使用构造代码块精炼程序

什么叫代码块(Code Block)?用大括号把多行代码封装在一起,形成一个独立的数据体,实现特定算法的代码集合即为代码块,一般来说代码块是不能单独运行的,必须要有运行主体。在Java中一共有四种类型的代码块:

(1)普通代码块

就是在方法后面使用“{}”括起来的代码片段,它不能单独执行,必须通过方法名调用执行。

(2)静态代码块

在类中使用static修饰,并使用“{}”括起来的代码片段,用于静态变量的初始化或对象创建前的环境初始化。

(3)同步代码块

使用synchronized关键字修饰,并使用“{}”括起来的代码片段,它表示同一时间只能有一个线程进入到该方法块中,是一种多线程保护机制。

(4)构造代码块

在类中没有任何的前缀或后缀,并使用“{}”括起来的代码片段。

我们知道,一个类至少有一个构造函数(如果没有,编译器会无私地为其创建一个无参构造函数),构造函数是在对象生成时调用的,那现在的问题来了:构造函数和构造代码块是什么关系?构造代码块是在什么时候执行的?在回答这个问题之前,我们先来看看编译器是如何处理构造代码块的,看如下代码:


    1. public class Client {  
    2.      {  
    3.          //构造代码块  
    4.          System.out.println("执行构造代码块");  
    5.      }  
    6.  
    7.      public Client(){  
    8.           System.out.println("执行无参构造");  
    9.      }  
    10.  
    11.      public Client(String _str){  
    12.           System.out.println("执行有参构造");  
    13.      }  
    14. }



    这是一段非常简单的代码,它包含了构造代码块、无参构造、有参构造,我们知道代码块不具有独立执行的能力,那么编译器是如何处理构造代码块呢?很简单,编译器会把构造代码块插入到每个构造函数的最前端,上面的代码与如下代码等价:


    1. public class Client {  
    2.      public Client(){  
    3.           System.out.println("执行构造代码块");  
    4.           System.out.println("执行无参构造");  
    5.      }  
    6.  
    7.      public Client(String _str){  
    8.           System.out.println("执行构造代码块");  
    9.           System.out.println("执行有参构造");  
    10.      }  
    11. }


    每个构造函数的最前端都被插入了构造代码块,很显然,在通过new关键字生成一个实例时会先执行构造代码块,然后再执行其他代码,也就是说:构造代码块会在每个构造函数内首先执行(需要注意的是:构造代码块不是在构造函数之前运行的,它依托于构造函数的执行),明白了这一点,我们就可以把构造代码块应用到如下场景中:

    (1)初始化实例变量(Instance Variable)

    如果每个构造函数都要初始化变量,可以通过构造代码块来实现。当然也可以通过定义一个方法,然后在每个构造函数中调用该方法来实现,没错,可以解决,但是要在每个构造函数中都调用该方法,而这就是其缺点,若采用构造代码块的方式则不用定义和调用,会直接由编译器写入到每个构造函数中,这才是解决此类问题的绝佳方式。

    (2)初始化实例环境

    一个对象必须在适当的场景下才能存在,如果没有适当的场景,则就需要在创建对象时创建此场景,例如在JEE开发中,要产生HTTP Request必须首先建立HTTP Session,在创建HTTP Request时就可以通过构造代码块来检查HTTP Session是否已经存在,不存在则创建之。

    以上两个场景利用了构造代码块的两个特性:在每个构造函数中都运行和在构造函数中它会首先运行。很好地利用构造代码块的这两个特性不仅可以减少代码量,还可以让程序更容易阅读,特别是当所有的构造函数都要实现逻辑,而且这部分逻辑又很复杂时,这时就可以通过编写多个构造代码块来实现。每个代码块完成不同的业务逻辑(当然了,构造函数尽量简单,这是基本原则),按照业务顺序依次存放,这样在创建实例对象时JVM也就会按照顺序依次执行,实现复杂对象的模块化创建。

    构造代码块会想你所想

    上一个建议中我们提议使用构造代码块来简化代码,并且也了解到编译器会自动把构造代码块插入到各个构造函数中,那我们接下来看看编译器是不是足够聪明,能够为我们解决真实的开发问题。有这样一个案例:统计一个类的实例数量。可能你要说了,这很简单,在每个构造函数中加入一个对象计数器不就解决问题了吗?或者使用我们上一个建议介绍的,使用构造代码块也可以。确实如此,我们来看如下代码是否可行:


      1. public class Client {  
      2.      public static void main(String[] args) {  
      3.           new Base();  
      4.           new Base("");  
      5.           new Base(0);  
      6.           System.out.println("实例对象数量:" + Base.getNumOfObjects());  
      7.      }  
      8. }  
      9.  
      10. class Base{  
      11.      //对象计数器  
      12.      private static int numOfObjects = 0;  
      13.  
      14.      {  
      15.         //构造代码块,计算产生对象数量  
      16.         numOfObjects++;  
      17.      }  
      18.  
      19.      public Base(){  
      20.      }  
      21.  
      22.      //有参构造调用无参构造  
      23.      public Base(String _str){  
      24.           this();  
      25.      }  
      26.      //有参构造不调用其他构造  
      27.      public Base(int _i){  
      28.      }  
      29.  
      30.      //返回在一个JVM中,创建了多少个实例对象  
      31.      public static int getNumOfObjects(){  
      32.           return numOfObjects;  
      33.      }  
      34. }


      这段代码是可行的吗?能计算出实例对象的数量吗?哎,好像不对呀,如果编译器把构造代码块插入到各个构造函数中,那带有String形参的构造函数可就有问题,它会调用无参构造,那通过它生成Base对象时就会执行两次构造代码块:一次是由无参构造函数调用构造代码块,一次是执行自身的构造代码块,这样的话计算可就不准确了,main函数实际在内存中产生了3个对象,但结果却会是4。不过真是这样的吗?Are you sure?我们运行一下看看结果:

      实例对象数量:3

      非常遗憾,你错了,实例对象的数量还是3,程序没有任何问题。奇怪吗?不奇怪,上一个建议是说编译器会把构造代码块插入到每一个构造函数中,但是有一个例外的情况没有说明:如果遇到this关键字(也就是构造函数调用自身其他的构造函数时)则不插入构造代码块,对于我们的例子来说,编译器在编译时发现String形参的构造函数调用了无参构造,于是放弃插入构造代码块,所以只执行了一次构造代码块—结果就是如此。

      那Java编译器为什么会这么聪明呢?这还要从构造代码块的诞生说起,构造代码块是为了提取构造函数的共同量,减少各个构造函数的代码而产生的,因此,Java就很聪明地认为把代码块插入到没有this方法的构造函数中即可,而调用其他构造函数的则不插入,确保每个构造函数只执行一次构造代码块。

      还有一点需要说明,读者千万不要以为this是特殊情况,那super也会类似处理了。其实不会,在构造代码块的处理上,super方法没有任何特殊的地方,编译器只是把构造代码块插入到super方法之后执行而已,仅此不同。

      注意 放心地使用构造代码块吧,Java已经想你所想了。