Java的构造函数与默认构造函数（深入版）

前言

我们知道在创建对象的时候，一般会通过构造函数来进行初始化。在Java的继承（深入版）有介绍到类加载过程中的验证阶段，会检查这个类的父类数据，但为什么要怎么做？构造函数在类初始化和实例化的过程中发挥什么作用？

（若文章有不正之处，或难以理解的地方，请多多谅解，欢迎指正）

构造函数与默认构造函数

构造函数

构造函数,主要是用来在创建对象时初始化对象，一般会跟new运算符一起使用，给对象成员变量赋初值。

class Cat{
    String sound;
    public Cat(){
        sound = "meow";
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(new Cat().sound);
    }
}

运行结果为：

meow

构造函数的特点

构造函数的名称必须与类名相同，而且还对大小写敏感。
构造函数没有返回值，也不能用void修饰。如果跟构造函数加上返回值，那这个构造函数就会变成普通方法。
一个类可以有多个构造方法，如果在定义类的时候没有定义构造方法，编译器会自动插入一个无参且方法体为空的默认构造函数。
构造方法可以重载。

等等，为什么无参构造函数和默认构造函数要分开说？它们有什么不同吗？是的。

默认构造函数

我们创建一个显式声明无参构造函数的类，以及一个没有显式声明构造函数的类：

class Cat{
    public Cat(){}
}
class CatAuto{}

然后我们编译一下，得到它们的字节码：
在这里插入图片描述
在《Java的多态（深入版）》介绍了invokespecial指令是用于调用实例化方法、私有方法和父类方法。我们可以看到，即使没有显式声明构造函数，在创建CatAuto对象的时候invokespecial指令依然会调用方法。那么是谁创建的无参构造方法呢？是编译器。

从前文我们可以得知，在类加载过程中的验证阶段会调用检查类的父类数据，也就是会先初始化父类。但毕竟验证父类数据跟创建父类数据，从动作的目的上看二者并不相同，所以类会在java文件编译成class文件的过程中，编译器就将自动向无构造函数的类添加无参构造函数，即默认构造函数。

为什么可以编译器要向没有定义构造函数的类，添加默认构造函数？

构造函数的目的就是为了初始化，既然没有显式地声明初始化的内容，则说明没有可以初始化的内容。为了在JVM的类加载过程中顺利地加载父类数据，所以就有默认构造函数这个设定。那么二者的不同之处在哪儿？

二者在创建主体上的不同。无参构造函数是由开发者创建的，而默认构造函数是由编译器生成的。

二者在创建方式上的不同。开发者在类中显式声明无参构造函数时，编译器不会生成默认构造函数；而默认构造函数只能在类中没有显式声明构造函数的情况下，由编译器生成。

二者在创建目的上也不同。开发者在类中声明无参构造函数，是为了对类进行初始化操作；而编译器生成默认构造函数，是为了在JVM进行类加载时，能够顺利验证父类的数据信息。

噢…那我想分情况来初始化对象，可以怎么做？实现构造函数的重载即可。

构造函数的重载

在《Java的多态（深入版）》中介绍到了实现多态的途径之一，重载。所以重载本质上也是

同一个行为具有不同的表现形式或形态能力。

举个栗子，我们在领养猫的时候，一般这只猫是没有名字的，它只有一个名称——猫。当我们领养了之后，就会给猫起名字了：

class Cat{
    protected String name;
    public Cat(){
        name = "Cat";
    }
    public Cat(String name){
        this.name = name;
    }
}

在这里，Cat类有两个构造函数，无参构造函数的功能就是给这只猫附上一个统称——猫，而有参构造函数的功能是定义主人给猫起的名字，但因为主人想法比较多，过几天就换个名称，所以猫的名字不能是常量。

当有多个构造函数存在时，需要注意，在创建子类对象、调用构造函数时，如果在构造函数中没有特意声明，调用哪个父类的构造函数，则默认调用父类的无参构造函数（通常编译器会自动在子类构造函数的第一行加上super()方法）。

如果父类没有无参构造函数，或想调用父类的有参构造方法，则需要在子类构造函数的第一行用super()方法，声明调用父类的哪个构造函数。举个栗子：

class Cat{
    protected String name;
    public Cat(){
        name = "Cat";
    }
    public Cat(String name){
        this.name = name;
    }
}
class MyCat extends Cat{
    public MyCat(String name){
        super(name);
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        MyCat son = new MyCat("Lucy");
        System.out.println(son.name);
    }
}

运行结果为：

Lucy

总结一下，构造函数的作用是用于创建对象的初始化，所以构造函数的“方法名”与类名相同，且无须返回值，在定义的时候与普通函数稍有不同；且从创建主体、方式、目的三方面可看出，无参构造函数和默认构造函数不是同一个概念；除了Object类，所有类在加载过程中都需要调用父类的构造函数，所以**在子类的构造函数中，**需要使用super()方法隐式或显式地调用父类的构造函数。

