Thinking:Java中static、this、super、final用法

wlgyhnj的專欄

 

本篇旨在幫助準(zhǔn)備學(xué)習(xí)Java以及剛接觸Java的朋友認(rèn)識、掌握和使用static、this、super、final這幾個關(guān)鍵字的使用。Java博大精深，我也是一位正在學(xué)習(xí)和使用Java的愛好者，文中難免有不妥之處，歡迎指正。

一、static

　　請先看下面這段程序：

  public class Hello{
    public static void main(String[] args){ //(1)
      System.out.println("Hello,world!");   //(2)
    }
  }

　　看過這段程序，對于大多數(shù)學(xué)過Java 的從來說，都不陌生。即使沒有學(xué)過Java，而學(xué)過其它的高級語言，例如C，那你也應(yīng)該能看懂這段代碼的意思。它只是簡單的輸出“Hello,world”，一點別的用處都沒有，然而，它卻展示了static關(guān)鍵字的主要用法。

　　在1處，我們定義了一個靜態(tài)的方法名為main，這就意味著告訴Java編譯器，我這個方法不需要創(chuàng)建一個此類的對象即可使用。你還得你是怎么運行這個程序嗎？一般，我們都是在命令行下，打入如下的命令(加下劃線為手動輸入)：

javac Hello.java
java Hello
Hello,world!

　　這就是你運行的過程，第一行用來編譯Hello.java這個文件，執(zhí)行完后，如果你查看當(dāng)前，會發(fā)現(xiàn)多了一個Hello.class文件，那就是第一行產(chǎn)生的Java二進制字節(jié)碼。第二行就是執(zhí)行一個Java程序的最普遍做法。執(zhí)行結(jié)果如你所料。在2中，你可能會想，為什么要這樣才能輸出。好，我們來分解一下這條語句。（如果沒有安裝Java文檔，請到Sun的官方網(wǎng)站瀏覽J2SE API）首先，System是位于java.lang包中的一個核心類，如果你查看它的定義，你會發(fā)現(xiàn)有這樣一行：public static final PrintStream out;接著在進一步，點擊PrintStream這個超鏈接，在METHOD頁面，你會看到大量定義的方法，查找println，會有這樣一行：

public void println(String x)。

　　好了，現(xiàn)在你應(yīng)該明白為什么我們要那樣調(diào)用了，out是System的一個靜態(tài)變量，所以可以直接使用，而out所屬的類有一個println方法。

靜態(tài)方法

　　通常，在一個類中定義一個方法為static，那就是說，無需本類的對象即可調(diào)用此方法。如下所示：

class Simple{
   static void go(){
     System.out.println("Go...");
   }
}
public class Cal{
  public static void main(String[] args){
    Simple.go();
  }
}

　　調(diào)用一個靜態(tài)方法就是“類名.方法名”,靜態(tài)方法的使用很簡單如上所示。一般來說，靜態(tài)方法常常為應(yīng)用程序中的其它類提供一些實用工具所用，在Java的類庫中大量的靜態(tài)方法正是出于此目的而定義的。

靜態(tài)變量

　　靜態(tài)變量與靜態(tài)方法類似。所有此類實例共享此靜態(tài)變量，也就是說在類裝載時，只分配一塊存儲空間，所有此類的對象都可以操控此塊存儲空間，當(dāng)然對于final則另當(dāng)別論了。看下面這段代碼：

class Value{
  static int c=0;
  static void inc(){
    c++;
  }
}
class Count{
  public static void prt(String s){
    System.out.println(s);
  }
  public static void main(String[] args){
    Value v1,v2;
    v1=new Value();
    v2=new Value();
    prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c);
    v1.inc();
    prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c); 
  }
}

　　結(jié)果如下：

v1.c=0  v2.c=0
v1.c=1  v2.c=1

由此可以證明它們共享一塊存儲區(qū)。static變量有點類似于C中的全局變量的概念。值得探討的是靜態(tài)變量的初始化問題。我們修改上面的程序：

class Value{
  static int c=0;
  Value(){
    c=15;
  }
  Value(int i){
    c=i;
  }
  static void inc(){
    c++;
  }
}
class Count{
  public static void prt(String s){
    System.out.println(s);
  }
    Value v=new Value(10);
    static Value v1,v2;
    static{
      prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c);
      v1=new Value(27);
      prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c);
      v2=new Value(15);
      prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c);
    }

  public static void main(String[] args){
    Count ct=new Count();
    prt("ct.c="+ct.v.c);
    prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c);
    v1.inc();
    prt("v1.c="+v1.c+"  v2.c="+v2.c);
    prt("ct.c="+ct.v.c);
  }
}

