如何通過實例學習Java對象的構造過程

這篇文章給大家介紹如何通過實例學習Java對象的構造過程，內(nèi)容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

下面提供一個項目中的錯誤實例，提供對其觀察和分析，揭示出Java語言實例化一個對象具體過程，最后總結出設計Java類的一個重要規(guī)則。通過閱讀本文，可以使Java程序員理解Java對象的構造過程，從而設計出更加健壯的代碼。

作者曾經(jīng)在一個項目里面向項目組成員提供了一個抽象的對話框基類，使用者只需在子類中實現(xiàn)基類的一個抽象方法來畫出顯示數(shù)據(jù)的界面，就可使項目內(nèi)的對話框具有相同的風格。具體的代碼實現(xiàn)片斷如下（為了簡潔起見，省略了其他無關的代碼）：

public abstract class BaseDlg extends JDialog {
public BaseDlg(Frame frame, String title) {
super(frame, title, true);
this.getContentPane().setLayout(new BorderLayout());
this.getContentPane().add(createHeadPanel(), BorderLayout.NORTH);
this.getContentPane().add(createClientPanel(), BorderLayout.CENTER);
this.getContentPane().add(createButtonPanel(), BorderLayout.SOUTH);
}

private JPanel createHeadPanel() {
... // 創(chuàng)建對話框頭部
}

// 創(chuàng)建對話框客戶區(qū)域，交給子類實現(xiàn)
protected abstract JPanel createClientPanel();

private JPanel createButtonPanel {
... // 創(chuàng)建按鈕區(qū)域
}
}
這個類在有的代碼中工作得很好，但一個同事在使用時，程序卻擲出了一個NullPointerException違例！經(jīng)過比較，找出了工作正常和不正常的程序的細微差別，代碼片斷分別如下：

一、工作正常的代碼：

public class ChildDlg1 extends BaseDlg {
JTextField jTextFieldName;
public ChildDlg1() {
super(null, "Title");
}
public JPanel createClientPanel() {
jTextFieldName = new JTextField();
JPanel panel = new JPanel(new FlowLayout());
panel.add(jTextFieldName);
... // 其它代碼
return panel;
}
...
}
ChildDlg1 dlg = new ChildDlg1(frame, "Title"); // 外部的調(diào)用
二、工作不正常的代碼：

public class ChildDlg2 extends BaseDlg {
JTextField jTextFieldName = new JTextField();
public ChildDlg2() {
super(null, "Title");
}
public JPanel createClientPanel() {
JPanel panel = new JPanel(new FlowLayout());
panel.add(jTextFieldName);
... // 其它代碼
return panel;
}
...
}
ChildDlg2 dlg = new ChildDlg2(); // 外部的調(diào)用
你看出來兩段代碼之間的差別了嗎？對了，兩者的差別僅僅在于類變量jTextFieldName的初始化時間。經(jīng)過跟蹤，發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行panel.add(jTextFieldName)語句之時，jTextFieldName確實是空值。

我們知道，Java允許在定義類變量的同時給變量賦初始值。系統(tǒng)運行過程中需要創(chuàng)建一個對象的時候，首先會為對象分配內(nèi)存空間，然后在“先于調(diào)用任何方法之前”根據(jù)變量在類內(nèi)的定義順序來初始化變量，接著再調(diào)用類的構造方法。那么，在本例中，為什么在變量定義時便初始化的代碼反而會出現(xiàn)空指針違例呢？

對象的創(chuàng)建過程和初始化

實際上，前面提到的“變量初始化發(fā)生在調(diào)用任何方法包括構造方法之前”這句話是不確切的，當我們把眼光集中在單個類上時，該說法成立；然而，當把視野擴大到具有繼承關系的兩個或多個類上時，該說法不成立。

對象的創(chuàng)建一般有兩種方式，一種是用new操作符，另一種是在一個Class對象上調(diào)用newInstance方法；其創(chuàng)建和初始化的實際過程是一樣的：

首先為對象分配內(nèi)存空間，包括其所有父類的可見或不可見的變量的空間，并初始化這些變量為默認值，如int類型為0，boolean類型為false，對象類型為null；

然后用下述5個步驟來初始化這個新對象：

1)分配參數(shù)給指定的構造方法；
2)如果這個指定的構造方法的第一個語句是用this指針顯式地調(diào)用本類的其它構造方法，則遞歸執(zhí)行這5個步驟；如果執(zhí)行過程正常則跳到步驟5；
3)如果構造方法的第一個語句沒有顯式調(diào)用本類的其它構造方法，并且本類不是Object類（Object是所有其它類的祖先），則調(diào)用顯式（用super指針）或隱式地指定的父類的構造方法，遞歸執(zhí)行這5個步驟；如果執(zhí)行過程正常則跳到步驟5；
4)按照變量在類內(nèi)的定義順序來初始化本類的變量，如果執(zhí)行過程正常則跳到步驟5；
5)執(zhí)行這個構造方法中余下的語句，如果執(zhí)行過程正常則過程結束。