构造函数的执行顺序

在介绍构造函数的执行顺序之前，我们来做个题：

public class MyCat extends Cat{
    public MyCat(){
        System.out.println("MyCat is ready");
    }
    public static void main(String[] args){
        new MyCat();
    }
}
class Cat{
    public Cat(){
        System.out.println("Cat is ready");
    }
}

运行结果为：

Cat is ready
MyCat is ready

这个简单嘛，只要知道类加载过程中会对类的父类数据进行验证，并调用父类构造函数就可以知道答案了。

那么下面这个题呢？

public class MyCat{
    MyCatPro myCatPro = new MyCatPro();
    public MyCat(){
        System.out.println("MyCat is ready");
    }
    public static void main(String[] args){
        new MyCat();
    }
}
class MyCatPro{
    public MyCatPro(){
        System.out.println("MyCatPro is ready");
    }
}

运行结果为：

MyCatPro is ready
MyCat is ready

嘶…这里就是在创建对象的时候会先实例化成员变量的初始化表达式，然后再调用自己的构造函数。

ok，结合上面的已知项来做做下面这道题：

public class MyCat extends Cat{
    MyCatPro myCatPro = new MyCatPro();
    public MyCat(){
        System.out.println("MyCat is ready");
    }
    public static void main(String[] args){
        new MyCat();
    }
}
class MyCatPro{
    public MyCatPro(){
        System.out.println("MyCatPro is ready");
    }
}
class Cat{
    CatPro cp = new CatPro();
    public Cat(){
        System.out.println("Cat is ready");
    }
}
class CatPro{
    public CatPro(){
        System.out.println("CatPro is ready");
    }
}

3，2，1，运行结果如下：

CatPro is ready
Cat is ready
MyCatPro is ready
MyCat is ready

通过这个例子我们能看出，类在初始化时构造函数的调用顺序是这样的：

按顺序调用父类成员变量和实例成员变量的初始化表达式；
调用父类构造函数；
按顺序分别调用类成员变量和实例成员变量的初始化表达式；
调用类构造函数。

嘶…为什么会是这种顺序呢？

Java对象初始化中的构造函数

我们知道，一个对象在被使用之前必须被正确地初始化。本文采用最常见的创建对象方式：使用new关键字创建对象，来为大家介绍Java对象初始化的顺序。new关键字创建对象这种方法，在Java规范中被称为由执行类实例创建表达式而引起的对象创建。

Java对象的创建过程（详见《深入理解Java虚拟机》）

当虚拟机遇到一条new指令时，首先会去检查这个指令的参数是否能在常量池（JVM运行时数据区域之一）中定位到这个类的符号引用，并且检查这个符号引用是否已被加载、解释和初始化过。如果没有，则必须执行相应的类加载过程（这个过程在Java的继承（深入版）有所介绍）。

类加载过程中，准备阶段中为类变量分配内存并设置类变量初始值，而类初始化阶段则是执行类构造器方法的过程。而**方法是由编译器自动收集类中的类变量赋值表达式和静态代码块**（static{}）中的语句合并产生的，其收集顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定。

其实在类加载检查通过后，对象所需要的内存大小已经可以完全确定过了。所以接下来JVM将为新生对象分配内存，之后虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值。接下来虚拟机要对对象进行必要的设置，并这些信息放在对象头。最后，再执行方法，把对象按程序员的意愿进行初始化。

在这里插入图片描述
以上就是Java对象的创建过程，那么类构造器方法与实例构造器方法有何不同？

类构造器方法不需要程序员显式调用，虚拟机会保证在子类构造器方法执行之前，父类的类构造器方法执行完毕。
在一个类的生命周期中，类构造器方法最多会被虚拟机调用一次，而实例构造器方法则会被虚拟机多次调用，只要程序员还在创建对象。

等等，构造函数呢？跑题了？莫急，在了解Java对象创建的过程之后，让我们把镜头聚焦到这里“对象初始化”：
在这里插入图片描述
在对象初始化的过程中，涉及到的三个结构，实例变量初始化、实例代码块初始化、构造函数。

我们在定义（声明）实例变量时，还可以直接对实例变量进行赋值或使用实例代码块对其进行赋值，实例变量和实例代码块的运行顺序取决于它们在源码的顺序。

在编译器中，实例变量直接赋值和实例代码块赋值会被放到类的构造函数中，并且这些代码会被放在父类构造函数的调用语句之后，在实例构造函数代码之前。

举个栗子：

class TestPro{
    public TestPro(){
        System.out.println("TestPro");
    }
}
public class Test extends TestPro{
    private int a = 1;
    private int b = a+1;

    public Test(int var){
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
        this.a = var;
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
    }
    {
        b+=2;
    }
    public static void main(String[] args){
        new Test(10);
    }
}