運行結(jié)果如下：

v1.c=0  v2.c=0
v1.c=27  v2.c=27
v1.c=15  v2.c=15
ct.c=10
v1.c=10  v2.c=10
v1.c=11  v2.c=11
ct.c=11

　　這個程序展示了靜態(tài)初始化的各種特性。如果你初次接觸Java，結(jié)果可能令你吃驚。可能會對static后加大括號感到困惑。首先要告訴你的是，static定義的變量會優(yōu)先于任何其它非static變量，不論其出現(xiàn)的順序如何。正如在程序中所表現(xiàn)的，雖然v出現(xiàn)在v1和v2的前面，但是結(jié)果卻是v1和v2的初始化在v的前面。在static{后面跟著一段代碼，這是用來進行顯式的靜態(tài)變量初始化，這段代碼只會初始化一次，且在類被第一次裝載時。如果你能讀懂并理解這段代碼，會幫助你對static關(guān)鍵字的認(rèn)識。在涉及到繼承的時候，會先初始化父類的static變量，然后是子類的，依次類推。非靜態(tài)變量不是本文的主題，在此不做詳細(xì)討論，請參考Think in Java中的講解。

靜態(tài)類

　　通常一個普通類不允許聲明為靜態(tài)的，只有一個內(nèi)部類才可以。這時這個聲明為靜態(tài)的內(nèi)部類可以直接作為一個普通類來使用，而不需實例一個外部類。如下代碼所示：

public class StaticCls{
  public static void main(String[] args){
    OuterCls.InnerCls oi=new OuterCls.InnerCls();
  }
}
class OuterCls{
  public static class InnerCls{
    InnerCls(){
      System.out.println("InnerCls");
    }
   }
}

　　輸出結(jié)果會如你所料：

InnerCls

　　和普通類一樣。內(nèi)部類的其它用法請參閱Think in Java中的相關(guān)章節(jié)，此處不作詳解。

二、this & super

　　在上一篇拙作中，我們討論了static的種種用法，通過用static來定義方法或成員，為我們編程提供了某種便利，從某種程度上可以說它類似于C語言中的全局函數(shù)和全局變量。但是，并不是說有了這種便利，你便可以隨處使用，如果那樣的話，你便需要認(rèn)真考慮一下自己是否在用面向?qū)ο蟮乃枷刖幊蹋约旱某绦蚴欠袷敲嫦驅(qū)ο蟮摹：昧耍F(xiàn)在開始討論this&super這兩個關(guān)鍵字的意義和用法。

　　在Java中，this通常指當(dāng)前對象，super則指父類的。當(dāng)你想要引用當(dāng)前對象的某種東西，比如當(dāng)前對象的某個方法，或當(dāng)前對象的某個成員，你便可以利用this來實現(xiàn)這個目的，當(dāng)然，this的另一個用途是調(diào)用當(dāng)前對象的另一個構(gòu)造函數(shù)，這些馬上就要討論。如果你想引用父類的某種東西，則非super莫屬。由于this與super有如此相似的一些特性和與生俱來的某種關(guān)系，所以我們在這一塊兒來討論，希望能幫助你區(qū)分和掌握它們兩個。

在一般方法中

　　最普遍的情況就是，在你的方法中的某個形參名與當(dāng)前對象的某個成員有相同的名字，這時為了不至于混淆，你便需要明確使用this關(guān)鍵字來指明你要使用某個成員，使用方法是“this.成員名”，而不帶this的那個便是形參。另外，還可以用“this.方法名”來引用當(dāng)前對象的某個方法，但這時this就不是必須的了，你可以直接用方法名來訪問那個方法，編譯器會知道你要調(diào)用的是那一個。下面的代碼演示了上面的用法：

public class DemoThis{
  private String name;
  private int age;
  DemoThis(String name,int age){
    setName(name); //你可以加上this來調(diào)用方法，像這樣：this.setName(name);但這并不是必須的
    setAge(age);
    this.print();
  }  
  public void setName(String name){
    this.name=name;//此處必須指明你要引用成員變量
  }
  public void setAge(int age){
    this.age=age;
  }
  public void print(){
    System.out.println("Name="+name+" Age="+age);//在此行中并不需要用this，因為沒有會導(dǎo)致混淆的東西
  }
  public static void main(String[] args){
    DemoThis dt=new DemoThis("Kevin","22");
  }
}

　　這段代碼很簡單，不用解釋你也應(yīng)該能看明白。在構(gòu)造函數(shù)中你看到用this.print(),你完全可以用print()來代替它，兩者效果一樣。下面我們修改這個程序，來演示super的用法。

class Person{
  public int c;
  private String name;
  private int age;
  protected void setName(String name){
    this.name=name;
  }
  protected void setAge(int age){
    this.age=age;
  }
  protected void print(){
    System.out.println("Name="+name+" Age="+age);
  }
}
public class DemoSuper extends Person{
  public void print(){
    System.out.println("DemoSuper:");
    super.print();
  }
  public static void main(String[] args){
    DemoSuper ds=new DemoSuper();
    ds.setName("kevin");
    ds.setAge(22);
    ds.print();
  }
}

