第1章 Java基础知识

1.1 变量的初始化顺序

在Java语言中，变量一定要初始化吗？

第一，如果变量作为局部变量，也就是方法内定义的变量，或者作为方法参数的变量，在使用前一定要初始化。 例如：

public static void main(String[] args) {int a;String b;System.out.println(a);System.out.println(b);
}

执行该main()方法，控制台报错：

java: 可能尚未初始化变量a

第二，如果变量作为一个类的属性，没有初始化时，JVM 会自动把它初始化为该类型变量的默认初始值。

如int类型的变量默认初始值为0，float类型的变量默认初始值为0.0f，long 类型为0，double类型为 0.0，boolean类型为false，char类型为0（ASCII 码），所有引用类型（包括数组）的变量默认初始值为null。

在Java语言中，当要实例化一个对象时，首先要初始化所有成员变量（包括静态和非静态变量），只有当所有成员变量完成初始化后，才会调用对象所在类的构造方法创建对象。

成员变量的初始化一般遵循以下三个原则（优先级依次递减）：

（1）静态变量优先于非静态变量初始化，其中静态变量只初始化一次，而非静态变量可能会初始化多次。
（2）父类优先于子类进行初始化。
（3）按照成员变量定义的顺序进行初始化，且在任意方法（包括构造方法）被调用之前先进行初始化。

成员变量的初始化工作可以在许多不同的代码块中来完成，比较常见的是静态代码块和构造方法。

静态代码块和构造方法的执行顺序是：父类静态代码块→子类静态代码块→父类非静态代码块→父类构造方法→子类非静态代码块→子类构造方法。

下面看一个例子，首先新建一个Animal类，并编写静态代码块、非静态代码块和构造方法：

public class Animal {static {System.out.println("Animal类的静态代码块执行了...");}{System.out.println("Animal类的非静态代码块执行了...");}public Animal() {System.out.println("Animal类的构造方法执行了...");}
}

在编写一个Dog类，继承Animal类，也编写静态代码块、非静态代码块和构造方法：

public class Dog extends Animal {static {System.out.println("Dog类的静态代码块执行了...");}{System.out.println("Dog类的非静态代码块执行了...");}public Dog() {System.out.println("Dog类的构造方法执行了...");}public static void main(String[] args) {new Dog();}
}

执行Dog类中的main()方法，调用Dog类的构造方法。控制台打印出来的执行顺序跟预期一致：

Animal类的静态代码块执行了...
Dog类的静态代码块执行了...
Animal类的非静态代码块执行了...
Animal类的构造方法执行了...
Dog类的非静态代码块执行了...
Dog类的构造方法执行了...

需要注意的是，静态变量在定义在直接初始化和使用静态代码块进行初始化的优先级是一样的，也就是按照从上往下的顺序进行初始化。这一结论也适用于非静态变量和非静态代码块。

例如：

public class Cat {static int age = 1;static {age = 2;}static {name = "Jerry";}static String name = "Tom";public static void main(String[] args) {// 按照从上往下的顺序进行初始化// 最终age=2，name="Tom"System.out.println(age);System.out.println(name);}
}

控制台输出结果：

2
Tom

1.2 构造方法

在Java语言中，构造方法是一种特殊的方法，主要作用是完成对象的初始化工作。它具有以下特点：

• 1）构造方法的名称必须与类的名称相同，且不能有返回值（void也不行），但可以有0个、1个或1个以上的参数。
• 2）构造方法可以被重载（Overload），即每个类可以有多个构造方法，使用不同的参数个数或参数类型来定义多个构造方法。
• 3）当一个类没有定义构造方法时，编译器在把源代码编译成字节码的过程中会提供一个默认的没有参数的构造方法，但该构造方法不会执行任何代码。如果定义了，则不会再创建。
• 4）构造方法在对象实例化时会被自动调用。对于一个对象而言，只会被调用一次，而普通的方法可以被调用多次。
• 5）构造方法不能被继承，因此不能被重写（Override），子类可以通过super关键字来显式地调用父类的构造方法。
• 6）当父类没有提供无参数的构造方法时，子类的构造方法中必须显式地调用父类的构造方法；如果父类提供了无参数的构造方法，子类就可以不显式地调用父类的构造方法，这种情况下编译器会默认调用父类的无参数构造方法。
• 7）在实例化对象时，会首先调用父类的构造方法，再执行子类的构造方法。
• 8）默认构造方法的修饰符只跟当前类的修饰符有关，例如一个类被定义为public，则其构造方法也是public。

