问题剖析：为什么会出现重复输入？
在Java中，当我们将Scanner对象的创建和输入操作（如myObj.nextInt()）直接放置在类的成员变量声明处或实例初始化块（即 {} 包裹的代码块）中时，每次创建该类的新实例时，这些代码都会被执行。这与许多初学者预期的行为（只执行一次）大相径庭。
考虑以下示例代码片段：
public class MyClass {
// 成员变量声明时进行初始化，并执行I/O
Scanner myObj = new Scanner(System.in);
{System.out.print("Enter a value: ");} // 实例初始化块
int value = myObj.nextInt(); // 每次创建对象都会执行此行
public static void main(String[] args) {
MyClass a = new MyClass(); // 第一次执行I/O
MyClass b = new MyClass(); // 第二次执行I/O
MyClass c = new MyClass(); // 第三次执行I/O
// ... 后续操作
}
}当main方法中执行new MyClass()时，Java虚拟机（JVM）会执行以下步骤来初始化一个新对象：
- 为对象分配内存。
- 执行所有成员变量的初始化（包括Scanner myObj = new Scanner(System.in);）。
- 执行所有实例初始化块中的代码（包括{System.out.print("Enter a value: ");}）。
- 执行构造器中的代码（如果存在且被调用）。
因此，如果main方法中创建了三个MyClass实例（如new MyClass();三次），那么上述的Scanner创建、提示信息打印和nextInt()操作将分别执行三次，导致用户需要输入三次值，这显然不是我们期望的单次输入行为。这种做法不仅会导致重复输入，还可能造成Scanner资源泄露（因为创建了多个Scanner但没有关闭）。
立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；
解决方案核心：构造器的力量
解决上述问题的关键在于理解并正确使用Java的构造器（Constructor）。构造器是一种特殊的方法，用于在创建对象时初始化对象的实例变量。它是设置对象初始状态的理想场所。
将输入逻辑放置在构造器中，可以确保：
- 受控的初始化： 只有当明确创建对象并调用其构造器时，输入逻辑才会被执行。
- 参数传递： 构造器可以接受参数，例如将一个已存在的Scanner实例传递给它，从而避免在每个对象内部都创建新的Scanner。
- 职责分离： 将对象的初始化逻辑（包括获取必要的初始数据）封装在构造器中，使得类的结构更清晰。
对于Scanner对象，最佳实践是：
- 在main方法中或程序的入口点只创建一个Scanner实例，因为它通常与System.in（标准输入流）关联，而System.in是全局唯一的。
- 将这个Scanner实例作为参数传递给需要它进行输入操作的构造器或方法。
- 在程序结束时，务必关闭Scanner资源，以释放系统资源。
优化后的代码实现
下面是一个根据上述原则优化后的Java代码示例，它演示了如何正确使用Scanner和构造器来避免重复输入，并进行单位转换计算：
import java.util.Scanner;
public class Test {
// 1. 声明成员变量，但不在此处进行I/O操作或复杂初始化
int caratValue;
double gramsPerCarat;
double caratsInGrams;
double gramsInMilligrams;
double milligramsInPounds;
// 2. 定义构造器，用于初始化对象并执行输入、计算和（可选）输出
// 构造器接受一个Scanner对象作为参数，避免重复创建Scanner
public Test(Scanner scanner) {
// 提示用户输入，并通过传入的Scanner获取值
System.out.print("Enter Carat Value: ");
this.caratValue = scanner.nextInt(); // 将输入的值赋给成员变量
// 初始化常量和执行计算
this.gramsPerCarat = 0.20;
this.caratsInGrams = this.caratValue * this.gramsPerCarat;
this.gramsInMilligrams = this.caratsInGrams * 1000;
this.milligramsInPounds = this.gramsInMilligrams * 0.00220462 / 1000; // 注意：0.00220462 lbs/gram, 1000 mg/gram
// 在构造器中直接输出结果，或提供getter方法在main方法中输出
System.out.println("Carats in Grams: " + this.caratsInGrams);
System.out.println("Grams in Milligrams: " + this.gramsInMilligrams);
System.out.println("Milligrams in Pounds: " + this.milligramsInPounds);
}
// 如果需要从外部获取计算结果，可以提供getter方法
public double getCaratsInGrams() {
return caratsInGrams;
}
public double getGramsInMilligrams() {
return gramsInMilligrams;
}
public double getMilligramsInPounds() {
return milligramsInPounds;
}
// 3. 主方法：程序的入口点
public static void main(String[] args) {
// 在main方法中只创建一次Scanner对象
Scanner mainScanner = new Scanner(System.in);
// 创建Test类的实例，并将唯一的Scanner对象传递给其构造器
// 此时，构造器中的输入和计算逻辑只会被执行一次
Test conversionData = new Test(mainScanner);
// 如果构造器中没有直接输出，可以在这里通过getter方法获取并输出
// System.out.println("Carats in Grams (from getter): " + conversionData.getCaratsInGrams());
// System.out.println("Grams in Milligrams (from getter): " + conversionData.getGramsInMilligrams());
// System.out.println("Milligrams in Pounds (from getter): " + conversionData.getMilligramsInPounds());
// 使用完毕后，关闭Scanner以释放系统资源
mainScanner.close();
}
}关键实践与注意事项
-
Scanner的生命周期管理：
- 对于标准输入流System.in，通常在整个应用程序生命周期中只创建一个Scanner实例。
- 在使用完毕后，务必调用scanner.close()方法关闭Scanner。这会关闭底层的输入流，防止资源泄露。在main方法中创建并关闭Scanner是一个常见的良好实践。
-
职责分离：
- 将数据输入（I/O）与业务逻辑（计算）和数据输出（打印）进行适当分离。在上述示例中，构造器负责获取初始数据和进行计算，并直接输出了结果。如果业务逻辑更复杂，可以考虑将计算封装在单独的方法中，并通过getter方法提供结果。
- 避免在类字段初始化或实例初始化块中执行有副作用的操作（如I/O操作、数据库连接、网络请求等），这些操作应该放在构造器或特定的方法中，以便更好地控制其执行时机。
-
static关键字的考量：
- 原问题更新后的代码使用了static Scanner myObj，这确实能确保Scanner只被创建一次，并且nextInt()也只执行一次。然而，这使得myObj成为一个类级别的共享资源，如果将来有多个线程或多个对象需要独立地从System.in读取，可能会引入并发问题或逻辑混乱。
- 更推荐的做法是，将Scanner作为局部变量在main方法中创建，并通过参数传递给需要它的对象，这样可以更好地控制其作用域和生命周期。
-
代码可读性和维护性：
- 使用构造器初始化对象，使代码意图更清晰：一个新对象在创建时需要哪些初始数据。
- 避免“神奇的”重复行为，使程序行为更符合直觉。
通过遵循这些原则，您可以编写出更健壮、更易于理解和维护的Java应用程序。
