基于Java構(gòu)造器和Static關(guān)鍵字的研究

摘 要：Java語言通過構(gòu)造器完成數(shù)據(jù)初始化，在繼承過程中子類可以調(diào)用父類的構(gòu)造器。Static關(guān)鍵字可以定義靜態(tài)屬性、靜態(tài)方法和靜態(tài)代碼塊，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)初始化，但與構(gòu)造器有所不同。通過對構(gòu)造器和Static關(guān)鍵字使用方法的研究，分析單態(tài)模式實現(xiàn)的過程。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造器；靜態(tài)；單態(tài)模式

中圖分類號：TP312.1

Java語言屬于完全面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，代碼設(shè)計的核心是類的設(shè)計。類的設(shè)計具有封裝的特性，在類中封裝了屬性的描述和方法的描述，在實例化對象過程中如果采用“對象名.屬性名”的方式進行顯示初始化賦值顯然不符合面向?qū)ο缶幊陶Z言封裝的特性，并且當(dāng)類中屬性過多、實例多個對象時，賦值代碼會批量增多，書寫顯的十分臃腫。為了解決這個問題，Java語言提供了構(gòu)造器技術(shù)和靜態(tài)代碼塊技術(shù)實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的隱式初始化功能，符合面向?qū)ο缶幊陶Z言封裝的特性。

1 構(gòu)造器

構(gòu)造器與普通方法不同，普通方法在使用時需要使用“對象名.方法名”進行顯示調(diào)用，而構(gòu)造器在對象實例化時能夠被Java虛擬機自動調(diào)用執(zhí)行，因此在構(gòu)造器中對屬性成員進行賦值就可以實現(xiàn)隱式自動初始化的功能。在定義上為了區(qū)別于普通方法，Java規(guī)定構(gòu)造器的名字必須與類的名字一致，沒有返回值，但也不能寫void，這樣的特殊書寫格式能夠被Java虛擬機識別[1]。

在類的設(shè)計過程中如果沒有定義構(gòu)造器，默認(rèn)類中包含一個空的構(gòu)造器，但設(shè)計者自定義構(gòu)造器之后，默認(rèn)的空構(gòu)造器就不存了，如果使用者仍然使用空構(gòu)造器實例化對象，編譯系統(tǒng)就會報錯，提示空構(gòu)造器未定義。為了避免這種錯誤，在類的設(shè)計時必須手動編寫一個空構(gòu)造器。當(dāng)需要設(shè)計多個構(gòu)造器時，可以應(yīng)用Java重載技術(shù)，保證各個構(gòu)造器中參數(shù)的個數(shù)或類型不同，在實例化對象時，系統(tǒng)會按照參數(shù)的個數(shù)和類型進行匹配，找到相應(yīng)的構(gòu)造器執(zhí)行。在構(gòu)造器中形參命名習(xí)慣上與屬性命名相同，為了區(qū)分屬性與形參，可以使用this關(guān)鍵字，屬性名前加上“this.”同形參區(qū)別開來。此外，在構(gòu)造器中還可以調(diào)用構(gòu)造器，在同一類中構(gòu)造器調(diào)用構(gòu)造器采用“this（參數(shù)列表）”的格式書寫，并且語句必須位于構(gòu)造器中第一行，否則編譯系統(tǒng)會報錯，提示“Constructor call must be the first statement in a constructor”。在繼承過程中，子類能繼承父類的公有屬性和公有方法，但不能繼承父類的構(gòu)造器，可以使用super關(guān)鍵字使用“super（參數(shù)列表）”的格式調(diào)用父類構(gòu)造器。對于父類構(gòu)造器調(diào)用的語句也必須位于構(gòu)造器中的第一行。在設(shè)計父類時，最好編寫一個空構(gòu)造器，因為子類在繼承父類過程中，子類的各個構(gòu)造器在不指定調(diào)用父類指定構(gòu)造器時，編譯系統(tǒng)默認(rèn)在子類的各個構(gòu)造器首行調(diào)用父類空構(gòu)造器，如果在父類中未找到空構(gòu)造器，編譯系統(tǒng)會報錯，提示“Implicit super constructor FatherClassName（） is undefined. Must explicitly invoke another constructor”。如果在子類的構(gòu)造器中指定調(diào)用父類構(gòu)造器，默認(rèn)的父類空構(gòu)造器就不在調(diào)用。

2 Static關(guān)鍵字

Java中屬性和方法通常是在實例化對象后通過“對象名.屬性名”和“對象名.方法名”進行引用，但對于公共的屬性和方法，可以通過Static關(guān)鍵字設(shè)置成靜態(tài)成員。對于靜態(tài)成員的引用除了用對象名引用方法外，還可以通過“類名.屬性名”和“類名.方法名”進行引用，由于不用實例化就可直接引用，因此靜態(tài)屬性和靜態(tài)方法又叫做類的屬性和類的方法。