引申一个问题：普通方法是否可以与构造方法有相同的方法名？

答案是可以的。 例如：

public class Dog {public Dog() {System.out.println("Dog类的构造方法执行了...");}public void Dog() {System.out.println("Dog类的Dog()方法...");}public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();dog.Dog();}
}

程序运行结果为：

Dog类的构造方法执行了...
Dog类的Dog()方法...

1.3 clone()方法

1.3.1 按值传递和按引用传递

在Java语言中，取消了C/C++语言中“指针”的概念，但实质上每个new语句返回的都是一个指针的引用，只是大部分情况下开发人员不需要关心如何去操作这个指针而已。

下面先看一个例子：

public class Book {private String name = "《Java程序员》";// getter setter ...
}

public class User {private Book book = new Book();private int age = 19;// getter setter ...public void changeBook(Book book) {book.setName("《三体1：地球往事》");}public void changeAge(int age) {age = 1;}public static void main(String[] args) {User user = new User();System.out.println("********引用类型********");System.out.println("调用changeBook()前：" + user.getBook());user.changeBook(user.getBook());System.out.println("调用changeBook()后：" + user.getBook());System.out.println("********基本数据类型********");System.out.println("调用changeAge()前：" + user.getAge());user.changeAge(user.getAge());System.out.println("调用changeAge()前：" + user.getAge());}}

上述代码的执行结果：

********引用类型********
调用changeBook()前：《Java程序员》
调用changeBook()后：《三体1：地球往事》
********基本数据类型********
调用changeAge()前：19
调用changeAge()前：19

Java在处理基本数据类型时（例如int、char、double等），都是采用按值传递的方式（传递的是输入参数的拷贝），除此之外的其他类型都是按引用传递的方式（传递的是对象的一个引用）。

因此在上述示例中，changeBook()方法的参数是Book对象的一个引用，因此修改Book对象的属性并不会影响User对象持有它；而changeAge()方法的参数真的就只是一个数，这个数怎么变跟User对象的age属性无关，除非使用this关键字进行关联，例如：

public void changeAge(int age) {// 不会修改User对象的age属性age = 1;// 会修改User对象的age属性this.age = 2;
}

对象除了在函数调用时是引用传递，在使用=赋值时也采用引用传递。 例如：

public static void main(String[] args) {Book bookA = new Book();System.out.println("bookA修改前:" + bookA.getName());// 将bookA的引用赋值给bookBBook bookB = bookA;System.out.println("bookB修改前:" + bookB.getName());// 修改bookB的信息bookB.setName("《三体1：地球往事》");// bookA的信息也会修改System.out.println("bookA修改后:" + bookA.getName());System.out.println("bookB修改后:" + bookB.getName());
}

上述代码的执行结果：

bookA修改前:《Java程序员》
bookB修改前:《Java程序员》
bookA修改后:《三体1：地球往事》
bookB修改后:《三体1：地球往事》

1.3.2 浅拷贝（Shallow Clone）

在实际编程中，经常会遇到从某个已知的对象A创建出另外一个与A具有相应状态的对象B，并且要求对B的修改不会影响到A的状态。

在Java语言中，仅通过简单的赋值操作显然无法达到这个目的，但Java提供了一个简单且有效的clone()方法来满足这个需求。

Java中所有的类都默认继承自Object类，而Object类中提供了一个clone()方法，用于返回一个Object对象的拷贝，这个拷贝是一个新的对象而不是原对象的引用。

