Java对象创建与构造函数深度解析

### Java 对象创建与构造函数深度解析 #### 一、实例变量的存储位置 在 Java 中，局部变量存储在栈上，那实例变量存储在哪里呢？当我们使用 `new CellPhone()` 语句时，Java 会在堆上为 `CellPhone` 对象分配空间。这个空间大小要足够容纳该对象的所有实例变量，也就是说，实例变量存储在堆上，位于它们所属的对象内部。 如果实例变量是基本数据类型，Java 会根据基本数据类型的大小为实例变量分配空间。例如，`int` 类型需要 32 位，`long` 类型需要 64 位。Java 并不关心基本变量内部的值，无论 `int` 变量的值是 32000000 还是 32，其占用的位大小都是 32 位。 如果实例变量是对象类型呢？假设 `CellPhone` 类中有一个 `Antenna` 类型的引用变量，即 `CellPhone HAS - A Antenna`。当新对象的实例变量是对象引用而不是基本数据类型时，真正的问题是：该对象是否需要为它所引用的所有对象分配空间？答案是否定的。无论如何，Java 都必须为实例变量的值分配空间。但要记住，引用变量的值并不是整个对象，而只是指向对象的“遥控器”。所以，如果 `CellPhone` 类中有一个声明为非基本类型 `Antenna` 的实例变量，Java 只会在 `CellPhone` 对象内部为 `Antenna` 的引用变量（即“遥控器”）分配空间，而不会为 `Antenna` 对象本身分配空间。 那么，`Antenna` 对象何时会在堆上获得空间呢？这取决于实例变量的声明。如果只声明了实例变量但没有为其分配对象，那么只会为引用变量（“遥控器”）创建空间。示例代码如下： ```java private Antenna ant; ``` 只有当引用变量被分配了一个新的 `Antenna` 对象时，才会在堆上创建实际的 `Antenna` 对象。示例代码如下： ```java private Antenna ant = new Antenna(); ``` 以下是不同情况的总结表格： | 情况 | 代码示例 | 说明 | | ---- | ---- | ---- | | 两个基本实例变量的对象 | 无（概念说明） | 变量的空间位于对象内部 | | 一个未初始化的非基本实例变量的对象 | ```java public class CellPhone { private Antenna ant; } ``` | 只有引用变量，无实际 `Antenna` 对象 | | 一个已初始化的非基本实例变量的对象 | ```java public class CellPhone { private Antenna ant = new Antenna(); } ``` | 有引用变量且有实际 `Antenna` 对象 | #### 二、对象创建的奥秘 现在我们知道了变量和对象的存储位置，接下来深入探讨对象创建的神秘世界。对象声明和赋值通常有三个步骤：声明引用变量、创建对象和将对象赋值给引用。 在这三个步骤中，第二步，也就是新对象“诞生”的这一步，一直是个大谜团。当我们看到 `new Duck()` 时，我们是在调用一个名为 `Duck()` 的方法吗？其实不是，我们调用的是 `Duck` 类的构造函数。 构造函数看起来和方法很相似，但它不是方法。构造函数包含了在使用 `new` 关键字时运行的代码，也就是在实例化对象时运行的代码。调用构造函数的唯一方式是使用 `new` 关键字后跟类名，JVM 会找到该类并调用其中的构造函数。 每个类都有构造函数，即使我们没有自己编写，编译器也会为我们生成一个默认的构造函数。编译器生成的默认构造函数如下： ```java public Duck() { } ``` 构造函数与方法的不同之处在于，构造函数必须与类名相同，并且不能有返回类型。构造函数的关键特性是，它会在对象被赋值给引用之前运行。这意味着我们有机会在对象被使用之前对其进行一些准备工作。例如，在 `Duck` 类的构造函数中，我们可以为对象的实例变量赋值： ```java public Duck() { size = 34; } ``` #### 三、构造函数的实际应用场景 在某些情况下，构造函数非常有用。以下是一些在 `Car` 类构造函数中可能有用的操作： 1. **递增计数器**：用于跟踪该类类型的对象创建数量。 2. **分配运行时特定状态**：分配关于当前正在发生的事情的数据。 3. **为对象的重要实例变量赋值**：确保对象在使用前具有必要的初始值。 4. **获取并保存创建新对象的对象的引用**：方便在新对象中访问创建它的对象。 5. **将对象添加到 `ArrayList` 中**：便于对对象进行管理和操作。 6. **创建 `HAS - A` 对象**：为对象创建关联的其他对象。 #### 四、使用构造函数初始化对象状态 大多数人使用构造函数来初始化对象的状态，即创建并为对象的实例变量赋值。但如果 `Duck` 类的开发者不知道 `Duck` 对象应该有多大，而希望使用 `Duck` 类的程序员来决定特定 `Duck` 对象的大小，该怎么办呢？我们可以在类中添加一个 `setSize()` 方法，但这样会使 `Duck` 对象在创建后暂时没有大小，并且需要调用者编写两条语句：一条用于创建 `Duck` 对象，另一条用于调用 `setSize()` 方法。 更好的做法是使用带参数的构造函数。例如： ```java public class Duck { int size; public Duck(int duckSize) { ```