Notes 20180306 : 变量与常量

1.1 变量与常量

　　我们在开发中会经常听到常量和变量，那么常量和变量指的又是什么呢？顾名思义，在程序执行过程中，其值不能被改变的量称为常量，其值能被改变的量称为变量。变量与常量的命名都必须使用合法的标识符。

1.1.1 常量

　　在程序运行过程中一直不会改变的量称为常量（constant），通常也被称为“final变量”。常量在整个程序中只能被赋值一次。在为所有的对象共享值时，常量是非常有用的。常量是不能改变的值。常量通常会被修饰为final static，final意味着这是不能修改的值，static是静态，被static修饰的值可以直接通过类名调用，减少了因为对象创建而在内存空间分配内存，减轻了内存空间的压力。常量可以是基本数据类型,也可以是引用类型,如我们常见的单例。

1.1.1.1 常量的声明以及注意事项

　　在Java语言中声明一个常量，除了要指定数据类型外，还需要通过final关键字进行限定。声明常量的标准语法如下：

　　　　final 数据类型 常量名称[=值]

　　常量名通常使用大写字母，但这不是必须的。很多Java程序员使用大写字母表示常量，是为了清楚地表明正在使用的常量。

　　当定义的final变量属于“成员变量”时，必须在定义时就设定他的初值（这和类的加载有关系，当类被加载完成后再动态为常量赋值会产生错误，但是如果我们的常量指向的是另一个索引，那么我们发现常量就变得并非不可改变了，如 String str1 = str2 String str2 = "123",此时由于str2是可以改变的,所以会造成常量str1的实际内容发生改变,但是常量str1的索引指向却是始终指向str2的），否则将会产生编译错误。当常量要被静态方法引用时，那么必须将常量静态化或者通过实例调用(通常将常量final static也是我们的一个选择组合)。

　　注意：在静态方法中不能调用非静态的方法和引用非静态的成员变量？如何理解？

　　答：有static修饰的方法或变量，在程序运行时先初始化静态的方法和变量。在这之前非静态的还未初始故不能调用。若需调用要先静态化。

1.1.1.2 常量的分类

　　Java中常量主要分为两大类：字面值常量和自定义常量

字面值常量又下面几种：

• 整数常量：所有整数，无穷多，正整数、负整数，例如：1、2、0等；对于整数有四种表现形式
• 小数常量：包含所有小数，也叫浮点数，例如：1.2、2.0、等；
• 布尔型常量：较为特殊的常量只包含两个数值（truefalse）；
• 字符常量：将一个字符或符号用‘ ’标识；
• 字符串常量：将一个或多个字符用“ ”标识；
• Null常量：只有一个数值就是null；

【例4.13】创建一个类ConstantPractice，被对其进行一些验证；

class ConstantPractice{
    static final double dou = 23.23;    //定义的final变量属于“成员变量”时，必须在定义时就设定他的初值，当它会在静态方法中被引用时,那么必须让它成为静态常量,否则将会产生编译错误"无法从静态上下文中引用非静态"
    final boolean boo = true ;
    public static void main(String[] args){
        final int a ;
        int s = 34 ;
        a = 23 ;
        // a = 23 ;    //当我们已经声明一个常量并对其赋值,那么再次赋值会出现错误"可能已分配变量"
        System.out.println(a);
        System.out.println(dou);
    }
}

　　注意：常量和变量有一点不同，变量可以在运行时赋值，所以成员字段可以未经初始化就被使用，但是常量不能在运行时改变，所以常量应该在声明时就初始化，否则编译不通过。

1.1.2 变量

1.1.2.1 变量的原理和声明

　　变量的使用是程序设计中一个十分重要的环节。定义变量就是要告诉编译器（compiler）这个变量的数据类型，这样编译器才知道需要配置多少空间给它，以及它能存放什么样的数据。在程序运行时空间内的值是变化的，这个内存空间就称为变量。为了便于操作给这个空间取个名字，称为变量名。变量的命名必须是合法的标识符。内存空间内的值就是变量值。在声明变量时可以是没有赋值，也可以是直接赋给初值。

　　从本质上讲，变量其实是内存中的一小块区域，使用变量名来访问这块区域，因此，每一个变量使用前必须要先申请（声明），然后必须进行赋值（填充内容），才能使用

简单来说我么可以将其总结为下面这几点：

变量的概念	² 内存中的一个存储区域 ² 该区域有自己的名称（变量名）和类型（数据类型） ² 该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化
为什么要定义变量	² 用来不断的存放同一类型的常量，并可以重复使用
使用变量注意	² 变量的作用范围（一对{}之间有效） ² 初始化值（成员变量不赋值是有默认值的）
变量的声明（注：格式是固定的，记住格式，以不变应万变。）	数据类型    变量名  =  初始化值；
	理解：变量就如同数学中的未知数。

