09、关键字 this、static、super、final 等-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/butingdejiaobu/article/details/148000400

1、this

关键字 this 有两个含义：
1、指示 隐式参数 的引用。
当 this 在 成员名前边时，this 代表调用该属性的对象。
形参和成员名 重名 ，用 this 来区分。

当 this 在 方法中时，this 代表调用该方法的对象。

2、调用 该类的 其它构造器 。
当 this 在构造器中时，this 代表该构造器正在初始化的对象。
只能在构造器的第一行出现 。

this 引用：在 非 static 修饰方法、构造器可用。

// 示例类
class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    // 用法 1：解决成员变量与局部变量同名问题
    public Person(String name, int age) {
        // 隐式参数 this 指向调用对象。
            // 即：调用 setName 方法的 p2 对象。
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    // 用法 2：构造函数中调用其他构造函数（必须放在第一行）
    public Person() {
        this("Unknown", 0);  // 调用带参数的构造函数
    }
    
    // 用法 3：返回对象本身实现链式调用
    public Person setName(String name) {
        this.name = name;
        return this;  // 返回当前对象
    }
    
    public Person setAge(int age) {
        this.age = age;
        return this;  // 返回当前对象
    }
    
    // 用法 4：将当前对象作为参数传递
    public void register() {
        RegistrationService.register(this);  // 传递当前对象
    }
    
    // 用法 5：在内部类中访问外部类实例
    class Introduction {
        private String name = "Introduction";
        
        public void show() {
            System.out.println("外部类姓名: " + Person.this.name);  // 访问外部类成员
            System.out.println("内部类名称: " + this.name);        // 访问内部类成员
        }
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return name + " (" + age + "岁)";
    }
}

// 模拟注册服务
class RegistrationService {
    static void register(Person person) {
        System.out.println("注册用户: " + person);
    }
}

// 测试类
public class ThisKeywordDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试构造函数链式调用
        Person p1 = new Person();
        System.out.println("默认构造: " + p1);
        
        // 测试链式方法调用
        new Person().setName("张三").setAge(25).register();
        
        // 测试内部类访问
        Person p2 = new Person("李四", 30);
        Person.Introduction intro = p2.new Introduction();
        intro.show();
    }
}

2、super

关键字 super 有两个含义：
1、调用超类的方法和属性。
2、调用超类的构造器。
只能在构造器的第一行出现 。
规则：子类的构造器【总会】调用父类的构造器【一次】。
默认情况下，子类构造器会 自动调用 父类的无参数构造器。
如果 子类构造器 调用某个 父类构造器 就用 super（参数）来调用。

super 不是一个对象的引用。
* 因为，不能将 super 赋值给 另一个对象变量 。
事实上，super 只是一个指示 编译器调用超类方法、属性的特殊关健字。

// 父类
class Animal {
    String type = "动物";
    
    public Animal() {
        System.out.println("父类构造方法：创建基础动物");
    }
    
    public Animal(String type) {
        this.type = type;
        System.out.println("父类构造方法：创建" + type);
    }
    
    public void eat() {
        System.out.println("动物正在进食...");
    }
}

// 子类
class Cat extends Animal {
    String type = "猫科动物";
    
    // 用法 1：调用父类构造方法（必须放在第一行）
    public Cat() {
        super("猫");  // 显式调用父类有参构造方法
    }
    
    // 用法 2：访问被子类覆盖的父类方法
    @Override
    public void eat() {
        super.eat();  // 先调用父类的eat方法
        System.out.println("猫正在吃鱼...");
    }
    
    // 用法 3：访问被子类隐藏的父类成员变量
    public void showType() {
        System.out.println("子类属性: " + this.type);
        System.out.println("父类属性: " + super.type);  // 访问父类成员变量
    }
    
    // 内部类演示特殊用法
    class Behavior {
        // 用法 4：在内部类中访问外部类的父类方法
        public void hybridEat() {
            Cat.super.eat();  // 直接访问外部类父类的方法
        }
    }
}

// 测试类
public class SuperKeywordDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试构造方法调用
        Cat cat = new Cat();
        
