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

_{这是一个规范的问题和类似问题的答案，其中问题是阴影的结果。}

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我在 class 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？

这是一个可重现的示例：

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

Java 程序中定义的实体（包、类型、方法、变量等）都有名称。 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范围

声明的范围是程序的区域，在该区域内可以使用简单名称引用声明所声明的实体，前提是它是可见的（第 6.4.1 节）。

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

您发布的程序有多个声明。 让我们开始

private String[] elements;
private int capacity;

这些是字段声明，也称为实例变量，即。 在类体中声明的一种成员。 Java 语言规范指出

的成员的声明的范围m中声明或由类继承的类型C （§8.1.6）是整个身体C ，包括任何嵌套类型声明。

这意味着您可以使用StringArray主体中的名称elements和capacity来引用这些字段。

构造函数体中的前两个语句

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

实际上是局部变量声明语句

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初始化该局部变量的初始化程序，而不是同名的字段。 您的名为capacity字段被初始化为其类型的默认值，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称，但是赋值表达式呢？

elements = new String[capacity];

elements指的是什么实体？

范围状态规则

块中局部变量声明的范围（第 14.4 节）是该声明出现的块的其余部分，从它自己的初始值设定项开始，并包括局部变量声明语句右侧的任何其他声明符。

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

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同名声明遮蔽，在这种情况下，不能使用简单名称来引用声明的实体。

（一个简单的名字是一个单一的标识符，例如。 elements 。）

该文件还指出

的声明d名为局部变量或异常参数的n阴影，整个的范围d中，（a）指定的任何其他字段的声明n在范围上在其中点d发生，和（b）所述的任何声明其他名为n变量在d出现的点的范围内，但未在声明d的最里面的类中声明。

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

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默认值，即。 值null 。

在您的方法getCapacity和getElements ，您在它们各自的return语句中使用的名称指的是字段，因为它们的声明是程序中特定点范围内的唯一声明。 由于字段被初始化为0和null ，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];
}

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带构造函数参数的阴影

与上述情况类似，您可能有形式（构造函数或方法）参数隐藏具有相同名称的字段。 例如

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

阴影规则状态

一个声明d字段或命名的形式参数的n阴影，整个范围d ，任何其他变量的声明命名n在范围上的点在哪里d发生。

在上面的例子中，构造函数参数capacity的声明影响了同样命名为capacity的实例变量的声明。 因此不可能用简单的名称来引用实例变量。 在这种情况下，我们需要用它的限定名来引用它。

限定名称由名称、“.”组成。 令牌和标识符。

在这种情况下，我们可以使用主表达式this作为字段访问表达式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
}

每种变量、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。

Answer 2

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

补救措施是删除int ：

capacity = 10;

这将更改字段值。 班级中的其他领域也是如此。

您的 IDE 没有警告您这种阴影吗？

Answer 3

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 - 无论您喜欢什么），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，下面是针对 Eclipse 的

Answer 4

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

使用变量时不必重新声明变量：

int x;
int x = 7;   

如果变量在同一范围内，您将收到编译器错误； 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。