這一過程可以從下面的時序圖中獲得更清晰的認識：

對分析本文的實例最重要的，用一句話說，就是“父類的構造方法調(diào)用發(fā)生在子類的變量初始化之前”?？梢杂孟旅娴睦觼碜C明：

// Petstore.java
class Animal {
Animal() {
System.out.println("Animal");
}
}
class Cat extends Animal {
Cat() {
System.out.println("Cat");
}
}
class Store {
Store() {
System.out.println("Store");
}
}
public class Petstore extends Store{
Cat cat = new Cat();
Petstore() {
System.out.println("Petstore");
}
public static void main(String[] args) {
new Petstore();
}
}
運行這段代碼，它的執(zhí)行結果如下：

Store
Animal
Cat
Petstore
從結果中可以看出，在創(chuàng)建一個Petstore類的實例時，首先調(diào)用了它的父類Store的構造方法；然后試圖創(chuàng)建并初始化變量cat；在創(chuàng)建cat時，首先調(diào)用了Cat類的父類Animal的構造方法；其后才是Cat的構造方法主體，最后才是Petstore類的構造方法的主體。

尋找程序產(chǎn)生例外的原因

現(xiàn)在回到本文開始提到的實例中來，當程序創(chuàng)建一個ChildDlg2的實例時，根據(jù)super(null, “Title”)語句，首先執(zhí)行其父類BaseDlg的構造方法；在BaseDlg的構造方法中調(diào)用了createClientPanel()方法，這個方法是抽象方法并且被子類ChildDlg2實現(xiàn)了，因此，實際調(diào)用的方法是ChildDlg2中的createClientPanel()方法（因為Java里面采用“動態(tài)綁定”來綁定所有非final的方法）；createClientPanel()方法使用了ChildDlg2類的實例變量jTextFieldName，而此時ChildDlg2的變量初始化過程尚未進行，jTextFieldName是null值！所以，ChildDlg2的構造過程擲出一個NullPointerException也就不足為奇了。

再來看ChildDlg1，它的jTextFieldName的初始化代碼寫在了createClientPanel()方法內(nèi)部的開始處，這樣它就能保證在使用之前得到正確的初始化，因此這段代碼工作正常。

解決問題的兩種方式

通過上面的分析過程可以看出，要排除故障，最簡單的方法就是要求項目組成員在繼承使用BaseDlg類，實現(xiàn)createClientPanel()方法時，凡方法內(nèi)部要使用的變量必須首先正確初始化，就象ChildDlg1一樣。然而，把類變量放在類方法內(nèi)初始化是一種很不好的設計行為，它最適合的地方就是在變量定義塊和構造方法中。

在本文的實例中，引發(fā)錯誤的實質(zhì)并不在ChildDlg2上，而在其父類BaseDlg上，是它在自己的構造方法中不適當?shù)卣{(diào)用了一個待實現(xiàn)的抽象方法。

從概念上講，構造方法的職責是正確初始化類變量，讓對象進入可用狀態(tài)。而BaseDlg卻賦給了構造方法額外的職責。

本文實例的更好的解決方法是修改BaseDlg類：

public abstract class BaseDlg extends JDialog {
public BaseDlg(Frame frame, String title) {
super(frame, title, true);
this.getContentPane().setLayout(new BorderLayout());
this.getContentPane().add(createHeadPanel(), BorderLayout.NORTH);
this.getContentPane().add(createButtonPanel(), BorderLayout.SOUTH);
}

/** 創(chuàng)建對話框實例后，必須調(diào)用此方法來布局用戶界面
*/
public void initGUI() {
this.getContentPane().add(createClientPanel(), BorderLayout.CENTER);
}

private JPanel createHeadPanel() {
... // 創(chuàng)建對話框頭部
}

// 創(chuàng)建對話框客戶區(qū)域，交給子類實現(xiàn)
protected abstract JPanel createClientPanel();

private JPanel createButtonPanel {
... // 創(chuàng)建按鈕區(qū)域
}
}
新的BaseDlg類增加了一個initGUI()方法，程序員可以這樣使用這個類：

ChildDlg dlg = new ChildDlg();
dlg.initGUI();
dlg.setVisible(true);
總結

類的構造方法的基本目的是正確初始化類變量，不要賦予它過多的職責。

設計類構造方法的基本規(guī)則是：用盡可能簡單的方法使對象進入就緒狀態(tài)；如果可能，避免調(diào)用任何方法。在構造方法內(nèi)唯一能安全調(diào)用的是基類中具有final屬性的方法或者private方法（private方法會被編譯器自動設置final屬性）。final的方法因為不能被子類覆蓋，所以不會產(chǎn)生問題。

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