Java学习笔记系列-基础篇-变量与常量_方法是一种能力的抽象,那变量和常量是什么

Java学习笔记

Java学习笔记是一个持续更新的系列，工作多年，抽个空对自身知识做一个梳理和总结归纳，温故而知新，同时也希望能帮助到更多正在学习Java 的同学们。

本系列目录

入门篇

• 计算机基础
• 计算机编程语言
• 面向对象的编程思想

基础篇

• 环境搭建
• 第一个Java程序
• 开发工具
• Java中的注释
• 标识符与关键字
• 变量与常量

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变量

变量是内存中的一个存储区域，用于在内存中保存数据，该区域的数据可以在一类型范围内不断变化，是Java程序中最基本的存储单元，包含变量类型，变量名，变量的值。

变量来源于数学，是计算机语言中能储存计算结果或能表示值的抽象概念。

使用IDEA，打开HelloWrod.java文件，我们把输出的字符串替换成一个字符串类型的变量试试

	public static void main(String[] args) {
        String value="Hello Word!";
        System.out.println(value);
    }
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如何声明（定义）变量

变量的声明就是申请内存来存储值，需要根据它的数据类型为变量分配存储空间，在Java语言中，变量的声明必须遵守以下规则

• 必须指定变量的数据类型
  由于Java中不同的数据类型，分配的内存空间不同，所以定义的变量必须指定数据类型。
  例如：String value;

• 必须为变量指定一个标识符
  为了方便的引用变量的值，需要给变量起一个名字，遵守标识符的命名规则即可。
  例如：在班级里，需要统计本班学生的数学分数，则需要学生的姓名，分数

  String name; //姓名
  double score=0;//分数
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• 先声明，后使用
  变量必须先定义才能使用，如果未定义则无法通过编译。
  错误示范：

   		System.out.println(value);
          String value="Hello Word!";
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  注意：如果是先声明，后使用，那么引用类型的变量在使用时需要进行空指针判断，可增加程序的容错性。

• 只在作用域内生效
  变量只在定义的{}内生效
  错误示范：

   	public static void main(String[] args) {
          System.out.println(value);//调用value
      }
  	public void test(){
          String value="Hello Word!";//声明value
      }
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  注意：{{}}嵌套的情况下，最外层的变量可以作用在内层{}中，但是对变量的访问修饰符具有一定要求。

变量的作用域

变量的作用域由声明它的位置决定，根据声明的位置，可以概述为以下三种：

• 成员变量
  成员变量是指定维度的成员变量，用于标识某个维度成员，通常定义在类里，方法外面，在方法中通过对象调用。
• 局部变量
  是方法内部或复合语句内部定义的变量，通常用于方法中或方法的形参，需要先定义，赋值后才能使用 。
• 静态变量
  是在程序执行前使用static关键字定义好的一类变量，通常在静态类中，方法外面，通过类名调用，有默认初始值。

变量的生存期

生存期即生命周期，是指变量的内存分配与回收的过程，通常根据变量的作用域决定自身的生命周期。

我们已经知道Java语言编译的程序都必须运行在JVM虚拟机中，而JVM虚拟机运行时的数据区如下

可以看出来不同作用域的变量，所处的JVM区域也不同

• 成员变量
  属于实例对象，生命周期与实例对象一致，即与实例对象共存亡，处于JVM堆区。
• 局部变量
  属于方法，Java中的方法都在栈区中，所以局部变量也在栈区，它随着方法的调用生成，调用完成之后消亡。
• 静态变量
  静态变量在Java方法区，随着虚拟机编译之后就一直存在。

常量

Java中的常量指在程序的整个运行过程中值保持不变的量。

在实际的程序中，可以根据数据在程序运行中是否发生改变，来选择应该是使用变量还是常量。

常量在程序运行过程中主要有2个作用

1. 代表常数，便于程序的修改（例如：圆周率的值）
2. 增强程序的可读性（例如：常量UP、DOWN分别代表上下，其数值分别是1和2）

常量的语法格式和变量类型
只需要在变量的语法格式前面添加关键字final即可。

常量的语法格式如下
final 数据类型 常量名称 = 值；
final 数据类型 常量名称1 = 值1， 常量名称2 = 值2，……常量名称n = 值n；

例如：

final double PI = 3.14；
final char MALE=‘M’，FEMALE=‘F’；
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在Java语法中，常量也可以首先声明，然后再进行赋值，但是只能赋值一次。

 final int UP；
 	UP = 1；
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关于final详解

final 用于声明属性（常量），方法和类，分别表示属性一旦被分配内存空间就必须初始化

不会有默认初始化，局部变量也是如此，默认初始化只有普通的非final成员属性，对于static（无final修饰）类变量，类连接时候有默认初始化，对于像private int a;在类实例化时，构造函数默认初始为0,总之，变量必须初始化后方可用，这是java的安全之一。

final这个关键字的含义是“这是无法改变的”或者“最终态的”。
那么为什么要阻止改变呢？
Java语言的发明者可能由于两个目的而阻止改变:

1. 效率问题：
   JDK中的某些类的某些方法，是不允许被用户覆盖的，设计者可能认为，所用方法已经是最好的方法，用户私自覆盖，或是由于疏忽而覆盖，就会影响JVM或是系统的系能；
2. 设计所需：
   众所周知，有些情况必须使用final关键字，比如方法中的匿名内部类的参数传递

   修饰变量：
   final成员变量表示常量，只能被赋值一次，赋值后值不再改变。
   修饰方法：
   final方法不能被子类方法覆盖，但可以被继承。
   修饰类：
   final类不能被继承，没有子类，final类中所有方法都是final的。(如String类)

被final修饰而没有被static修饰的类的属性变量只能在两种情况下初始化(必须初始化）:

• 在它被声明的时候赋值
• 在构造函数里初始化

解释

当这个属性被修饰为final,而非static的时候,它属于类的实例对象的资源(实例常量）,当类被加载进内存的时候这个属性并没有给其分配内存空间，而只是 定义了一个变量a，只有当类被实例化的时候这个属性才被分配内存空间。
而实例化的时候同时执行了构造函数，所以属性被初始化了，也就符合了当它被分配内存空间的时候就需要初始化，以后不再改变的条件。

被static修饰而没有被final修饰的类的属性变量只能在两种情况下初始化(可以不初始化）:

• 在它被声明的时候赋值
• 在静态或非静态快里初始化

解释

当类的属性被同时被修饰为static时候，他属于类的资源（类变量），在类加载后，进行连接时候，分三步：

1. 先验证；然后准备，准备时，先分配内存。
2. 接着默认初始化；可以进行解析。
3. 最后，进行类初始化，类初始化前，必须保证它的父类已经初始化了，所以最先初始化的是超类，对于接口，不必初始其父接口。

类初始化时，它把类变量初始化语句及静态初始化语句放到类初始化方法中，所以，如果无此两种语句，也就没类初始化方法，而构造函数是在当类被实例化的时候才会执行，所以用构造函数，这时候这个属性没有被初始化，程序就会报错，而static块是类被加载的时候执行，且只执行这一次，所以在 static块中可以被初始化。

同时被final和static修饰的类的属性变量只能在两种情况下初始化（必须初始化）:

• 在它被定义的时候
• 在类的静态块里初始化
• 特别对于初始化时候调用抛出异常的构造函数，初始时候注意，特别是在实现单例模式时(只能这么初始化）
  如：

  class A{ 
  	private final static A a;
  	static{
  		try{
  			a=new A();
  		}catch(Exception e){
  			throws new RuntimeException(e);          //必须有，不然不能完成常量的正确初始化
  		}
  	}
  	private A() throws Exception{}
  }
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解释

当类的属性被同时被修饰为static和final的时候，他属于类的资源（类常量），那么就是类在被加载进内存的时候(也就是应用程 序启动的时候)就要已经为此属性分配了内存。
所以此时属性已经存在，它又被final修饰，所以必须在属性定义了以后就给其初始化值。
而构造函数是在当类被实例化的时候才会执行，所以用构造函数，这时候这个属性没有被初始化，程序就会报错。
而static块是类被加载的时候执行，且只执行这一次，所以在static块中可以被初始化。

final变量的变与不变
final表示变量的值或引用不变

有人说final变量在赋值后就不可变，此变量可以是基本数据类型+String或者是对象
那么这个不变到底指的是什么呢？
这个不变指的是引用，是地址，而所引用的对象的内容仍然是可变的。
注：如果是对象，注意此时类初始化条件
就是说，这个final变量永远指向某个对象，是一个常量指针，而不是指向常量的指针。

final关键字的具体应用
final+变量：

在实际应用中，这种形式是非常少见的。
比如logger是可以的，但是貌似并不是非常实用，或许用户仍然希望通过setter来改变logger变量。

static+final+变量：

常量,经常使用。

final+方法：

JDK中常用，但是自己并未常用。

final+类：

helper类经常使用。

final用于匿名内部类的参数传递：

在多线程测试时，经常使用

final用于方法的参数：

并不常用。