【Java】构造方法及类的初始化

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一. 利用构造方法给对象初始化

1. 构造方法的概念

构造方法(也称为构造器)是一个特殊的成员方法，其名字必须与类名相同，在创建对象时，由编译器自动调用，并且在整个对象的生命周期内只调用一次。

构造方法的作用就是给对象中的成员进行初始化，并不负责给对象开辟空间。

public class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    // 构造方法：
    // 名字与类名相同，没有返回值类型，设置为void也不行
    // 一般情况下使用public修饰
    // 在创建对象时由编译器自动调用，并且在对象的生命周期内只调用一次
    public Date(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
        System.out.println("Date(int,int,int)方法被调用了");
    }

    public void printDate() {
        System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 此处创建了一个Date类型的对象，并没有显式调用构造方法
        Date d = new Date(2021, 6, 9);
        // 输出Date(int,int,int)方法被调用了
        d.printDate(); // 2021-6-9
    }
}

2. 构造方法的特性

1. 名字必须与类名相同
2. 没有返回值类型，设置为void也不行
3. 创建对象时由编译器自动调用，并且在对象的生命周期内只调用一次
4. 绝大多数情况下使用public来修饰，特殊场景下会被private修饰
5. 构造方法可以重载(用户根据自己的需求提供不同参数的构造方法)； 下面两个构造方法：名字相同，参数列表不同，因此构成了方法重载

public class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;
    
    // 无参构造方法
    public Date(){
        this.year = 1900;
        this.month = 1;
        this.day = 1;
    }
    
    // 带有三个参数的构造方法
    public Date(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }
    public void printDate(){
        System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date();
        d.printDate();
    }
}

6. 如果用户没有显式定义，编译器会生成一份默认的构造方法，生成的默认构造方法一定是无参的； 一旦用户定义，编译器则不再生成；下面代码中，没有定义任何构造方法，编译器会默认生成一个不带参数的构造方法。

public class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;
    public void printDate(){
        System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date();
        d.printDate();
    }
}

7. 构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

【注意事项】

• 构造方法中，通过this(…)去调用其他构造方法，这条语句必须是构造方法中第一条语句
• 多个构造方法不可以互相调用（不能形成环）， 会形成构造器的递归调用，但却没有调用的结束条件

public class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;
// 无参构造方法--内部给各个成员赋值初始值，该部分功能与三个参数的构造方法重复
// 此处可以在无参构造方法中通过this调用带有三个参数的构造方法
// 但是this(2022,8,16);必须是构造方法中第一条语句
    
    public Date(){
//System.out.println(year); 注释取消掉，编译会失败
        this(2022, 8, 16);
//this.year = 1900;
//this.month = 1;
//this.day = 1;
    }
    
    // 带有三个参数的构造方法
    public Date(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }
}

3. 子类构造方法

在继承基础上，子类对象构造时，需要先调用基类构造方法，然后执行子类的构造方法。

在子类构造方法中，并没有写任何关于基类构造的代码，但是在构造子类对象时，先执行基类的构造方法，然后执行子类的构造方法，

原因在于：子类对象中成员是有两部分组成的，基类继承下来的以及子类新增加的部分 。父类和子类， 肯定是先有父再有子，所以在构造子类对象时候 ，子类构造方法中先要调用基类的构造方法，将从基类继承下来的成员构造完整 ，然后再完成子类自己的构造，将子类自己新增加的成员初始化完整 。

【注意事项】

1. 若父类显式定义无参或者默认的构造方法，在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用，即调用基类构造方法

public class Base {
    public Base(){
        System.out.println("Base()");
    }
}

public class Derived extends Base{
    public Derived(){
// super(); // 注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法：super(),
// 用户没有写时,编译器会自动添加，而且super()必须是子类构造方法中第一条语句，
// 并且只能出现一次
        System.out.println("Derived()");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Derived d = new Derived();
    }
}

2. 如果父类构造方法是带有参数的，此时需要用户为子类显式定义构造方法，并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用，否则编译失败。

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

   public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
       System.out.println("Animal(String , int )");
    }

}

public class Dog extends Animal{
    //傻狗  是狗的属性
    public boolean silly;

   public Dog(String name,int age,boolean silly) {
        //1. 先帮助父类部分初始化 必须放到第一行
        super(name,age);
        this.silly = silly;
        System.out.println("Dog(String ,int ,boolean )");
   }
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal2 = new Dog("金毛",6,false);
    }
}