　　在DemoSuper中，重新定義的print方法覆寫了父類的print方法，它首先做一些自己的事情，然后調(diào)用父類的那個被覆寫了的方法。輸出結(jié)果說明了這一點：

DemoSuper:
Name=kevin Age=22

　　這樣的使用方法是比較常用的。另外如果父類的成員可以被子類訪問，那你可以像使用this一樣使用它，用“super.父類中的成員名”的方式，但常常你并不是這樣來訪問父類中的成員名的。

在構(gòu)造函數(shù)中

　　構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的方法，在對象初始化的時候自動調(diào)用。在構(gòu)造函數(shù)中，this和super也有上面說的種種使用方式，并且它還有特殊的地方，請看下面的例子：

class Person{
  public static void prt(String s){
    System.out.println(s);
  }
  Person(){
    prt("A Person.");
  }
  Person(String name){
    prt("A person name is:"+name);
  }
}
public class Chinese extends Person{
  Chinese(){
    super();  //調(diào)用父類構(gòu)造函數(shù)（1）
    prt("A chinese.");//(4)
  }
  Chinese(String name){
    super(name);//調(diào)用父類具有相同形參的構(gòu)造函數(shù)（2）
    prt("his name is:"+name);
  }
  Chinese(String name,int age){
    this(name);//調(diào)用當(dāng)前具有相同形參的構(gòu)造函數(shù)（3）
    prt("his age is:"+age);
  }
  public static void main(String[] args){
    Chinese cn=new Chinese();
    cn=new Chinese("kevin");
    cn=new Chinese("kevin",22);
  }
}

　　在這段程序中，this和super不再是像以前那樣用“.”連接一個方法或成員，而是直接在其后跟上適當(dāng)?shù)膮?shù)，因此它的意義也就有了變化。super后加參數(shù)的是用來調(diào)用父類中具有相同形式的構(gòu)造函數(shù)，如1和2處。this后加參數(shù)則調(diào)用的是當(dāng)前具有相同參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，如3處。當(dāng)然，在Chinese的各個重載構(gòu)造函數(shù)中，this和super在一般方法中的各種用法也仍可使用，比如4處，你可以將它替換為“this.prt”(因為它繼承了父類中的那個方法）或者是“super.prt”（因為它是父類中的方法且可被子類訪問），它照樣可以正確運行。但這樣似乎就有點畫蛇添足的味道了。

　　最后，寫了這么多，如果你能對“this通常指代當(dāng)前對象，super通常指代父類”這句話牢記在心，那么本篇便達到了目的，其它的你自會在以后的編程實踐當(dāng)中慢慢體會、掌握。另外關(guān)于本篇中提到的繼承，請參閱相關(guān)Java教程。

三、final

　　final在Java中并不常用，然而它卻為我們提供了諸如在C語言中定義常量的功能，不僅如此，final還可以讓你控制你的成員、方法或者是一個類是否可被覆寫或繼承等功能，這些特點使final在Java中擁有了一個不可或缺的地位，也是學(xué)習(xí)Java時必須要知道和掌握的關(guān)鍵字之一。

final成員

　　當(dāng)你在類中定義變量時，在其前面加上final關(guān)鍵字，那便是說，這個變量一旦被初始化便不可改變，這里不可改變的意思對基本類型來說是其值不可變，而對于對象變量來說其引用不可再變。其初始化可以在兩個地方，一是其定義處，也就是說在final變量定義時直接給其賦值，二是在構(gòu)造函數(shù)中。這兩個地方只能選其一，要么在定義時給值，要么在構(gòu)造函數(shù)中給值，不能同時既在定義時給了值，又在構(gòu)造函數(shù)中給另外的值。下面這段代碼演示了這一點：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
public class Bat{
    final PI=3.14;          //在定義時便給址值
    final int i;            //因為要在構(gòu)造函數(shù)中進行初始化，所以此處便不可再給值
    final List list;        //此變量也與上面的一樣
    Bat(){
        i=100;
        list=new LinkedList();
    }
    Bat(int ii,List l){
        i=ii;
        list=l;
    }
    public static void main(String[] args){
        Bat b=new Bat();
        b.list.add(new Bat());
        //b.i=25;
        //b.list=new ArrayList();
        System.out.println("I="+b.i+" List Type:"+b.list.getClass());
        b=new Bat(23,new ArrayList());
        b.list.add(new Bat());
        System.out.println("I="+b.i+" List Type:"+b.list.getClass());
    }
}

