接。正确地使用 OOP 可以大大简化程序员的日常工作。然而，这需要比常见的 OOP 实践方式更多的思考和精力。

本课程涵盖核心内容，包括初学者必须掌握的常见 OOP 方式。如果你希望写出优雅的面向对象代码，建议开始阅读伊戈尔·布加延科（Egor Bugayenko）所著的《优雅对象》（Elegant Objects）。

类

面向对象编程假设系统中应该存在某种对象。但什么是对象呢？从我们的日常生活中可以知道，一切都可以被视为对象，比如桌上的一本书、街上行走的人，或者正在过马路的宝马 E34 车型。但如果仔细观察，宝马 E34 只是一个特定类别的对象。同一型号的每辆宝马在本质上是相同的，但它们又是不同的实例。

最直观的类的例子是珠宝的技术图纸：

我们可以从这张图中看到该珠宝产品的各种技术细节，如宽度、高度、半径等。这些细节在最终产品制造之前就已经确定了。编程语言中的类与此类似：它是一种模板或蓝图，基于这个蓝图，我们可以创建真实存在的东西。

而真实存在的东西就是我们根据这张图纸构建的实际对象，也可能是多个对象。这些对象也被称为实例或类实例。

一张图纸可以生成多个对象，类也是如此。只要有一个类，就可以基于它创建多个对象：

1class Car
2end
3
4car1 = Car.new
5car2 = Car.new
6car3 = Car.new

上面我们只有一个类，却创建了三个对象：三辆由该“图纸”生成的汽车。我们的图纸只有两行代码，是因为它是默认的空模板。目前这个类没有任何特殊之处。但在现实生活中，我们通常会给汽车添加更多属性，比如颜色、音响配置、车牌号等等。

状态

状态是 Ruby 等任何面向对象语言中的一个非常重要的概念。其他面向对象语言还包括 Java、C# 和 JavaScript。还有一些部分面向对象的语言，虽然不完全符合面向对象原则，但共享其中大部分或某些概念，例如 Go、Objective-C 等。

面向对象语言与非面向对象语言的主要区别在于前者同时具备“对象”和“状态”这两个核心概念。让我们深入探讨这一点。

回到我们之前的宝马 E34 案例。这种车型的图纸可能存放在德国某处，很可能就在慕尼黑的宝马工厂里。工厂会生产大量该型号的车辆实例。然而，每一辆车都包含许多具体部件：

• 发动机
• 挡风玻璃
• 车身
• 门
• 轮胎

甚至还有更多未列出的部分。如果这些部件脱离整车，就毫无意义——试问一辆没有车体的轮子有何用？但当所有这些组件被组装在一起时，它们就构成了一个完整的有机体，一种能够运行的复杂对象，而这个对象具有自己的状态。

多年来在德国生产的每一辆 E34 型号都属于同一类，但它们各自的状态各不相同。正是状态让一辆车区别于另一辆。那么，状态到底是什么样子的？

里程是一个典型例子。汽车本身是一个复杂的机械系统，几乎不可能有两辆不同汽车拥有完全相同的里程数。另一个定义状态的参数是油箱中的汽油量。再比如发动机当前是开启还是关闭的状态。

车主可以控制这些参数。除此之外，还有许多我们平时不会注意到的其他参数，共同构成了对象的状态。

换句话说，在面向对象语言中，一个对象就像一个活的生命体，而这个生命体拥有自己的状态。我们可以通过外部或内部的方式改变对象的状态。当我们打开车门时，是从外部改变了它的状态；而启动或关闭发动机，则是在车内进行的操作。此外，对象自身也可以主动改变状态：例如，当发动机温度过高时，风扇会自动启动。

下面我们通过一段简单的概念验证代码来演示上述内容：

1# Ruby 中的 Car 类
2
3class Car
4
5  def initialize
6    @state = :closed
7  end
8
9  def open
10    @state = :open
11  end
12
13  def how_are_you
14    puts "My state is #{@state}"
15  end
16end
17
18car1 = Car.new
19car1.how_are_you
20
21car2 = Car.new
22car2.open
23car2.how_are_you

我们创建了一个名为 Car 的新类，并用 Ruby 描绘出一个对象的结构。接着，通过 Car.new 创建该类的一个实例，并将引用赋给变量 car1。需要注意的是，car1 变量本身并不包含对象，它只是指向内存中某个位置的对象的引用。这类似于一栋多层公寓楼外的门铃，它指向某一间具体的房间。同样的规则在这里适用：一个变量可以指向同一个对象，也可能有多个变量指向同一个对象。下面我们将 car1 的值赋给 car777，此时有两个变量，但只存在一个实际对象：

1car777 = car1

然后，我们从外部向对象询问其状态：“你怎么样？” 对象会回应自己的当前状态。第一辆车报告说状态是 closed：“我的状态是 closed。” 为什么会这样？因为我们定义了 initialize 方法：

1def initialize
2  @state = :closed
3end

每当创建一个新的实例时，这个方法就会被调用。换句话说，每次执行 Car.new，都会触发 initialize 方法。尽管没人真正清楚为什么我们要用这么长的名字 initialize，而不是更简洁的 init 或 new。下面这种写法看起来更好，但实际上是错误的。我们必须使用 initialize 方法：

1class Car
2  def new
3    # ...
4  end
5end
6
7Car.new

在文档和编程书籍中，initialize 方法也被称为构造函数。在 ES6 及以上版本的 JavaScript 中，它写作如下形式：

1// ES6 及以上版本的 JavaScript 构造函数
2
3class Car {
4  constructor() {
5    console.log('hello from constructor!');
6  }
7}
8
9let car1 = new Car();

运行上述程序，你会看到 “hello from constructor!” 的输出信息。该方法在对象初始化阶段被调用。下面是同样的代码在 Ruby 中的实现：

1# 对象初始化
2
3class Car
4  def initialize
5    puts 'hello from constructor!'
6  end
7end
8
9car1 = Car.new

这是 Ruby 中最不容易察觉的一个特性：我们调用 new 时，initialize 方法会自动被触发。

但为什么我们需要构造函数？因为我们需要用它来定义对象的初始状态。例如，当我们生产一辆新车时，希望车门、车窗和后备箱一开始都是关闭的。