4.3 成员变量和局部变量
一、定义
成员变量指的是在类里面定义的变量，也就是前面所说的field；局部变量指的是在方法里定义的变量。
Java程序里的变量划分为如图所示：
1.1 成员变量
成员变量可以不用初始化，系统会为它分配默认初始值。初始化规则与数组初始化规则相同。
成员变量分为类变量和实例变量两种，定义成员变量时，有static修饰的是类变量，类变量从该类准备阶段起开始存在，知道系统完全销毁这个类，类的作用域与这个类的生存范围相同；无static修饰的是实例变量，实例变量则从该类的实例被创建起开始存在，直到系统完全销毁这个类，实例变量的作用域与对于实例的生存范围相同。
只要类存在，程序就可以访问类变量，访问类变量的语法格式：
类名.类变量
只要实例存在，程序就可以访问实例变量，访问实例变量的语法格式：
实例.实例变量
注意：类变量也可以用该类的实例来访问，但实质上还是通过该类来访问类变量，语法格式：
实例.类变量
既是说通过一个实例来修改了类变量的值，由于这个类变量并不属于它，而是属于对于的类。因此修改的仍然是类变量，与通过该类来修改类变量完全相同，这也会导致通过其他实例来访问这个类变量也是被修改的值。
class FieldTest
{
//定义一个类变量
public static String name;
//定义一个实例变量
public int a;
public static void main(String[] args)
{
//定义两个FieldTest类的实例
var p1=new FieldTest();
var p2=new FieldTest();
//访问类变量name;:系统分配默认初始值null
System.out.println(FieldTest.name);
//下面通过实例方式访问类变量，实质也是通过类来访问
System.out.println(p1.name);
//通过实例p1来修改类变量和实例变量
p1.name="Java";
p1.a=10;
//通过实例p1访问类变量和实例变量
System.out.println(p1.name);
System.out.println(p1.a);
//通过实例p2访问类变量和实例变量
System.out.println(p2.name);//类变量已经被p1进行修改
System.out.println(p2.a);
}
}
---------- 运行Java捕获输出窗 ----------
null
null
Java
10
Java
0
输出完成 (耗时 0 秒) - 正常终止
从上面可以发现：类变量的作用域比实例变量的作用域大。实例变量也可以访问类变量，同一个类的所有实例变量访问类变量时，实际上都是访问的该类的同一个变量。在以后的编程中，对于static修饰的类变量，最好用类来访问，增加程序的可读性
1.2 局部变量
与成员变量不同的是，局部变量除形参以外，必须进行显示初始化,也就是说，必须先给方法局部变量和代码块局部变量指定初始值，否则不可以访问它。局部变量分为三种
1、形参：在定义方法签名时定义的变量，形参的作用域在整个方法内有效。
2、方法局部变量：在方法体内定义的局部变量，它的作用域是从定义该变量的地方生效，到该方法结束时失效。
3、代码块内的局部变量：在代码块定义的局部变量，这个局部变量的作用域从定义改变了的地方生效，到代码块结束的地方失效。
{
public static void main(String[] args)
{
{
//定义一个代码块局部变量
int a;
//下面代码将出现错误，因为变量a还未初始化
//System.out.println("代码块局部变量a："+a);
//BlockTest.java:9: 错误: 可能尚未初始化变量a
a=5;
System.out.println("代码块局部变量a："+a);
}
//在代码块外访问变量a是不存在的，超出了代码块局部变量a的作用域
//System.out.println(a);
//BlockTest.java:16: 错误: 找不到符号
}
}
---------- 运行Java捕获输出窗 ----------
代码块局部变量a：5
输出完成 (耗时 0 秒) - 正常终止
Java允许局部变量和成员变量同名，如果方法里的局部变量与成员变量同名，局部变量会覆盖成员变量，如果需要在这个方法里引用被覆盖的长远变量，则可以使用this（对于实例）或类名（对于类变量）作为调用者来访问成员变量。
class VariableOverrrideTest
{
//定义一个name实例变量
private String name="U盘";
//定义一个price类变量
public static double price=55.0;
//定义普通方法
public void info()
{
//方法里的局部变量覆盖成员变量
var name="孙悟空";
//直接访问name变量，将输出name的局部值
System.out.println(name);
//使用this来输出name实例变量的值
System.out.println(this.name);
}
public static void main(String[] args)
{
//方法里的局部变量会覆盖成员变量
var price=65.0;
//直接访问price变量，将输出局部变量的值
System.out.println(price);
//使用类名访问局部类变量
System.out.println(VariableOverrrideTest.price);
//运行info()
new VariableOverrrideTest().info();
}
}
---------- 运行Java捕获输出窗 ----------
65.0
55.0
孙悟空
U盘
输出完成 (耗时 0 秒) - 正常终止
二、成员变量的初始化和内存中的运行机制
当系统加载类或创建类的实例时，系统会为成员变量分配内存空间，并在分配内存空间后，自动为成员变量指定初始值，初始值的规则与数组相同。
public class ProgramRun
{
//这是一个类变量
public static int num;
//这是一个实例变量
public String name;
public static void main(String[] args)
{
//创建两个实例变量
var p1=new ProgramRun();
var p2=new ProgramRun();
//分别为两个Person对象的name变量赋值
p1.name="张三";
p2.name="孙悟空";
p1.num=2;
System.out.println(p2.num);
}
}
---------- 运行Java捕获输出窗 ----------
2
输出完成 (耗时 0 秒) - 正常终止
(1)当程序执行到var p1=new ProgramRun();时，这行代码第一次使用Person类，则系统通常会在第一次使用Person类时加载这个类，并初始化这个类。系统为该类的类变量分配内存空间，并指定默认初始值。
当ProgramRun类初始化完成后，系统会在堆内存中为类变量num分配一块内存区，并设置num的默认值0。
（2）接着创建两个ProgramRun对象p1，p2，类里面包含了名为name的实例变量，实例变量在创建实例时分配内存空间并指定初始值的。
（3）分别为两个Person对象的name变量赋值
p1.name="张三";
p2.name="孙悟空";
（4）当执行到p1.num=2;时，此时通过ProgramRun对象来修改ProgramRun类的类变量，其实通过ProgramRun对象p1来访问类变量num，实质上还是通过类来访问，故通过对象p2来访问变量num，还是访问的同一块区域。
三、局部变量的初始化和在内存中的运行机制
局部变量定义后，必须经过显式的初始化后才能使用，系统不会为局部变量执行初始化，这意味着定义局部变量时，系统并未为其分配内存空间，知道等到程序为这个变量赋初始值时，系统才会为局部变量分配内存，并将初始值保存到这块内存中。
局部变量不属于任何类或实例，因此它总是保存在栈内存中。栈内存中的变量无需系统垃圾回收，往往随方法或代码块的运行结束而结束。因此局部变量的作用域是从初始化该变量开始，知道该方法或代码块完成而结束。由于局部变量只保存基本类型或者对象的引用，因此局部变量所占的内存空间很小。