靜態(tài)屬性與非靜態(tài)屬性不同，除了可以被類直接引用特性外，在數(shù)據(jù)存儲上也有區(qū)別。對于非靜態(tài)屬性在實例化對象后，在堆內(nèi)存空間中開辟空間進行數(shù)據(jù)存儲，每實例化一個對象，就分配一份存儲空間，而靜態(tài)屬性在堆內(nèi)存空間中只開辟一次，即數(shù)據(jù)初始化只有一回，所有實例化的對象共享靜態(tài)屬性數(shù)據(jù)。

靜態(tài)方法由于屬于類的方法，能夠被類直接引用，因此靜態(tài)方法中只能引用靜態(tài)屬性和其它靜態(tài)方法，而不能引用非靜態(tài)屬性和非靜態(tài)方法，因為直接使用類時，還沒有實例化對象，非靜態(tài)屬性和非靜態(tài)方法還沒有分配空間進行數(shù)據(jù)初始化，所以無法引用。而非靜態(tài)的方法中可以引用非靜態(tài)的成員，也可以引用靜態(tài)的成員，因為靜態(tài)的成員在非靜態(tài)方法之前初始化。對于main方法，格式為“public static void main（String[]args）”屬于靜態(tài)方法，因此包含main方法的類可以被Java虛擬機直接運行就是這個原理[2]。

靜態(tài)代碼塊的格式為“static{代碼塊；}”，可以對靜態(tài)屬性進行數(shù)據(jù)初始化。但它與構(gòu)造器進行數(shù)據(jù)初始化不同，構(gòu)造器是調(diào)用一次，數(shù)據(jù)就初始化一次，而靜態(tài)代碼塊只初始化一次，并且在構(gòu)造器進行數(shù)據(jù)初始化之前完成。對于對象生成計數(shù)器類的設(shè)計可以定義一個靜態(tài)整型屬性用于計數(shù)，可以應(yīng)用靜態(tài)代碼塊進行數(shù)據(jù)初始化為零，定義構(gòu)造器中對計數(shù)器進行自加操作。

此外還可以用static定義靜態(tài)內(nèi)部類，對于靜態(tài)內(nèi)部類只能訪問外部類的靜態(tài)屬性和靜態(tài)方法。對于JDK5以上的版本還可以使用靜態(tài)導(dǎo)入技術(shù)，這樣一來對于某一個類的所有靜態(tài)方法直接使用即可，簡化了代碼的書寫。

3 單態(tài)模式

單態(tài)模式就是在面向?qū)ο缶幊陶Z言中保證一個類只能產(chǎn)生一個實例，在數(shù)據(jù)庫連接、論壇帖子計數(shù)器中經(jīng)常用到，單態(tài)模式的使用節(jié)省了內(nèi)存，限制了實例化的個數(shù)，便于垃圾回收，在Java中應(yīng)用構(gòu)造器和static靜態(tài)技術(shù)的組合就可以實現(xiàn)單態(tài)模式。要控制實例化個數(shù)，只產(chǎn)生一個實例，就只能在類的內(nèi)部限制，因為在類的外部無法控制實例化的個數(shù)，這個技術(shù)通過private關(guān)鍵字對構(gòu)造器私有化實現(xiàn)，因為私有的成員只能在類的內(nèi)部使用，在其它類中將無法實例化私有構(gòu)造器的類。對于不經(jīng)過實例化就能用的成員只能是靜態(tài)成員，因此可以通過靜態(tài)屬性和靜態(tài)方法的使用在類中產(chǎn)生一個實例，實現(xiàn)單態(tài)模式[3]。Java對于單態(tài)模式的程序設(shè)計按照產(chǎn)生實例化對象的階段不同，可以分為兩種情況，一種是使用前產(chǎn)生，另一種是使用時產(chǎn)生。對于使用前產(chǎn)生在定義私有靜態(tài)屬性時就進行實例化賦值，通過公有的靜態(tài)方法返回實例對象，部分代碼如下：

publicclass Singleton {

privatestatic Singleton instance=new Singleton（）；

private Singleton（）{

}

publicstatic Singleton getInstance（）{

returninstance；

}

}

另一種使用時實例化的方法是定義私有靜態(tài)屬性時并不實例化賦值，而是在公有的靜態(tài)方法返回實例對象時對靜態(tài)屬性判斷是否為空值，為空值時產(chǎn)生實例化并返回實例化對象。在設(shè)計靜態(tài)方法時要加上synchronized關(guān)鍵字保證線程是同步的，否則會出現(xiàn)多個實例化對象的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

Java中構(gòu)造器技術(shù)和static關(guān)鍵字功能充分體現(xiàn)了面向?qū)ο笳Z言的特性，全面的對構(gòu)造器技術(shù)和static關(guān)鍵字功能使用的研究，讓開發(fā)者更充分的理解單態(tài)模式的實現(xiàn)的原理，對進一步研究和使用Java技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]魔樂科技軟件實訓(xùn)中心.Java從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]劉文杰，鄭玉，劉志昊.Java 7實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[3]張孝祥.Java就業(yè)培訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

作者簡介：魏鋼（1978.11-），男，遼寧盤錦人，講師，碩士，主要從事Java Web開發(fā)研究。

作者單位：錦州師范高等?？茖W(xué)校，遼寧錦州 121000