        // 测试方法覆盖调用
        cat.eat();
        
        // 测试成员变量访问
        cat.showType();
        
        // 测试内部类访问父类方法
        Cat.Behavior behavior = cat.new Behavior();
        behavior.hybridEat();
    }
}

在 Java 中使用关键字 super 调用超类的方法，而在 C++ 中则采用超类名加 :: 操作符的形式。
如：Manager 类的 getSalary 方法要调用 Employee::getSalary 而不是 super.getSalary 。

3、this vs super

this 表示当前对象。
super 不是一个对象的引用。
* 因为，不能将 super 赋值给 另一个对象变量 。
事实上，super 只是一个指示 编译器 调用超类方法、属性 的特殊 关健字 。

属性：
this 访问本类中的属性，如果本类没有此属性则从父类中继续查找。
super 访问父类中的属性。

方法：
this 访问本类中的方法，如果本类没有此方法则从父类中继续查找。
super 访问父类中的方法。

构造器：
this 调用本类构造，必须放在构造方法的 首行。
super 调用父类构造，必须放在子类构造方法 首行。

synchronized 的使用：
this 可以用于 synchronized 同步块中，表示 当前对象锁 。
super 不能用于 synchronized 同步块。

super 调用构造器、this 调用构造器 都必须出现在构造器的第一行。
super 调用构造器、this 调用构造器不能同时出现。

如果没有 super 调用，也没有 this 调用。
子类构造器会自动先调用 父类无参数的构造器。

若果有 super 调用。
子类构造器会根据 super 传递的参数去调用父类相应的构造器。

如果有 this 调用。
子类构造器会先找到 this 调用所对应子类被重载的构造器。

4、static

static 关键字的基本作用：
在没有创建对象的情况下，可以直接用类名来调用 static 修饰的 方法和属性。

规则：static 成员不允许访问非 static 成员。
【静态成员不能访问非静态成员】
this 引用，super 都不允许出现 static 方法中。
当程序直接访问一个 field，实际上前面省略了；
如果 field 是实例 Field，相当于省略了 this;
如果 field 是类 Field，相当于省略了类名；

4.1、static 修饰的方法 – 类方法 / 静态方法

static 修饰的方法属于类而不属于 某个对象。
静态方法不能被 重写（在子类方法上添加 @Override 注解就提示编译报错，删除注解就正常）
可以直接使用 类名来调用。也可以用对象的引用来调用（会有错误提示，但能正常执行）。
分析时，可先将对象的引用替换成类名。

在 static 方法中不能使用 this 或 super 关键字。

4.2、static 修饰的成员变量 – 类变量 / 静态变量

static 修饰的变量被所有实例所共享，不会依赖于对象。
static 变量在内存中只有一份，在 JVM 加载类的时候，只为静态分配一次内存。
static 变量的初始化顺序按照定义的顺序进行初始化。

/**
 * 静态变量都可以通过 对象 来访问
 */
public class Demo {
    static int value = 33;

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        new Demo().printValue();
    }

    private void printValue(){
        int value = 3;

        // 输出结果为 33。
        System.out.println(this.value);
    }
}

局部变量既不属于类，也不属于实例。
* 所以，局部变量不能使用 static 修饰。

4.3、static 修饰的代码块 – 类代码块 / 静态代码块

static 修饰的代码块，通常用来做程序优化的。
因为，静态代码块只会在类加载的时候，只执行一次。

当有多个静态代码块时，按照先后顺序****依次执行。

优化示例：
优化前的代码：

class Person{
    private Date birthDate;
     
    public Person(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }
     
    boolean isBornBoomer() {
        Date startDate = Date.valueOf("1949");
        Date endDate = Date.valueOf("1966");
        return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
    }
}

优化后的代码

class Person{
    private Date birthDate;
    private static Date startDate,endDate;
    static{
        startDate = Date.valueOf("1949");
        endDate = Date.valueOf("1966");
    }
     
    public Person(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }
     
    boolean isBornBoomer() {
        return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
    }
}

