实例变量初始化问题

Question

这里有一些示例代码，

class Base
{
  private int val;

  Base() {
  val = lookup();
  }

  public int lookup() {
    //Perform some lookup
  // int num = someLookup();
  return 5;
  }

  public int value() {
  return val;
  }
}

class Derived extends Base
{
  private int num = 10;

  public int lookup() {
  return num;
  }
}

class Test
{
  public static void main(String args[]) {

  Derived d = new Derived();
  System.out.println("d.value() returns " + d.value());

  }
}

output: d.value() 返回 0 // 我希望 10 因为lookup() 被覆盖，但不是 0！有人可以澄清一下吗？

Derived 的实例变量的初始化在其查找方法执行时尚未发生。如何确保Derived 的实例变量在其方法被调用时被初始化？

Answer 1

首先，由于缺少someLookup 方法，该代码无法编译。

无论如何，除此之外，我认为您的问题是您的期望是无效的，因为构造函数是分层运行的。

超类的构造函数总是在子类之前运行，这包括子类变量的初始化器（它们实际上作为构造函数的一部分运行）。因此，当您创建 Derived 的实例时，会发生以下情况：

1. 首先调用Base 构造函数。
2. 调用lookup()，使用Derived中的实现。
3. 返回num，这是此时的默认值，因为 Derived 的构造函数和初始化程序尚未运行。
4. val 设置为 0。
5. Derived 初始化程序和构造函数正在运行 - 从 this 点开始调用 lookup 将返回 10。

通常，正是出于这个原因，从构造函数调用非最终方法是一个坏主意，许多静态分析工具会警告您不要这样做。这类似于在构造过程中让对象引用泄漏，您最终可能会得到一个使类级不变量无效的实例（在您的情况下，Derived 的 num“始终”为 10，但在某些时候它可以被视为 0）。

编辑：请注意，对于这种特殊情况，无需任何额外代码，您可以通过将num 设为常量来解决问题：

class Derived extends Base
{
  private static final int num = 10;
  ...

这实际上会做你想做的事，因为静态初始化程序是在加载类时运行的（这必须在调用构造函数之前发生）。然而，这确实假设它适用于：

a) 类的所有实例共享同一个num 变量； b) num 永远不需要更改（如果这是真的，那么 (a) 自动为真）。

在您给出的确切代码中显然是这种情况，但我希望您可能会为了简洁而省略额外的功能。

我将其包含在此处是为了比较和感兴趣，而不是因为它是一般意义上的这个“问题”的解决方法（因为它不是）。

Answer 2

关于为什么在构造基类时不能访问子类字段已经有很多很好的答案，但我想你问的是如何：像这样的工作解决方案：

public abstract class Animal {
  public Animal() {
    System.println(whoAmI());
  }
  public abstract String whoAmI();
}

public Lion() extends Animal {
  private String iAmA = "Lion";
  public Lion(){super();}
  public String whoAmI() {return iAmA;}
}

实用的方法是在基类上引入一个 init() 方法，然后从子类的构造函数中调用它，例如：

public abstract class Animal {
  private boolean isInitialized = false;
  public Animal() {}
  void init() {
    isInitialized = true;
    System.out.println(whoAmI());
  }
  public abstract String whoAmI();
  public void someBaseClassMethod() {
    if (!isInitialized)
      throw new RuntimeException("Baseclass has not been initialized");
    // ...
  }
}

public Lion() extends Animal {
  private String iAmA = "Lion";
  public Lion() {
    super();
    init();
  }
  public String whoAmI() {return iAmA;}
}

唯一的问题是，您不能强制子类调用基类上的init() 方法，并且基类可能未正确初始化。但是有了一个标志和一些例外，我们可以在运行时提醒程序员他应该调用init()...

Answer 3

让我们慢慢来：

class Test
{
  public static void main(String args[]) {
  // 1
  Derived d = new Derived();
  // 2
  System.out.println("d.value() returns " + d.value());    
  }
}

第 1 步，在 Derived 上调用（默认）构造函数，在设置 num = 10 之前，它会链接到 Base 的构造函数，该构造函数调用 Derived 的查找方法，但 num 尚未设置，因此 val 保持未初始化。

第 2 步，调用 d.value()，它属于 Base，而 val 由于 1 而未设置，因此得到的是 0 而不是 10。

Answer 4

在构造函数中调用可以在子类中覆盖的方法通常是个坏主意。在您的示例中发生以下情况：

• 调用派生构造函数
  • 基础构造函数作为其第一个操作被调用
  • 基础构造函数调用查找
• 派生构造函数继续并将 num 初始化为 10

由于基构造函数调用lookup时子类构造函数没有完成，所以对象还没有完全初始化，lookup返回num字段的默认值。

Answer 5

当构造函数调用 this 时，下面的代码将返回 0（通过查看程序，您会期望 10）。原因很简单，num还没有初始化，父类调用了这个方法。

public int lookup() {
    return num;
}

Answer 6

您在Derived 类中重写了方法lookup()，因此当调用Base 构造函数时，它会调用来自Derived 的方法，该方法的主体为return num。在 Base 初始化时，Derived 的 num 实例变量尚未初始化，为 0。这就是为什么在 Base 中将 val 分配为 0。

如果我正确理解您的意图，您应该将Base 中的value 方法更改为：

public int value() {
return lookup();
}

Answer 7

返回 0 的原因是构造函数 Base 在 10 分配给 Derived 中的 num 之前被调用（并在 Derived 中调用查找）。

一般来说，在派生实例字段初始化之前调用基构造函数。