1.类

Java类里，包含属性，方法，构造函数，初始化块，局域变量，内部类等成员，每种成员可以被各种修饰符修饰。其实被static修饰符修饰的成员，被称为静态成员（类成员），而没有被static修饰的成员，被称为实例成员。

1）静态成员（类成员）

静态成员属于整个类，而不属于单个对象。类成员被static关键字修饰的静态属性，静态块，静态方法，静态内部类等。

对static关键字而言，有一条非常重要的规则：类成员（静态属性，静态初始化块，静态方法，静态内部类）不能访问实例成员（实例属性，实例初始化块，实例方法，实例内部类）。因为类成员是属于类的，类成员的作用域比实例成员的作用域大，完全可能出现类成员已经初始化完成，但实例成员还不曾初始化的情况，如果允许类成员访问实例成员将会引起大量错误。

（1）静态属性

静态属性属于整个类。当系统第一次准备使用该类时，系统会为该静态属性在JVM的方法区中分配内存空间，静态属性开始生效，直到该类被卸载，该类的静态属性所占用的内存才被系统的垃圾回收机制回收（Perm区的major GC）。静态属性生存范围几乎等同于该类的生存范围。当类初始化完成后，静态属性也被初始化完成。

静态属性既可以通过类来访问，也可以通过类的对象来访问。但通过类的对象来访问静态属性时，实际上并不是访问该对象所拥有的属性，因为当系统创建该类的对象时，系统不会再为该静态属性分配内存，也不会再次对静态属性进行初始化，也就是说，对象根本不拥有对应类的静态属性。通过对象访问静态属性只是一种假象，通过对象访问的依然是该类的静态属性。可以这样理解：当通过对象访问静态属性时，系统会在底层转换为通过该类来访问静态成员。

PS：C#不允许通过对象访问静态属性，对象只能访问实例属性；静态属性必须通过类来访问。

由于对象实际上并不持有静态属性，静态属性由该类持有，同一个类的所有对象访问静态属性时，实际上访问的是该类持有的静态属性。因此，可看到同一个类的所有实例共享同一块内存区（静态属性存放在JVM方法区的类信息里）。

（2）静态方法

静态方法也是属于类的，通常直接使用类作为调用者来调用类方法，但也可以通过类的对象来调用类方法。与静态属性类似，即使使用对象来调用方法，效果也与采用类调用类方法完全一样。

当使用实例来访问类成员时，实际上，依然是委托给该类来访问类成员，因此即使某个实例为null，它也可以访问它所属类的类成员。

例如：

package com.demo3;

public class NullAccessStatic {
	static void test() {
		System.out.println("static修饰的静态方法");
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 定义一个NullAccessStatic变量，其值为null
		NullAccessStatic nas = null;
		// null对象调用所属类的静态方法
		nas.test();
	}

}

输出结果：

static修饰的静态方法

PS：如果一个null对象访问实例成员（包括成员和方法），会引发NullPointerException异常。

（3）静态初始化块

静态初始化块也是类成员的一种，静态初始化块用于执行类初始化动作，在类的初始化阶段，系统会调用该类的静态初始化块来对类进行初始化。一旦类的初始化结束，静态初始化块将永远不会得到执行的机会。

2）实例成员

创建对象的根本途径是构造器，通过new关键字来调用某个类的构造器即可创建这个类的实例。大多时候，定义一个类就是为了重复创建该类的实例，同一个类的多个实例具有相同的特征，而类则定义了多个实例的共同特征。从某个角度来看，类定义的是多个实例的特征，因此类不是一种具体存在，实例才是具体存在。

（1）对象、引用、指针

有这样一行代码：

Person p=new Person();

这行代码创建了一个Person实例，也叫Person对象，这个Person实例被赋给p变量。这行代码中实际产生了两个东西：一个p变量，一个Person实例。Person实例被存放在JVM中的堆内存区中，用来存储Person的实际数据信息；而p变量实际上是一个引用，它被存放在JVM的线程栈内存中，指向实际的Person实例。

实际上，java里的引用就是C里的指针，只是Java语言把这个指针封装起来，避免开发者进行繁琐的指针操作。当一个实例被创建成功后，这个实例将保存在堆内存中，java程序中不允许直接访问堆内存中的对象，只能通过该对象的引用操作该对象，也就是说，不管数组还是对象，都只能通过引用访问它们。Java线程栈内存中，不会存放对象，只会存放基本数据类型和引用。

