成員變數

蜡笔小新Belief發表於2024-08-12
變數

引言

成員變數和區域性變數在每種程式語言中都有涉及，如果之前瞭解過其他語言的成員變數或者區域性變數，那麼在學習java中的成員變數和區域性變數時可以看看有那些聯絡和不同，這一塊的東西也不能說難，如果第一次接觸可能會感覺有點亂，所以接下來我先把java中總結的成員變數和區域性變數的部分內容先列出來，帶著這些內容學起來會輕鬆很多！

java變數分類

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JVM中的主要記憶體空間

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三大變數記憶體分配情況

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三區介紹

棧區

存放各種方法（靜態方法、例項方法、構造方法等）
ps：區域性變數就在這些方法體中；

堆區

存放new出來的物件（例項）；

方法區

存放各個類，且靜態變數在此初始化；

成員變數是在 類 中定義的變數 區域性變數是在 方法 中定義的變數

成員變數
成員變數分為靜態變數（類變數） 和 例項變數
靜態變數有static修飾，它從該類的準備階段就存在了，直到系統銷燬這個類，靜態變數的作用域與這個類的生存範圍相同；
例項變數沒有static修飾，它從該類的例項被建立時就存在，直到系統銷燬這個例項，例項變數的作用域與對應例項的生存範圍相同；

靜態變數訪問方法：透過類名訪問，不需要建立例項；

類.靜態變數

例項變數訪問方法：透過例項訪問，需要先new一個例項

例項.例項變數

這裡主要說一下成員變數初始化時在記憶體中執行機制；
先看一個程式碼：

public class MemoryShow {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person();
        Person p2 = new Person();
        Person.name = "李四";
        System.out.println("姓名：" + Person.name);
        System.out.println("p1年齡：" + p1.age);
        System.out.println("p2年齡：" + p2.age);
    }
}
class Person {
    //靜態變數
    static String name = "張三";
    //例項變數
    int age;
}

簡單分析一下，當程式第一次執行Person類時，系統先載入這個類，並初始化這個類，在類的準備階段，系統就為該類的類變數分配記憶體空間，並指定預設初始值（靜態變數name也是在這個階段完成了初始化）；
然後接下來系統就在堆記憶體中為Person類分配了一塊記憶體區，且為age預設賦值為0；然後生成了Person物件，並透過引用變數p1指向該物件；
當再次執行Person類時，已經不需要再為Person類初始化了，所以直接生成了Person物件，透過p2指向它；

區域性變數
區域性變數相對成員變數就沒有那麼複雜了
先分別介紹一下區域性變數中的三種不同形式：
形參： 在定義方法簽名時定義的變數，形參的作用域在整個方法內有效
方法區域性變數： 在方法體中定義的變數，作用域從定義該變數的地方生效，到該方法結束時失效
程式碼塊區域性變數： 在程式碼塊中定義的變數，作用域從定義該變數的地方生效，到該程式碼塊結束時失效

和成員變數不同的一點是：區域性變數除了形參外，都需要顯式初始化，就是指定一個初始值，否則無法訪問；

區域性變數在記憶體中的執行機制：
因為區域性變數需要顯式初始化，所以系統不會對它進行初始化，即系統並沒有給區域性變數分配記憶體空間，只有它賦值後，系統才會分配記憶體將該值放入其中；
因為區域性變數不屬於任何物件或者類，所以它存放在棧記憶體中，且棧記憶體的變數不需要系統垃圾回收，因為它們會隨著方法或者程式碼塊執行結束而結束；所以區域性變數只儲存基本型別或者物件的引用（引用變數），所以區域性變數佔用記憶體比較小；

java語法允許區域性變數和成員變數重名，但是如果在一個方法裡，區域性變數會覆蓋成員變數；
如果想要在該方法裡訪問成員變數，就需要透過this引用（針對例項變數）或者類名（針對靜態變數）作為呼叫者來限定訪問成員；
看一個程式碼就明白了

public class RepeatTest {
    // 靜態變數（類變數）
    static String name = "張三";
    // 例項變數 
    int age = 18;
 
    public static void main(String[] args) {
        // 區域性變數   和靜態變數name = "張三"重名
        String name = "李四";

        // 因為靜態變數name被這裡的區域性變數覆蓋，所以輸出為“李四”
        System.out.println("姓名：" + name);

        // 這時候如果想要呼叫靜態變數可以使用類來呼叫
        //不能用this呼叫的原因是：main方法是靜態方法
        System.out.println("姓名：" + RepeatTest.name);

        // 呼叫test方法
        new RepeatTest().test();
    }
    public void test() {
        // 區域性變數   和例項變數age = 18重名
        int age = 666;
        // 因為例項變數name被這裡的區域性變數覆蓋，所以輸出為“666”
        System.out.println("年齡：" + age);
        // 這時候如果想要呼叫例項變數可以使用this呼叫
        System.out.println("年齡：" + this.age);
    }
}

變數使用

說了這麼多，可能你已經暈了，但是這些變數歸根結底我們瞭解它們就是為了用它們，那什麼時候用區域性變數，什麼時候用成員變數呢？
我們先看三個程式碼：

public class ScopeTest01 {
    //靜態變數（類成員變數）
    //再次強調一下這裡為什麼定義靜態變數而不是例項變數
    //因為main方法是靜態方法，不需要物件只透過類呼叫，而例項變數必須有物件才能呼叫
    static int i;
    public static void main(String[] args) {
        for (i = 0; i < 5; ++i) {
            System.out.println("Hello World!!!");
        }
    }
}


public class ScopeTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        //區域性變數
        int i;
        for (i = 0; i < 5; ++i) {
            System.out.println("Hello World!!!");
        }
    }
}


public class ScopeTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        // 程式碼塊區域性變數
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            System.out.println("Hello World!!!");
        }
    }
}

這三個程式碼的執行結果都是一樣的，而它們分別用了成員變數和區域性變數，結果都一樣，那我們就需要看看那種方法是最好的了；

首先，ScopeTest01 使用的是成員變數，我們都知道成員變數存在於堆記憶體中，且只有類銷燬時或者例項銷燬時它才銷燬，這就將作用域擴大到類存在範圍或者例項存在範圍，作用域的擴大有兩個壞處：

增加了變數的生存時間，會導致更大的記憶體開銷
擴大了變數的作用域，不利於提高程式的內聚性
同理可以對比ScopeTest02 和 ScopeTest03，最後可以總結出 ScopeTest03 最符合規範；

所以定義變數的時候要儘可能的保證作用範圍最小，這樣可以很好的提高程式的效能，包括區域性變數；

考慮使用成員變數有四種情況：

如果定義的變數需要描述物件的資訊，且每個物件都有可能不同，那麼用成員變數中的例項變數；
如果定義的變數所描述的資訊對這個類的所有物件都相同，那麼類相關的資訊就定義為成員變數中的靜態變數；
如果某個類中需要一個變數儲存該類或者例項執行時的狀態資訊，該變數定義為成員變數；
如果某個資訊需要在類的多個方法之間共享，則該資訊使用成員變數
總結
成員變數和區域性變數大概主要內容就是這些了，看完可能還是有點亂，一定要多看幾遍，自己總結一下，這些東西是學習java的基礎內容，這都搞不清的話，那麼之後一會一個靜態變數，一會一個區域性變數都把你搞暈了；並且想要用java寫出來好程式碼，就必須瞭解這些內容，這將會在你未來的開發中起到重要作用；
希望我們一起進步！！！

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