4.4、static 修饰的内部类 – 静态内部类

static 修饰的内部类叫静态内部类。

4.5、import static – 静态导入

static 导入：用于导入指定类的静态属性和静态方法，这样我们可以直接使用静态属性和静态方法。
import static java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS;

4.6、用实例变量来调用静态方法、静态变量的底层原理

当使用 实例变量 来调用 静态方法、静态变量 时，底层实际上是通过委托类来访问的。
字节层面使用：
invokestatic 指令 来访问 静态方法 。
getstatic 指令 来访问 静态变量。

验证的代码：

public class AboutNull {
    static int staticFiled = 123;
    int ordinaryFiled = 123;

    private static void staticMethod(){ System.out.println("静态方法：staticMethod"); }

    private void ordinaryMethod(){ System.out.println("普通方法：ordinaryMethod"); }

    public static void main(String[] args) {
        AboutNull aboutNull = null;
        // false
        System.out.println(aboutNull instanceof AboutNull);

        // 输出： 静态方法：staticMethod
        aboutNull.staticMethod();
        // 输出： 123
        System.out.println(aboutNull.staticFiled);
        // 通过上边 实例变量 来调用静态属性和静态方法，没有抛出 NullPointerException 异常。
            // 验证：当使用实例变量来调用静态元素时，底层实际上是通过委托类来访问的。
    }
}

字节码分析：

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
        // 从常量池中，将 null 压入栈顶
         0: aconst_null
        // 将栈顶的值(即 null)弹出并赋值给本地变量表第 1 个位置。
         1: astore_1
        // 获取静态属性 System.out
         2: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        // 将局部变量表 1 位置的值(即 null)压入栈顶
         5: aload_1
        // 检验对象是否是指定的类的实例。如果是将 1 压入栈顶，否则将 0 压入栈顶
         6: instanceof    #7                  // class org/rainlotus/materials/javabase/oop/aboutnull/AboutNull
        // 调用实例 PrintStream 的 println 方法。并将栈顶的 0 弹出并输出。
         9: invokevirtual #8                  // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
        // 将局部变量表 1 位置的值(即 null)压入栈顶
        12: aload_1
        // 弹出栈顶的值(即 null)
        13: pop
        // 调用静态方法 staticMethod 。此处体现了源代码中使用实例调用(即：aboutNull.staticMethod())静态方法，底层本质上使用 类来调用静态方法。
        14: invokestatic  #9                  // Method staticMethod:()V
        17: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        20: aload_1
        21: pop
        // 调用静态属性 staticFiled 。此处体现了源代码中使用实例调用(即：aboutNull.staticFiled)静态属性，底层本质上使用 类来调用静态属性。
        22: getstatic     #10                 // Field staticFiled:I
        25: invokevirtual #11                 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V

5、final

final 修饰的变量叫做最终变量，也就是常量。
final 修饰的方法叫做最终方法。
final 修饰的类叫做最终类。

1、final 修饰的类

final 修饰的类不可以 被其它类继承。
如：String、Integer、Long 等等。

2、final 修饰的方法

final 修饰的方法不可以 被子类重写。
如：String、Integer、Long 等等。

3、final 修饰的变量 – 常量

Java 成员变量（field），默认是由系统执行初始化，程序员可以不指定初始值。
final 修饰的成员变量（field），【必须由程序员】进行初始化。
假如我们让系统来初始化，变量值要么基本类型的初始值，要么是 null。
final 又导致这些变量的值不允许被改变，那么这写变量就是去了价值。

1、final 修饰的实例变量，可在如下 3 个地方为 final 实例变量赋初始值，最多只能赋值一次。
* 声明时指定初始值、初始化块、构造器中。
实例方法 中都给不能为 final 实例变量 赋值。

2、final 修饰的类变量，可在如下 2 个地方为 final 实例变量赋初始值，最多只能赋值一次。
* 声明时指定初始值、类（静态初始化块）初始化块。
static 方法、实例方法、实例初始化块 中都给不能为 final 类变量 赋值。