如果堆内存中的对象没有任何变量指向该对象，那么程序将无法再访问该对象，这个对象也就变成了垃圾，Java里的垃圾回收机制会回收该对象，释放该对象占用的内存空间。

（2）this关键字

Java提供了一个this关键字，this关键字只能出现在实例块和实例方法中，static修饰的类成员不能使用this关键字，因此java语法规定：静态成员不能直接访问非静态成员。this关键字总是指向调用该方法的对象。this关键字最大的作用就是让类中一个方法，可以访问该类实例里的另一个方法或属性。

Java运行对象的一个成员直接调用另一个成员，可以省略this前缀。省略this前缀只是一种假象，虽然省略了this，但是this依然是存在的。

对于实例方法，可以根据python的处理方式，理解为：实例方法的形参列表里，默认隐藏了一个this形参。

其实，JVM内部是通过栈帧的默认规定实现this的。

示例：

package com.demo3;

public class Demo {
	static String staticName;
	String instanceName;

	public static void sayHello() {
		System.out.println("Static sayHello:  " + staticName);
	}

	public void sayWorld() {
		System.out.println("this  sayWorld: " + this.instanceName);
	}
}

通过javap反编译:

javap -c Demo.class

反编译结果 ：

通过对比可以发现，获取“staticName”静态属性，使用的是getstatic指令，getstatic指令是指加载位于JVM方法区的静态属性到栈帧操作区的栈顶；而获取“this.instanceName”指令使用的是“aload_0”和getfield指令，“aload_0”指令用于加载栈帧局域变量区的第一个变量到栈帧操作区的栈顶，"getfield"指令用于弹出操作区栈顶引用，并获取该引用指向的堆中实例的属性，最后将属性压入操作区栈顶。

根据JVM栈帧的局域变量区的特性：实例方法对应栈帧的局域变量区的第一个变量是该实例自己的引用，即this；静态方法对应栈帧的局域变量区的第一个变量不是this，是其他局域变量。如图：

所以，在使用this的地方，在编译时，都被aload_0指令代替。

（3）super关键字

示例：

package com.demo3;

public class Demo {
	String instanceName;

	public void sayHello() {
		System.out.println("Demo.sayHello");
	}
}

package com.demo3;

public class Demo2 extends Demo {
	String instanceName;

	public void sayWorld() {
		System.out.println(this.instanceName);
		this.sayHello();
	}

	public void saySun() {
		System.out.println(super.instanceName);
		super.sayHello();
	}
}

用javap反编译Demo2.class文件:

javap -c  Demo2.class

获得方法反编译指令：

根据字节码指令可知：

在编译时，this关键字被aload_0指令替代；super也被aload_0指令替代，不过super后面的属性被指定为父类属性，super后面的方法被指定为父类方法，而且用invokespecial指令调用。

JVM提供了4条方法调用的字节码指令：

• invokestatic:调用静态方法

• invokespecial:调用实例构造器<init>方法，私有方法和父类方法

• invokevirtual:调用所有的虚方法

• invokeinterface:调用接口方法，会在运行时再确定一个实现此接口的对象。

只要能被invokestatic和invokespecial调用的方法，都是静态连接。只要能被invokevirtual和invokeinterface调用的方法，都是动态连接。除静态方法，实例构造器，私有方法，父类方法以外，其他方法称为虚方法。

JAVA非虚方法除了invokestatic和invokespecial以外，还有一种就是final修饰的方法，因为该方法无法被覆盖，这种被final修饰的方法是用invokevirtual指令调用的。

invokespecial和invokevirtual的主要区别是：

• invokespecial静态绑定;invokevirtual动态绑定

• invokespecial调用实例构造器<init>方法，私有方法和父类方法；invokevirtual主要调用除静态方法，实例构造器，私有方法，父类方法以外的实例方法。

