详解 Java 对象与内存控制（下）

CoderJed

发布于 2018-09-13 10:33:56

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1. 继承成员变量和继承方法的区别

Java继承中对成员变量和方法的处理是不同的，看如下代码：

class Base {
    
    public int count = 2;
     
    public void display() {
        System.out.println(this.count);
    }
}

class Derived extends Base {
    
    public int count = 20;

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(this.count);
    }
    
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        
        Base b1 = new Base();  // (1)
        System.out.println(b1.count);  
        b1.display();  
        
        Derived d1 = new Derived();  // (2)
        System.out.println(d1.count);  
        d1.display();  
        
        Base b2 = new Derived();  // (3)
        System.out.println(b2.count);
        b2.display();
        
        Base b3 = d1;  // (4)
        System.out.println(b3.count);
    }
}

结果：
2
2
20
20
2
20
2

分析：

(1) 都输出2
(2) 都输出20
(3) 根据详解 Java 对象与内存控制（上）中内容的介绍，我们知道当编译时类型和运行时类型不同时，访问实例变量将访问 Base 的 count，而调用方法将调用 Derived 的方法，所有前者输出2，后者输出20
(4) 把 d1 赋值给 b3,但是 b3 的类型是 Base，这意味着 d1 和 b3 指向了同一个 Java 对象，如果在程序中判断 d1 == b3，将得到 true，但是访问 b3.count 得到2，访问 d1.count 得到 20，这说明：在 b3 和 d1 指向的 Java 对象中包含了两块内存，分别存放值为2的 count 的实例变量和值为20 的 count 的实例变量
总结：不管变量的编译时类型和运行时类型相不相同，通过这个变量访问它们指向的对象的方法时，方法的行为总是表现为实际类型的行为，但如果通过这些变量来访问它们指向的对象的实例变量，这些是实例变量的值总是表现出声明这些变量所用类型的行为

编译器处理方法和成员变量的区别：

(1) 对于父类中的 public 修饰的实例变量，当子类继承父类后，编译器会把父类中的实例变量"移动"到子类中，如果子类中没有定义同名的实例变量，那么子类就只拥有一个实例变量，就是父类的实例变量，如果子类中已经定义了同名的实例变量，那么子类将拥有同名的两个实例变量，一个是自己的，一个父类的
(2) 对于父类中用 public 修饰的方法，当子类继承父类后，编译器会尝试把父类中的方法"移动"到子类中，如果子类没有重写父类的方法，那么"移动"成功，子类会拥有父类的方法，如果子类重写了父类的方法，那么"移动"失败，子类只会拥有使用自己重写后的方法
(3) 总结一句话，子类可以同时拥有父类和自己同名的实例变量，但对于方法来说，不管是否重写父类的方法，同名的方法子类只能拥有一个，要么是父类的，要么是自己重写的

2.同名的实例变量在内存中是怎么存的？

看以下代码：

class Base { int count = 2; }

class Mid extends Base { int count = 20; }

class Sub extends Mid {int count = 200; }

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Sub sub = new Sub();
        Mid mid = sub;
        Base base = sub;
        
        System.out.println(sub.count);
        System.out.println(mid.count);
        System.out.println(base.count);
    }
}

结果：
200
20
2

以上程序说明：sub、mid和base这3个变量指向的Java对象拥有3个count实例变量，也就是说，需要3块内存来存储它们

当Sub sub = new Sub();这句执行完后，该对象在内存中的存储如下图所示：

内村中并不存在 Mid 和 Base 两个对象，只有一个 Sub 对象，只是这个 Sub 对象中不仅保存了在 Sub 类中定义的所有实例变量，还保存了它的所有父类所定义的全部实例变量，程序通过 Base 型变量访问该对象的count实例变量，将输出2，通过 Mid 型变量访问该对象的count实例变量，将输出20

3. super 是什么？是父类的默认实例吗？

看以下代码：

class Fruit { 
    
    String color = "unknow";
    
    public Fruit getThis() {
        return this;
    }
    
    public void info() {
        System.out.println("Fruit's info()");
    }
    
}

class Apple extends Fruit {
    
    String color = "red";

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("Apple's info()");
    }
    
    public void accessSuperInfo() {
        super.info();
    }
    
    public Fruit getSuper() {
        return super.getThis();
    }
    
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Apple apple = new Apple();
        Fruit fruit = apple.getSuper();
        System.out.println("apple == fruit: " + (apple == fruit));
        System.out.println("apple.color: " + apple.color);
        System.out.println("fruit.color: " + fruit.color);
        apple.info();
        fruit.info();
        apple.accessSuperInfo();
    }
}

运行结果：
apple == fruit: true
apple.color: red
fruit.color: unknow
Apple's info()
Apple's info()
Fruit's info()

注意这个方法：

public Fruit getSuper() {
    return super.getThis();
}

该方法尝试返回super关键字代表的内容，实际上，Java程序允许通过方法return this;返回调用该方法的Java对象，但不允许直接return super或者直接将super当成一个引用变量来使用，接下来会深入的分析这些语法规则

Apple apple = new Apple();
Fruit fruit = apple.getSuper();

apple == fruit 返回true，说明通过apple.getSuper()返回的是该Apple对象本身，只不过它的声明类型或者编译时类型是Fruit，所以通过 fruit 访问实例变量color，得到的是"unknow",而通过fruit调用info()，实际上就是调用apple对象的info()方法，调用accessSuperInfo();时使用super限定调用Fruit类的info()方法，所有该info()方法才真正表现出Fruit类的行为。

通过以上分析得出结论：super关键字本身并没有引用任何对象，它甚至不能被当成一个真正的引用变量，所以以下代码，编译就会报错：

super = new Fruit();
super = apple;
super = fruit;

总结：

(1) "super 是父类的默认实例"这种说法是不对的，这也是为了方便理解 super 的作用而使用的一种说法
(2) 关于父类子类对象在内存中的分配的准确的结论：
- <1> 当程序创建一个子类对象时，系统不仅会为该子类中定义的实例变量分配内存，也会为在父类中定义的实例变量分配内存，例如：父类A中定义了2个实例变量，子类B中定义了3个实例变量，那么new B()这个对象时，会分配5块内存来保存5个实例变量
- <2> 子类中定义的实例变量并不会覆盖父类中定义的实例变量，只是将它们"隐藏"起来了，在特殊的情况下(编译时类型为父类时)可以访问到它们
- <3> 可以通过super作为限定来指定调用父类的方法或者访问父类的实例变量，这里的super只是一个"限定符"，而不是父类的默认实例对象

4. 父类、子类的类变量

类变量属于类本身，因此关于父类和子类的类变量的继承关系并不复杂，看如下代码：

class Base { public static int count = 20; }

class Sub extends Base { 
    
    public static int count = 200; 
    
    public void info() {
        System.out.println("Sub's count = " + count);
        System.out.println("Base's count = " + Base.count);
        System.out.println("Base's count = " + super.count);
    }
    
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Sub sub = new Sub();
        sub.info();
    }
}

结果：
Sub's count = 200
Base's count = 20
Base's count = 20

总结：

在子类中可以使用父类的类名作为主调来访问父类的类变量
在子类中可以使用super作为限定符来访问父类的类变量
建议使用父类类名来访问父类类变量，这样代码可读性好

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原始发表：2018.05.30 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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