Java构造器链与调用机制详解：为何父类无参构造器有时会被跳过？

本文深入探讨java构造器的调用机制和执行顺序。核心在于每个构造器都必须以 `this()` 或 `super()` 调用开始，若无显式声明，编译器会自动插入 `super()`。通过分析构造器链，我们将理解父类构造器如何被激活，以及为何特定构造器（如无参父类构造器）在特定场景下可能被跳过，从而解释实际输出与预期不符的原因。

在Java中，对象的创建是一个多阶段的过程，其中构造器的调用机制是理解对象初始化顺序的关键。每个类在实例化时，其构造器都会被调用，并且这个调用链会向上延伸至其父类，直至 java.lang.Object。深入理解 this() 和 super() 关键字的作用以及Java编译器对构造器的处理方式，对于准确预测程序行为至关重要。

Java构造器调用机制的核心原则

Java语言对构造器的调用有着严格的规定，这些规则确保了对象在被完全初始化之前，其继承链上的所有父类部分都已得到正确初始化。

1. 强制性的 this() 或 super() 调用 每个构造器的第一行代码，必须是显式调用同类的另一个构造器（使用 this(...)）或其直接父类的构造器（使用 super(...)）。这一规则保证了构造器链的连续性。

2. 隐式 super() 的作用 如果一个构造器没有显式地以 this(...) 或 super(...) 开始，Java编译器会自动在构造器的第一行插入一个无参数的 super(); 调用。这意味着，即使你没有写，编译器也会为你调用父类的无参构造器。 例外： 只有 java.lang.Object 类的构造器可以不调用 super()，因为它没有父类。

3. 构造器链的执行顺序 当一个子类构造器被调用时，它会首先触发其父类的构造器（通过 super()），这个过程会递归向上，直到 java.lang.Object 的构造器被执行。一旦最顶层的父类构造器完成执行，控制流会逐级向下返回，依次执行每个构造器中 super() 或 this() 调用之后的代码。

案例分析：构造器调用流程解析

我们通过一个具体的代码示例来追踪构造器的调用和执行顺序，以解释为何特定输出会发生。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Circle9();
    }
}

class GeometricObject {
    GeometricObject() {
        System.out.print("A");
    }
    public GeometricObject(String color, boolean filled) {
        System.out.print("B");
    }
}

class Circle9 extends GeometricObject {
    public Circle9() {
        this(1.0); // 调用同类的 Circle9(double) 构造器
        System.out.print("C");
    }
    public Circle9(double radius) {
        this(radius, "white", false); // 调用同类的 Circle9(double, String, boolean) 构造器
        System.out.print("D");
    }
    public Circle9(double radius, String color, boolean filled) {
        super(color, filled); // 调用父类 GeometricObject(String, boolean) 构造器
        System.out.print("E");
    }
}

现在，我们来详细追踪 new Circle9(); 的执行流程：

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1. new Circle9();

   • 程序首先调用 Circle9 类的无参数构造器 public Circle9()。

2. Circle9() 内部

   • 第一行是 this(1.0);。这导致 Circle9 类的 public Circle9(double radius) 构造器被调用。

3. Circle9(double radius) 内部

   • 第一行是 this(radius, "white", false);。这导致 Circle9 类的 public Circle9(double radius, String color, boolean filled) 构造器被调用。

4. Circle9(double radius, String color, boolean filled) 内部

   • 第一行是 super(color, filled);。这导致其父类 GeometricObject 的 public GeometricObject(String color, boolean filled) 构造器被调用。

5. GeometricObject(String color, boolean filled) 内部

   

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   • 此构造器没有显式调用 this() 或 super()。根据规则，Java编译器会自动插入 super();。这个隐式的 super(); 调用的是 java.lang.Object 的无参构造器。
   • java.lang.Object 的构造器执行并返回。
   • 现在，GeometricObject(String color, boolean filled) 构造器继续执行，打印 "B"。
   • GeometricObject(String color, boolean filled) 构造器执行完毕，返回到 Circle9(double radius, String color, boolean filled)。

6. Circle9(double radius, String color, boolean filled) 内部（返回后）

   • super(color, filled); 调用已完成。
   • 接下来执行 System.out.print("E");，打印 "E"。
   • Circle9(double radius, String color, boolean filled) 构造器执行完毕，返回到 Circle9(double radius)。

7. Circle9(double radius) 内部（返回后）

   • this(radius, "white", false); 调用已完成。
   • 接下来执行 System.out.print("D");，打印 "D"。
   • Circle9(double radius) 构造器执行完毕，返回到 Circle9()。

8. Circle9() 内部（返回后）

   • this(1.0); 调用已完成。
   • 接下来执行 System.out.print("C");，打印 "C"。
   • Circle9() 构造器执行完毕。

解释为何“A”未被打印

根据上述追踪，我们可以清楚地看到，在整个构造器链中，GeometricObject 类的 public GeometricObject()（无参数构造器）从未被直接或间接调用。

• Circle9(double radius, String color, boolean filled) 构造器显式地通过 super(color, filled); 调用了 GeometricObject 的参数化构造器 public GeometricObject(String color, boolean filled)。
• 由于已经显式调用了一个父类构造器，编译器就不会再插入隐式的 super(); 调用。
• 因此，包含 System.out.print("A") 的 GeometricObject() 构造器始终没有被执行。

最终的输出结果是：BEDC。

代码示例

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Circle9(); // 预期输出 BEDC
    }
}

class GeometricObject {
    GeometricObject() {
        System.out.print("A");
    }
    public GeometricObject(String color, boolean filled) {
        System.out.print("B");
    }
}

class Circle9 extends GeometricObject {
    public Circle9() {
        this(1.0); // 调用 Circle9(double)
        System.out.print("C");
    }
    public Circle9(double radius) {
        this(radius, "white", false); // 调用 Circle9(double, String, boolean)
        System.out.print("D");
    }
    public Circle9(double radius, String color, boolean filled) {
        super(color, filled); // 调用 GeometricObject(String, boolean)
        System.out.print("E");
    }
}

重要提示与最佳实践

1. 显式调用 super() 的重要性： 尽管编译器会为你插入 super();，但在父类没有无参构造器，或者你需要调用父类特定参数化构造器时，你必须显式地使用 super(...)。否则，编译器会报错。 例如，如果 GeometricObject 只有 public GeometricObject(String color, boolean filled) 而没有 GeometricObject()，那么 Circle9 的任何一个没有显式 super(...) 或 this(...) 的构造器都将无法编译，因为隐式的 super(); 将找不到匹配的父类构造器。

2. 理解 this() 和 super() 的互斥性： 一个构造器中，this() 和 super() 只能出现一个，并且必须是第一条语句。它们不能同时出现。

3. 构造器链的深度： 构造器链可以非常深，涉及多层继承。理解从子类到父类的调用顺序和从父类到子类的执行顺序是关键。

总结

Java构造器的调用机制是面向对象编程中的一个核心概念。每个构造器都必须以 this() 或 super() 调用开始，这是确保对象正确初始化的基本规则。当没有显式调用时，编译器会自动插入 super();。通过对构造器链的详细追踪，我们可以准确地预测程序的执行流程和输出结果，理解为何在某些情况下，特定的父类构造器可能不会被激活。掌握这些规则对于编写健壮、可预测的Java代码至关重要。

以上就是Java构造器链与调用机制详解：为何父类无参构造器有时会被跳过？的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！