当我在类的构造函数中声明并初始化它们时，为什么我的字段被初始化为 null 或默认值零？

Question

_{这是针对类似问题的规范问答，其中问题是由遮蔽造成的。}

---

我在我的类中定义了两个字段，一个是引用类型，一个是原始类型。在类的构造函数中，我尝试将它们初始化为一些自定义值。

当我稍后查询这些字段的值时，它们会返回 Java 的默认值，null 用于引用类型，0 用于原始类型。为什么会这样？

这是一个可重现的例子：

public class Sample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StringArray array = new StringArray();
        System.out.println(array.getCapacity()); // prints 0
        System.out.println(array.getElements()); // prints null
    }
}

class StringArray {
    private String[] elements;
    private int capacity;
    public StringArray() {
        int capacity = 10;
        String[] elements;
        elements = new String[capacity];
    }
    public int getCapacity() {
        return capacity;
    }
    public String[] getElements() {
        return elements;
    }
}

我希望 getCapacity() 返回值 10 和 getElements() 返回正确初始化的数组实例。

Answer 1

在 java/c/c++ 中使用变量有两个部分。一种是声明变量，另一种是使用变量（无论是赋值还是在计算中使用）。

当你声明一个变量时，你必须声明它的类型。所以你会使用

int x;   // to declare the variable
x = 7;   // to set its value

使用时不必重新声明变量：

int x;
int x = 7;   

如果变量在同一个范围内，你会得到一个编译器错误；但是，正如您所发现的，如果变量在不同的范围内，您将屏蔽第一个声明。

Answer 2

另一个被广泛接受的约定是在类成员中添加一些前缀（或后缀 - 无论你喜欢什么），以将它们与局部变量区分开来。

例如带有m_前缀的类成员：

class StringArray {
  private String[] m_elements;
  private int      m_capacity;

  public StringArray(int capacity) {
    m_capacity = capacity;
    m_elements = new String[capacity];
  }

  public int getCapacity() {
    return m_capacity;
  }

  public String[] getElements() {
    return m_elements;
  }
}

大多数 IDE 已经支持这种表示法，下面是 Eclipse

Answer 3

int capacity = 10; 在您的构造函数中声明了一个局部变量 capacity，它隐藏类的字段。

补救方法是删除int：

capacity = 10;

这将更改字段值。类中的其他字段也是如此。

您的 IDE 没有警告您这种阴影吗？

Answer 4

Java 程序中定义的实体（包、类型、方法、变量等）具有names。这些用于引用程序其他部分中的那些实体。

Java 语言为每个名称定义了一个scope

声明的范围是程序所在的区域 声明所声明的实体可以使用 简单的名称，只要它是可见的（§6.4.1）。

换句话说，作用域是一个编译时概念，它决定了一个名字可以用来指代某个程序实体。

您发布的程序有多个声明。让我们从

private String[] elements;
private int capacity;

这些是field 声明，也称为instance variables，即。在class body 中声明的成员类型。 Java 语言规范声明

成员 m 的声明范围在 a 中声明或继承 类类型 C (§8.1.6) 是 C 的整个主体，包括任何嵌套 类型声明。

这意味着您可以在StringArray 的正文中使用名称elements 和capacity 来引用这些字段。

构造函数主体中的前两个语句

public StringArray() {
    int capacity = 10;
    String[] elements;
    elements = new String[capacity];
}

其实是local variable declaration statements

局部变量声明语句声明一个或多个局部变量名称。

这两个语句在您的程序中引入了两个新名称。碰巧这些名称与您的字段相同。在您的示例中，capacity 的局部变量声明还包含一个初始化该局部变量的初始化程序，而不是同名字段。您的名为capacity 的字段被初始化为default value 的类型，即。值0。

elements 的情况略有不同。局部变量声明语句引入了一个新名字，但是assignment expression呢？

elements = new String[capacity];

elements 指的是什么实体？

范围状态的规则

局部变量在块中声明的范围（第 14.4 节）是 声明出现的块的其余部分，从它的开始 自己的初始化程序，并在右侧包括任何进一步的声明符 局部变量声明语句。

在这种情况下，块是构造函数体。但是构造函数主体是StringArray 主体的一部分，这意味着字段名称也在范围内。那么Java如何确定您指的是什么？

Java 引入了Shadowing 的概念来消除歧义。

某些声明可能在其部分范围内被另一个声明所覆盖 相同名称的声明，在这种情况下，不能使用简单名称 用于引用声明的实体。

（一个简单的名字是一个单一的标识符，例如elements。）

文档还说明

局部变量的声明d或名为n的异常参数 shadows，在d 的范围内，(a) 任何其他的声明 名为n 的字段在d 出现的位置范围内，以及(b) 任何其他名为 n 的变量的声明在范围内 d 出现但未在最里面的类中声明的点 其中声明了d。

这意味着名为elements 的局部变量优先于名为elements 的字段。表达式

elements = new String[capacity];

因此正在初始化局部变量，而不是字段。该字段被初始化为其类型的default value，即。值null。

在您的方法getCapacity 和getElements 中，您在它们各自的return 语句中使用的名称指的是这些字段，因为它们的声明是程序中该特定点范围内的唯一声明。由于字段已初始化为0 和null，因此这些是返回的值。

解决方案是完全摆脱局部变量声明，因此让名称引用实例变量，正如您最初想要的那样。例如

public StringArray() {
    capacity = 10;
    elements = new String[capacity];
}

---

带构造函数参数的阴影

与上述情况类似，您可能有formal (constructor or method) parameters 阴影字段具有相同的名称。例如

public StringArray(int capacity) {
    capacity = 10; 
}

阴影规则状态

一个名为n shadows 的字段或形参的声明d， 在d 的范围内，任何其他变量的声明 命名为 n 的名称在 d 出现的位置范围内。

在上面的示例中，构造函数参数capacity 的声明隐藏了实例变量的声明，也称为capacity。因此不可能用它的简单名称来引用实例变量。在这种情况下，我们需要使用它的qualified name 来引用它。

限定名称由名称、“.”组成。令牌和标识符。

在这种情况下，我们可以使用primary expression this 作为field access expression 的一部分来引用实例变量。例如

public StringArray(int capacity) {
    this.capacity = 10; // to initialize the field with the value 10
    // or
    this.capacity = capacity; // to initialize the field with the value of the constructor argument
}

每个kind of variable、方法和类型都有阴影规则。

我的建议是尽可能使用唯一的名称，以完全避免这种行为。