• 运行时，invokespecial选择方法基于引用的类型，而不是对象所属的实际类型。但invokevirtual则选择对象所属的实际类型。

getfield指令和invokespecial一样，也是基于引用的类型，而不是对象的所属实际类型。

综上所述，在使用super的地方，在编译时，都被aload_0指令代替，而且getfield获取父类属性，invokespecial调用父类方法；在使用this的地方，在编译时，都被aload_0指令代替，getfield指令获取本类属性，invokevirtual调用本类方法。

（4）方法参数传递

我们都知道:C 语言中函数参数的传递有:值传递,地址传递,引用传递这三种形式。但是在Java里，方法的参数传递方式只有一种：值传递。所谓值传递，就是将实际参数值的副本（复制品）传入方法内，而参数本身不会受到任何影响。

要说明这个问题，先要明确两点：

• 1.引用在Java中是一种数据类型，跟基本类型int等等同一地位。

• 2.程序运行永远都是在JVM栈中进行的，因而参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。

在运行JVM栈中，基本类型和引用的处理是一样的，都是传值。如果是传引用的方法调用，可以理解为“传引用值”的传值调用，即“引用值”被做了一个复制品，然后赋值给参数，引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时，被传递的这个引用值，被程序解释(或者查找)到JVM堆中的对象，这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改，修改的是引用对应的对象，而不是引用本身，即：修改的是JVM堆中的数据。所以这个修改是可以保持的了。

（5）toString（）方法

toString方法是一个非常特殊的方法，它来自与Object类，是一个“自我描述”方法，该方法通常用于实现这样一个功能：当程序员直接打印该对象时，系统将会输出该对象的“自我描述”信息，用以告诉外界该对象具有的状态信息。

Object类提供的toString方法总是返回该对象实现类的“类名+@+hashCode”值，这个返回值并不能真正实现“自我描述”的功能，因此如果用户需要自定义类能实现“自我描述”功能，就必须重写Object类的toString()方法。

（6）equals和==

对于基本类型来说，==是比较两个值是否相等；对于引用类型来说，==是用来判断两个引用变量是否指向同一个对象。

equals方法是Object类的方法，equals函数主要用来定义“对象相等”的比较逻辑。默认是比较两个对象在堆中，是否是同一个指针（同一个对象）， 即：return (this == obj);。基本类型的包装类，例如Integer、Float等等、String类，都将equals方法进行了重写。它们不再比较对象的堆地址是否相同，而是比较对象的内容是否相同。

equals方法与Object的方法hashCode()方法是相关联的。这主要设计到hash表（散列表）的相关知识。

给定表M，存在函数f(key)，对任意给定的关键字值key，代入函数后若能得到包含该关键字(key)的记录在表中的地址P，则称表M为哈希(Hash）表，函数f(key)为哈希(Hash) 函数，P则为关键字key的hash值。

equals中涉及的比较逻辑就是key，而函数f（）就是hashCode()方法，P则为hashCode()方法的返回值。所以根据散列表的特性可以得到：

• 当两个对象调用equals函数，返回true时，则意味着关键字key相同，那么hashCode函数的返回值也应该相同。

• 当两个对象调用equals函数，返回false时，则意味着关键字key不相同，那么hashCode函数的返回值可能相同。

因此，在重写equals函数时，也应该改变相应的hashCode方法，以适应特性。

3）局域变量

形参的作用域是整个方法，由方法调用时，指定值。主要被分配在线程栈的栈帧中。在方法结束时，自动销毁。形参最好在方法的执行过程中，不要被重新赋值。因为形参代表了实际的入口参数，最好不要轻易改变入口参数，可以用final关键字修饰。

方法局域变量和代码块局域变量的作用域是变量定义时，最近括号｛｝代码块之间。例如：

package com.demo3;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		int a = 1;

		{
			int b = 1;
		}

		int[] array = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };

		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			System.out.println(array[i]);
		}
	}

}

a的作用域是整个方法，b的作用域是｛int b=1；｝代码块，i的作用域是for的循环体。

Java允许局域变量和成员变量同名，如果方法里的局域变量和成员变量同名，局域变量会覆盖成员变量，如果需要在方法里引用被覆盖的成员变量，则可以使用this(对于实例属性)或类名(对于静态属性)作为调用者来限定访问成员变量。不过，大部分时候，应该尽量避免局域变量和成员变量同名。

4）初始化

待续

Java基础知识：面向对象