使用clone()方法的步骤如下：

• 1）要实现了clone()方法的类首先要实现Cloneable接口。Cloneable接口实质上只是一个标识接口，没有定义任何接口方法。
• 2）在类中重写Object类的clone()方法，调用super.clone()方法。该方法得到的实际上是一个浅拷贝对象。

public class Book implements Cloneable {private String name = "《Java程序员》";// getter setter ...@Overrideprotected Book clone() throws CloneNotSupportedException {return (Book)super.clone();}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Book bookA = new Book();System.out.println("bookA修改前:" + bookA.getName());// 调用clone()方法得到一个新的对象Book bookB = bookA.clone();System.out.println("bookB修改前:" + bookB.getName());bookB.setName("《三体1：地球往事》");// bookA对象不受影响System.out.println("bookA修改后:" + bookA.getName());System.out.println("bookB修改后:" + bookB.getName());}
}

上述代码的执行结果：

bookA修改前:《Java程序员》
bookB修改前:《Java程序员》
bookA修改后:《Java程序员》
bookB修改后:《三体1：地球往事》

可见，此时对bookB对象的修改已不会影响bookA对象。

1.3.3 深拷贝（Deep Clone）

要注意的是，Java在重载clone()方法的时候也存在浅拷贝、深拷贝的问题。当类中只有一些基本的数据类型时，采用上述方法进行浅拷贝就可以了；但是当类中包含一些对象时，就需要用到深拷贝。例如，Book对象中还有一个Date类型的属性：

public class Book implements Cloneable {private String name = "《Java程序员》";private Date birthday = new Date();// getter setter ...@Overrideprotected Book clone() throws CloneNotSupportedException {return (Book)super.clone();}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Book bookA = new Book();System.out.println("bookA修改前:" + bookA.getName() + ", " + bookA.getBirthday());Book bookB = bookA.clone();System.out.println("bookB修改前:" + bookB.getName() + ", " + bookB.getBirthday());bookB.setName("《三体1：地球往事》");bookB.getBirthday().setMonth(5);System.out.println("bookA修改后:" + bookA.getName() + ", " + bookA.getBirthday());System.out.println("bookB修改后:" + bookB.getName() + ", " + bookB.getBirthday());}
}

上述代码的执行结果：

bookA修改前:《Java程序员》, Sun Mar 31 10:45:13 CST 2024
bookB修改前:《Java程序员》, Sun Mar 31 10:45:13 CST 2024
bookA修改后:《Java程序员》, Mon Jul 01 10:45:13 CST 2024
bookB修改后:《三体1：地球往事》, Mon Jul 01 10:45:13 CST 2024

可见，修改bookB对象的Dete类型属性时，会影响到bookA。

深拷贝的实现方法是在对象调用clone()方法完成浅拷贝后，再对非基本类型属性也调用clone()方法完成深拷贝。 例如上述示例的clone()方法改成这样：

@Override
protected Book clone() throws CloneNotSupportedException {Book book = (Book) super.clone();// 单独对Date类型的属性进行深拷贝book.setBirthday((Date) this.getBirthday().clone());return book;
}

再次执行main()方法，执行结果为：

bookA修改前:《Java程序员》, Sun Mar 31 10:56:09 CST 2024
bookB修改前:《Java程序员》, Sun Mar 31 10:56:09 CST 2024
bookA修改后:《Java程序员》, Sun Mar 31 10:56:09 CST 2024
bookB修改后:《三体1：地球往事》, Mon Jul 01 10:56:09 CST 2024

可见，此时bookA对象的Date属性值是不变的，也即完成了深拷贝。

总结一下，在实际编程的时候，要先检查类中有无非基本类型（即对象）的属性，如果没有，使用浅拷贝即可；如果有，则需要在完成浅拷贝后，对每一个非基本类型的属性进行深拷贝。

…

本节完，更多内容请查阅分类专栏：再探Java为面试赋能(持续更新中)

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• SpringBoot源码解读与原理分析(已完结)
• MyBatis3源码深度解析(已完结)
• Redis从入门到精通(持续更新中)