3、final 修饰的局部变量， 只能在声明时，为局部变量指定初始值，最多只能赋值一次。

注意：
final 修饰的 类变量 和 局部变量 中，当数据类型为 基本类型 / String 时：
编译时 ，会被执行 编译时常量化（类似：宏替换 ）。
本质：查找替换。

4、final 修饰成员变量，可以被另类二次赋值 – System.out

package org.rainlotus.materials.javabase.a08_commonclass.system;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintStream;

public class AboutSystemOut {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 编译报错，不能为 final 变量赋值。
        // System.out = new PrintStream("d:/print.txt");

        //
        /** 作用：可以将 【标准输出】重定向 到 指定的输出流。
                为何 setOut 方法可以修改 final 变量的值？
                    原因在于，setOut 方法内部调用了 private static native void setOut0(PrintStream out) 是一个原生方法。
                        不是在 Java 语言中实现的。
                    原生方法可以绕过 Java 语言的访问控制机制. 这是一种特殊的解决方法，你自己编写程序时不要模仿这种做法
         */
        System.setOut(new PrintStream("d:/print.txt"));

        System.out.println("    *");
        System.out.println("   ***");
        System.out.println("  *****");
        System.out.println("    *");
        System.out.println("    *");
        System.out.println("    *");
    }
}

5、空白 final 和 static final

final 修饰成员变量时，如果在声明时没有赋值 ，则叫做 “空白 final 变量”。
空白 final 变量必须在 构造方法 或 静态代码块 中进行初始化。

public class Test {
    final int i1 = 1;
    final int i2; // 空白 final
    
    public Test() {
        i2 = 1;
    }
 
    public Test(int x) {
        this.i2 = x;
    }
}

static final 修饰的字段只占据一段不能改变的存储空间 。
必须在声明的时候进行赋值，否则编译器将不予通过。

6、Java 8 的 `<font style="color:#000000;">effectively final</font>`

从 Java 8 开始，语法进一步简化，即：effectively（有效的） final：
没有显式声明 final，只要变量在初始化后未被修改，编译器会自动视为 final 变量。

示例：

void example() {
    final int x = 10;
    new Thread(() -> System.out.println(x)).start();
}

// effectively final ： 就是将 上边 x 前边的 final 去掉了而已。

void example() {
    // effectively final（未再修改）
    int x = 10;
    // 合法
    new Thread(() -> System.out.println(x)).start();
}

如果后边要修改 x 变量的值，就需要将 x 的重新 复制一份，传递到匿名内部类中。

void example() {
    int x = 10;

    // 想要将 x 的值，传入子线程中，并且，主线程后边还会修改 x 的值，就必须将 x 的复制一份。
        // 即：实现 effectively final（未再修改）
    int finalX = x;
    new Thread(() -> System.out.println(finalX)).start();

    // 再次修改 x 的变量。
    x = 20;
}

6、abstract、final、static、private 关键字使用时的注意事项：

【abstract 不能与 final 方法同时出现】。Abstract 与 final 永远互斥。

对于 abstract 方法来说，该方法应该有子类重写，final 方法不能被重写。
对于 abstract 类来说，该类主要用于派生子类。final 类不能被派生。

【abstract 与 static 不能同时修饰方法】

static 修饰方法的时候用类来调用方法。
用类调用 abstract 方法没有意义，所以会出错。

【abstract 与 private 不能同时修饰方法】

private 意味着该方法不能被子类来访问，
abstract 要求方法必须有子类来实现。

final 与 private 没有价值。(但是可以同时出现)

private 修饰的方法不可能被重写的。
因此再用 final 修饰 private 方法没有太大的实际意义。

static 方法中不可以使用 this，super 关键字(静态变量不能访问非静态变量)。

7、static 变量和普通变量的区别？

所属不同

静态变量属于类变量，
成员变量属于对象变量

内存变量不同

静态变量存储在方法区的静态区
成员变量存储在内存的堆区

内存出现的时间不同

静态是随着类的加载而加载，随着类的消失而消失
成员变量随着对象的加载而加载，随着对象的消失而消失

调用不同

静态通过类名调用
成员变量通过对象调用