　　此程序很簡單的演示了final的常規(guī)用法。在這里使用在構(gòu)造函數(shù)中進行初始化的方法，這使你有了一點靈活性。如Bat的兩個重載構(gòu)造函數(shù)所示，第一個缺省構(gòu)造函數(shù)會為你提供默認(rèn)的值，重載的那個構(gòu)造函數(shù)會根據(jù)你所提供的值或類型為final變量初始化。然而有時你并不需要這種靈活性，你只需要在定義時便給定其值并永不變化，這時就不要再用這種方法。在main方法中有兩行語句注釋掉了，如果你去掉注釋，程序便無法通過編譯，這便是說，不論是i的值或是list的類型，一旦初始化，確實無法再更改。然而b可以通過重新初始化來指定i的值或list的類型，輸出結(jié)果中顯示了這一點：

I=100 List Type:class java.util.LinkedList
I=23 List Type:class java.util.ArrayList

　　還有一種用法是定義方法中的參數(shù)為final，對于基本類型的變量，這樣做并沒有什么實際意義，因為基本類型的變量在調(diào)用方法時是傳值的，也就是說你可以在方法中更改這個參數(shù)變量而不會影響到調(diào)用語句，然而對于對象變量，卻顯得很實用，因為對象變量在傳遞時是傳遞其引用，這樣你在方法中對對象變量的修改也會影響到調(diào)用語句中的對象變量，當(dāng)你在方法中不需要改變作為參數(shù)的對象變量時，明確使用final進行聲明，會防止你無意的修改而影響到調(diào)用方法。
另外方法中的內(nèi)部類在用到方法中的參變量時，此參變也必須聲明為final才可使用，如下代碼所示：

public class INClass{
   void innerClass(final String str){
        class IClass{
            IClass(){
                System.out.println(str);
            }
        }
        IClass ic=new IClass();
    }
  public static void main(String[] args){
      INClass inc=new INClass();
      inc.innerClass("Hello");
  }
}

final方法

　　將方法聲明為final，那就說明你已經(jīng)知道這個方法提供的功能已經(jīng)滿足你要求，不需要進行擴展，并且也不允許任何從此類繼承的類來覆寫這個方法，但是繼承仍然可以繼承這個方法，也就是說可以直接使用。另外有一種被稱為inline的機制，它會使你在調(diào)用final方法時，直接將方法主體插入到調(diào)用處，而不是進行例行的方法調(diào)用，例如保存斷點，壓棧等，這樣可能會使你的程序效率有所提高，然而當(dāng)你的方法主體非常龐大時，或你在多處調(diào)用此方法，那么你的調(diào)用主體代碼便會迅速膨脹，可能反而會影響效率，所以你要慎用final進行方法定義。

final類

　　當(dāng)你將final用于類身上時，你就需要仔細(xì)考慮，因為一個final類是無法被任何人繼承的，那也就意味著此類在一個繼承樹中是一個葉子類，并且此類的設(shè)計已被認(rèn)為很完美而不需要進行修改或擴展。對于final類中的成員，你可以定義其為final，也可以不是final。而對于方法，由于所屬類為final的關(guān)系，自然也就成了final型的。你也可以明確的給final類中的方法加上一個final，但這顯然沒有意義。

　　下面的程序演示了final方法和final類的用法：

final class final{
    final String str="final Data";
    public String str1="non final data";
    final public void print(){
        System.out.println("final method.");
    }
    public void what(){
        System.out.println(str+"\n"+str1);
    }
}
public class FinalDemo {   //extends final 無法繼承
    public static void main(String[] args){
        final f=new final();
        f.what();
        f.print();
    }
}

　　從程序中可以看出，final類與普通類的使用幾乎沒有差別，只是它失去了被繼承的特性。final方法與非final方法的區(qū)別也很難從程序行看出，只是記住慎用。

final在設(shè)計模式中的應(yīng)用

　　在設(shè)計模式中有一種模式叫做不變模式，在Java中通過final關(guān)鍵字可以很容易的實現(xiàn)這個模式，在講解final成員時用到的程序Bat.java就是一個不變模式的例子。如果你對此感興趣，可以參考閻宏博士編寫的《Java與模式》一書中的講解。

　　到此為止，this,static,supert和final的使用已經(jīng)說完了，如果你對這四個關(guān)鍵字已經(jīng)能夠大致說出它們的區(qū)別與用法，那便說明你基本已經(jīng)掌握。然而，世界上的任何東西都不是完美無缺的，Java提供這四個關(guān)鍵字，給程序員的編程帶來了很大的便利，但并不是說要讓你到處使用，一旦達到濫用的程序，便適得其反，所以在使用時請一定要認(rèn)真考慮。