当我在类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？答案

【问题标题】：Why are my fields initialized to null or to the default value of zero when I've declared and initialized them in my class' constructor?当我在类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？
【发布时间】：2020-05-01 23:48:12
【问题描述】：

_{这意味着对于类似问题的规范问题和答案，问题是由于阴影.}

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 class\' 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。

标签： java constructor field

【解决方案1】：

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

这范围声明的区域是程序的区域，其中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，范围是一个编译时概念，它决定了在哪里可以使用名称来引用某个程序实体。

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
一个局部变量声明语句声明一个或多个局部变量名。

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程序，该初始化程序初始化该局部变量，而不是同名字段。您名为capacity 的字段被初始化为default value 的类型，即。值0。

elements 的情况有点不同。局部变量声明语句引入了一个新名称，但是assignment expression 呢？
elements = new String[capacity];
elements 指的是什么实体？

的规则范围状态
一的范围局部变量块中的声明（§14.4）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。
一些声明可能在其部分范围内被另一个声明所遮蔽相同名称的声明，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.)

该文件还指出
声明d局部变量或名为n 的异常参数阴影, 在d 的整个范围内, (a)任何其他人的声明名为n 的字段在d 出现的位置范围内, 和 (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default value，即。值null。

在您的方法getCapacity 和getElements 中，您在各自的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。由于这些字段已初始化为 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];
}
使用构造函数参数遮蔽

与上述情况类似，您可能有 formal (constructor or method) parameters 具有相同名称的阴影字段。例如
public StringArray(int capacity) {
    capacity = 10; 
}
阴影规则状态
名为 n shadows 的字段或形式参数的声明 d，在d 的范围内，任何其他变量的声明命名为 n 的，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
}
有阴影每个kind of variable、方法和类型的规则。

我的建议是尽可能使用唯一名称，以完全避免这种行为。

【讨论】：

【解决方案2】：

int capacity = 10; 在您的构造函数中声明了一个局部变量 capacity阴影类的领域。

补救措施是删除int：

capacity = 10;

这将更改字段值。类中的其他领域也是如此。

您的 IDE 没有警告您这种阴影吗？

【讨论】：

Eclipse 似乎没有。 IntelliJ 或您正在使用的任何东西都可以吗？
使用 setter 或构造函数参数来隐藏类变量是很常见的。如果 IDE 会警告您，我会感到惊讶。

【解决方案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

【讨论】：

【解决方案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。

【讨论】：