3. 在子类构造方法中，super(…)调用父类构造时，必须是子类构造方法中第一条语句。
4. super(…)只能在子类构造方法中出现一次，由与this(…)调用时也要在第一条语句，所以super(…)不能和this(…)同时出现，也就是是说子类构造方法中不能使用this(…)

4. 避免在构造方法中调用重写的方法

一段有坑的代码. 我们创建两个类, B 是父类, D 是子类. D 中重写 func 方法. 并且在 B 的构造方法中调用 func

class B {
    public B() {
// do nothing
        func();
    }
    public void func() {
        System.out.println("B.func()");
    }
}
class D extends B {
    private int num = 1;
    @Override
    public void func() {
        System.out.println("D.func() " + num);
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        D d = new D();
    }
}

执行结果：

• 构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法.
• B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的 func
• 此时 D 对象自身还没有构造, num 处在未初始化的状态, 值为 0；如果具备多态性，num的值应该是1.
• 所以在构造函数内，尽量避免使用实例方法，除了final和private方法。

【结论】：

“用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”, 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题.

二. 对象的默认初始化

在Java方法内部定义一个局部变量时，用户必须要将其赋值或者初始化，否则会编译失败；

但对象中的字段（成员变量），用户不需要将其初始化就可直接访问使用，这里其原因在于new对象时，jvm会给出字段的默认初始化。

下面是new对象是时，jvm层面执行的概述：

1. 检测对象对应的类是否加载了，如果没有加载则加载
2. 为对象分配内存空间
3. 处理并发安全问题
   比如：多个线程同时申请对象，JVM要保证给对象分配的空间不冲突
4. 初始化所分配的空间
   即：对象空间被申请好之后，对象中包含的成员已经设置好了初始值

数据类型	默认值
byte	0
short	0
int	0
long	0
float	0.0f
double	0.0
char	/u0000
boolean	false
reference (引用类型)	null

5. 设置对象头信息(关于对象内存模型后面会介绍)
6. 调用构造方法，给对象中各个成员赋值

三. 就地初始化对象

在声明成员变量时，就直接给出了初始值。

代码编译完成后，编译器会将所有给成员初始化的这些语句添加到各个构造方法中

public class Date {
    public int year = 1900;
    public int month = 1;
    public int day = 1;
    
    public Date(){
    }
    
    public Date(int year, int month, int day) {
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Date d1 = new Date(2022,8,16);
        Date d2 = new Date();
    }
}

四. 类的初始化顺序

1. 普通类（没有继承关系）

1. 静态部分（静态变量、常量，静态代码块）

• 在类加载阶段执行，类中存在多个静态部分时，会按顺序执行
• 静态代码块只会执行一次，且静态的变量、常量等只会创建一份

2. 非静态部分（实例变量、常量、实例代码块）

• 当有对象创建时才会执行，按顺序执行

3. 最后执行构造方法，当有对象创建时才会执行

代码演示：

class Person {
    public String name;
    public int age;
    public Organ organ = new Organ();
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("构造方法执行");
    }
    {
        System.out.println("实例代码块执行");
    }
    static {
        System.out.println("静态代码块执行");
    }
}
class Organ {
    //...
    public Organ() {
        System.out.println("实例变量::organ");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person("xin",21);
        System.out.println("==============");
        Person person2 = new Person("xinxin",20);
    }
}

执行结果：

2. 派生类（ 有继承关系）

1. 静态部分（静态变量、常量，静态代码块）

• 父类静态代码块优先于子类静态代码块执行，且是最早执行
• 只有第一次实例化子类对象时，父类和子类的静态部分会执行； 之后再实例化子类对象时，父类和子类的静态部分都不会再执行

2. 父类非静态部分（实例变量、常量、实例代码块）和父类构造方法
3. 子类非静态部分（实例变量、常量、实例代码块）和子类构造方法

class Person {
    public String name;
    public int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Person：构造方法执行");
    }
    {
        System.out.println("Person：实例代码块执行");
    }
    static {
        System.out.println("Person：静态代码块执行");
    }
}
class Student extends Person{
    public Student(String name,int age) {
        super(name,age);
        System.out.println("Student：构造方法执行");
    }
    {
        System.out.println("Student：实例代码块执行");
    }
    static {
        System.out.println("Student：静态代码块执行");
    }
}
public class TestDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("张三",19);
        System.out.println("===========================");
        Student student2 = new Student("gaobo",20);

    }
    public static void main1(String[] args) {
        Person person1 = new Person("bit",10);
        System.out.println("============================");
        Person person2 = new Person("gaobo",20);
    }
}

执行结果：