當我在類的構造函數中聲明並初始化它們時，為什么我的字段被初始化為 null 或默認值零？

Question

_{這是一個規范的問題和類似問題的答案，其中問題是陰影的結果。}

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我在 class 中定義了兩個字段，一個是引用類型，一個是原始類型。 在類的構造函數中，我嘗試將它們初始化為一些自定義值。

當我稍后查詢這些字段的值時，它們會返回 Java 的默認值， null用於引用類型，0 用於原始類型。 為什么會這樣？

這是一個可重現的示例：

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()返回正確初始化的數組實例。

Answer 1

Java 程序中定義的實體（包、類型、方法、變量等）都有名稱。 這些用於引用程序其他部分中的那些實體。

Java 語言為每個名稱定義了一個范圍

聲明的范圍是程序的區域，在該區域內可以使用簡單名稱引用聲明所聲明的實體，前提是它是可見的（第 6.4.1 節）。

換句話說，作用域是一個編譯時概念，它決定了一個名稱可以用來指代某個程序實體的位置。

您發布的程序有多個聲明。 讓我們開始

private String[] elements;
private int capacity;

這些是字段聲明，也稱為實例變量，即。 在類體中聲明的一種成員。 Java 語言規范指出

的成員的聲明的范圍m中聲明或由類繼承的類型C （§8.1.6）是整個身體C ，包括任何嵌套類型聲明。

這意味着您可以使用StringArray主體中的名稱elements和capacity來引用這些字段。

構造函數體中的前兩個語句

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

實際上是局部變量聲明語句

局部變量聲明語句聲明一個或多個局部變量名稱。

這兩個語句在您的程序中引入了兩個新名稱。 碰巧這些名稱與您的字段相同。 在您的示例中， capacity的局部變量聲明還包含初始化該局部變量的初始化程序，而不是同名的字段。 您的名為capacity字段被初始化為其類型的默認值，即。 值0 。

elements的情況略有不同。 局部變量聲明語句引入了一個新名稱，但是賦值表達式呢？

elements = new String[capacity];

elements指的是什么實體？

范圍狀態規則

塊中局部變量聲明的范圍（第 14.4 節）是該聲明出現的塊的其余部分，從它自己的初始值設定項開始，並包括局部變量聲明語句右側的任何其他聲明符。

在這種情況下，塊是構造函數體。 但是構造函數體是StringArray體的一部分，這意味着字段名稱也在范圍內。 那么 Java 如何確定您所指的是什么？

Java 引入了Shadowing的概念來消除歧義。

某些聲明可能在其部分范圍內被另一個同名聲明遮蔽，在這種情況下，不能使用簡單名稱來引用聲明的實體。

（一個簡單的名字是一個單一的標識符，例如。 elements 。）

該文件還指出

的聲明d名為局部變量或異常參數的n陰影，整個的范圍d中，（a）指定的任何其他字段的聲明n在范圍上在其中點d發生，和（b）所述的任何聲明其他名為n變量在d出現的點的范圍內，但未在聲明d的最里面的類中聲明。

這意味着名為elements的局部變量優先於名為elements的字段。 表達方式

elements = new String[capacity];

因此正在初始化局部變量，而不是字段。 該字段被初始化為其類型的默認值，即。 值null 。

在您的方法getCapacity和getElements ，您在它們各自的return語句中使用的名稱指的是字段，因為它們的聲明是程序中特定點范圍內的唯一聲明。 由於字段被初始化為0和null ，這些是返回的值。

解決方案是完全擺脫局部變量聲明，因此讓名稱引用實例變量，正如您最初想要的那樣。 例如

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

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帶構造函數參數的陰影

與上述情況類似，您可能有形式（構造函數或方法）參數隱藏具有相同名稱的字段。 例如

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

陰影規則狀態

一個聲明d字段或命名的形式參數的n陰影，整個范圍d ，任何其他變量的聲明命名n在范圍上的點在哪里d發生。

在上面的例子中，構造函數參數capacity的聲明影響了同樣命名為capacity的實例變量的聲明。 因此不可能用簡單的名稱來引用實例變量。 在這種情況下，我們需要用它的限定名來引用它。

限定名稱由名稱、“.”組成。 令牌和標識符。

在這種情況下，我們可以使用主表達式this作為字段訪問表達式的一部分來引用實例變量。 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
}

每種變量、方法和類型都有陰影規則。

我的建議是盡可能使用唯一的名稱，以完全避免這種行為。

Answer 2

int capacity = 10; 在您的構造函數中聲明了一個局部變量capacity ，它隱藏了類的字段。

補救措施是刪除int ：

capacity = 10;

這將更改字段值。 班級中的其他領域也是如此。

您的 IDE 沒有警告您這種陰影嗎？

Answer 3

另一個被廣泛接受的約定是在類成員中添加一些前綴（或后綴 - 無論您喜歡什么），以將它們與局部變量區分開來。

例如帶有m_前綴的類成員：

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;
  }
}

大多數 IDE 已經支持這種表示法，下面是針對 Eclipse 的

Answer 4

在 java/c/c++ 中使用變量有兩個部分。 一種是聲明變量，另一種是使用變量（無論是賦值還是在計算中使用）。

當你聲明一個變量時，你必須聲明它的類型。 所以你會使用

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

使用變量時不必重新聲明變量：

int x;
int x = 7;   

如果變量在同一范圍內，您將收到編譯器錯誤； 但是，正如您所發現的，如果變量在不同的范圍內，您將屏蔽第一個聲明。