【例4.14】创建一个VariablePractice类，并进行一些操作，进而分析。

class VariablePractice{
    static int age ;        //当变量要被静态方法引用时,变量要静态化
    static char char1 = 'r' ;
    public static void main(String[] args){
        age = 78 ;
        int 年龄 = 26 ;
        System.out.println("大龄青年你的年龄是: "+年龄);
        System.out.println(age);
        System.out.println(char1);
    }
}

假设上面两个变量定义在方法体中，则程序加载到程序区中。当执行此行程序代码时，会在数据区配置空间给出这两个变量。

1.1.2.2  变量的命名

　　变量虽然是由程序与所命名的，但是变量的命名却不是任意的，需要遵循一定的规则。Java中变量的命名规则如下：

• 变量名必须是一个有效的标识符。变量名必须使用Java语言中合法的标识符，即以字母、数字和下划线及$组成，且首字母不能是数字，还不可以使用关键字。
• 变量名不能重复。如果存在两个相同的变量名(成员变量和局部变量不在此列)，那么程序在运行时就不知道调用哪个变量了。
• 变量名称应该见名知意。命名最好能够通过变量名知道变量的内容，增加可读性；方便维护。

　　在Java语言中允许使用汉字或其他语言文字作为变量名，如“int 年龄 = 21”，在程序运行时并不会出错，但还是建议不要这么命名。

　　变量名实际上只是一个指针指向内存中变量的那块内存区域。

1.1.2.3 变量的有效范围---成员变量、局部变量

　　由于变量被定义出来后只能被暂放到内存中，等到程序执行到某一个点，该变量会被释放掉，也就是说变量有它的生命周期。因此，变量的有效范围是指程序代码能够访问该变量的区域，若超出该区域则在编译时出现错误。在程序中一般根据变量的“有效范围”将变量分为“成员变量”和“局部变量”。

成员变量

　　在类体中被定义的变量称为成员变量(也叫字段)，成员变量在整个类中都有效。类的成员变量又可分为两种，即静态变量和实例变量。下面我们通过一段代码来了解一下。

【例4.15】声明静态变量和实例变量，示例代码如下：

class var{
    int x = 45 ;
    static int y = 90 ;
}

　　其中，x为实例变量，y为静态变量（也称类变量）。如果在成员变量的类型前面加上关键字static，这样的成员变量称为静态变量。静态变量的有效范围可以跨类，甚至可以达到整个应用程序之内。对于静态变量，除了能在定义它的类中存取，还能直接以“类名.静态变量”的方式在其他类中使用。

局部变量

　　在类的方法体中定义的变量（方法内部定义，“{”与“}”之间的代码中声明的变量）称为局部变量。局部变量只在当前代码块中有效。通俗的理解就是在其所在的一对大括号中有效，出了这个大括号就没有效了，在其它类体中不能调用该变量。

　　在类的方法中声明的变量，包括方法的参数，都属于局部变量。局部变量只在当前定义的方法内有效，不能用于类的其他方法中。局部变量的生命周期取决于方法，当方法被调用时，Java虚拟机为方法中的局部变量分配内存空间，当该方法的调用结束后，则会释放方法中局部变量占用的内存空间，局部变量也将会销毁。

　　局部变量可与成员变量的名字相同，此时成员变量将被隐藏，即这个成员变量在此方法中暂时失效。举例证明如下：

【例4.16】在VariablePractice类中我们进行如下测试

class VariablePractice{
    static int age ;        //当变量要被静态方法引用时,变量要静态化
    static char char1 = 'r' ;
    final int test = 99 ;
    public static void main(String[] args){
        age = 78 ;
        int 年龄 = 26 ;
        int test = 87 ;
        System.out.println("大龄青年你的年龄是: "+年龄);
        System.out.println(age);
        System.out.println(char1);
        System.out.print(test);
    }
}

　　如上我们发现当存在一个成员变量时，我们在定义一个局部变量，且它们名字相同，这时在该局部变量所在方法中，成员变量暂时失效。

　　成员变量和局部变量都有各自的有效范围：

 

 1.1.2.4 从内存看局部变量和成员变量

 　　上面我们了解了成员变量和局部变量,这节我们从内存角度来看看局部变量和成员变量。成员变量不管是类成员还是实例成员，它们都会存放在方法区或堆中，在这两区域有一个共同点，那就是线程共享，这就意味着，这两个变量的声明周期会随着线程的调用而产生生命周期，随着线程的消亡或垃圾回收而死亡。局部变量则不同了，局部变量定义在方法体中（或者局部代码块），而方法的运行是在栈中的，栈是线程私有的，也就是每个线程都会有自己的栈空间，方法被调用则进栈，此时局部变量存放在局部变量表中，方法执行完毕则出栈此时局部变量表也会随之消亡，从上面我们可以看到局部变量和成员变量存放的位置不同，其生命周期是很大差别的，往往成员变量要比局部变量的生命周期要长一些；