Java编程中的隐藏、继承、表达式与语句详解

### Java编程中的隐藏、继承、表达式与语句详解 #### 隐藏与继承相关要点 在Java编程里，可扩展的公共类大多设计为能被不同包中的子类扩展。这时，大部分（甚至全部）方法该设为公共、受保护还是私有，就成了一个待解决的问题。对于声明为受保护的嵌套类，情况同样如此，因为它们显然是为在其他包中扩展而设计的。有些程序员会在这种情况下使用包私有方法，就好像它们是类私有的一样。不过，建议始终使用私有方法，这样做具有自文档性，且符合封装原则。只有在同一包中不相关的类确实需要访问某个方法时，才会使用默认访问方法，并且通常需要对这种访问进行解释。 当一个公共类仅打算被同一包中的子类扩展时，不能使用公共构造函数，而要用工厂方法来替代，以防止不同包中的子类化。该类仍需声明至少一个构造函数（因为默认构造函数具有公共访问权限），这个构造函数可以是默认访问权限或受保护访问权限。建议使用默认访问权限，因为受保护访问权限会暗示该类会在其他包中被扩展，而实际并非如此。 ##### 类层次封顶 类层次封顶指的是，除非类是为扩展而设计的，否则将类层次结构底部的类声明为final。匿名类是“隐式final”的。编译器在确定一个类没有子类且后续也不会有子类时，可能会将其改为final，比如私有或块局部类在其作用域内没有子类时。 任何有名称的类都可以声明为final，但不建议对局部类进行“封顶”，因为编译器会自动对其进行明显的源代码优化。类层次封顶在二进制兼容性方面没有成本。将声明为final的类改为非final不会破坏与现有二进制文件的兼容性。 类层次封顶有以下好处： - **方法内联**：final类中的方法是隐式final的，不能被重写，因此可以通过内联方法消除动态方法查找的开销。 - **更高效的类型检查**：final类不能有子类，编译器可以进行更多的编译时类型检查，减少运行时抛出`ClassCastException`或`ArrayStoreException`的可能性，提高系统性能。 - **增强安全性**：黑客常通过扩展类来访问系统，final类不能被扩展，不过包密封在一定程度上降低了这一好处的重要性。 类层次封顶还可用于推迟受保护接口的设计。对于未设计和记录为可安全子类化的类，最好禁止子类化。可以通过将类声明为final或使所有构造函数为私有或包私有，并添加公共静态工厂方法来实现。 #### 表达式相关内容 在Java程序中，大部分工作是通过计算表达式来完成的。表达式分为主表达式和操作符表达式。主表达式是不包含操作符的表达式，包括所有字面量（如类字面量）、各种变量（局部变量、参数、字段的简单名称、字段访问表达式、数组访问表达式和`this`关键字）、方法调用表达式（不包括结果类型为void的方法调用）以及类实例和数组创建表达式（即使用`new`关键字的任何情况）。 操作符表达式由一个或多个操作符和主表达式组成。Java编程语言中共有40个操作符，包括强制类型转换操作符、`instanceof`操作符以及38个一元、二元和三元操作符，`+`操作符还被重载用于字符串连接。 表达式在求值时，结果可能表示以下三种情况之一： - **值**：这是最常见的情况，包括所有操作符表达式，如基本数值类型、`char`、`boolean`或对象引用。 - **变量**：表达式表示变量的情况较少，主要有两种用途：一是作为简单或复合赋值表达式的左操作数；二是作为以下四种一元操作符表达式中的基本数值类型变量：后缀递增表达式、后缀递减表达式、前缀递增表达式和前缀递减表达式。这些有时被称为左值（lvalues）。如果变量被声明为final，会产生编译错误。例如： ```java class Test { public static void main(String[] args) { final int x = 0; x = 10; x++; } } ``` 编译上述程序会产生以下错误： ```plaintext Test.java:4: cannot assign a value to final variable x x = 10; ^ Test.java:5: cannot assign a value to final variable x x++; ^ 2 errors ``` - **无**：调用结果类型为void的方法是Java编程语言中唯一表示无的表达式，这种方法调用表达式只能作为顶级表达式调用，用于产生副作用。 表达式的六种一般用途总结如下表： | 一般用途 | 描述 | | --- | --- | | 变量初始化器 | 变量的初始值，与参数的初始值不同之处在于，参数为方法或构造函数的参数提供初始值。 | | 控制流表达式 | 所有六种控制流语句都使用括号内的布尔表达式，还包括条件操作符（`?:`）中的布尔表达式，以及断言中使用的布尔表达式。 | | 控制转移表达式 | 四个控制转移语句中，只有`return`和`throw`语句属于此类。`return`语句中的表达式类型必须与结果类型赋值兼容，`throw`语句中的表达式类型必须是`Throwable`或其子类。 | | 维度和索引表达式 | 维度和索引表达式都用括号括起来，必须计算为除`long`以外的整数类型。维度表达式用于