Java | 字段（Field）

字段

前言

• 本文原创作者为 Blume，版权归原创作者所有。
• 本文主要内容根据 Java 官方教程中《课程：语言基础》和《课程：类和对象》的相关章节编写而成。
• 本文更新（修订）于 2021 年 4 月 5 日。
• 本文网址为 https://cloud.tencent.com/developer/article/1807403
• 商业性转载请联系原创作者，非商业性转载请注明出处。

概述

字段（Field），是 Java 编程语言中类的一个成员，主要用来存储对象的状态（如同某些编程语言中的变量），所以有时也可称为成员字段或成员变量。

在类中有下列几种变量（Variable）：

• 类中的成员变量，称为字段。
• 代码块中的变量，称为局部变量。
• 方法和构造方法声明中的变量，称为参数。

局部变量和参数始终被归类为“变量”（而不是“字段”）。

声明字段

/**
 * 字段示例
 *
 * @author Blume
 */
public class FieldDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // 类中的常量字段可直接访问而无需创建对象。
        System.out.println(MyField.CONSTANT_FIELD);
        System.out.println("---- ---- ---- ---- ----");

        // 类中的静态字段可直接访问而无需创建对象。
        MyField.sharedField = "sharedField：\n这是在 MyField 类中的字符串静态字段。";
        System.out.println(MyField.sharedField);
        System.out.println("---- ---- ---- ---- ----");

        // 类中的实例变量只有在创建对象后才能访问。
        final MyField demo = new MyField();
        demo.setName("name：\n这是在 MyField 类中的字符串实例变量。");
        System.out.println(demo.getName());
    }
}

/**
 * 定义 MyField 类
 *
 * @author Blume
 */
class MyField {

    // 声明一个常量字段。
    public static final String CONSTANT_FIELD =
            "CONSTANT_FIELD：\n这是在 MyField 类中的字符串常量字段。";

    // 声明一个静态字段。
    public static String sharedField;

    // 声明一个实例变量。
    private String name;

    // 获取实例变量值。
    public String getName() {
        return name;
    }

    // 设置实例变量值。
    public void setName(String name) {

        // 可插入用于更改实例变量值的条件判断语句，
        // 以防实例变量值被意外或非法更改。
        this.name = name;
    }
}
/* 输出结果：
CONSTANT_FIELD：
这是在 MyField 类中的字符串常量字段。
---- ---- ---- ---- ----
sharedField：
这是在 MyField 类中的字符串静态字段。
---- ---- ---- ---- ----
name：
这是在 MyField 类中的字符串实例变量。
 */

如上例所示，字段声明通常包括下列几个部分，顺序如下：

1. 零个、一个或多个修饰符，如 public、protected、private、static、final 等。
2. 类型。
3. 字段名。

修饰符

可在字段声明的开头部分添加 public、protected 或 private 访问修饰符或者不加，用来表示字段的访问控制级别。

也可在访问修饰符之后添加其他修饰符：

• 若添加 final 修饰符，则表示该字段的值在初始化后保持不变，即它只接受首次分配给它的值，之后在其生命期内无法改变，类似于常量，可作为对字段值的一种限定和保护。
• 若添加 static 修饰符，则表示该字段可直接访问而无需创建对象。或者说，这是在告诉 Java 编译器，无论该字段所在的类被实例化了多少次，该字段始终都存在，故可作为该类所有实例的共有字段。
• 提示：不允许添加 abstract 修饰符，因为字段本质上是实体，不存在抽象字段。否则，Java 编译器将会生成一条类似于“此处不允许使用修饰符 abstract”的错误消息。

类型

所有字段，包括局部变量和参数，都必须具有类型。

可使用原初类型（Primitive Type）：

• boolean：表示一个布尔值，它的取值只有两个：true 和 false。
• char：表示一个单一的 16 位 BMP 字符，它的取值范围在 '\u0000'（0）至 '\uffff'（65535）之间。
• byte：表示一个 8 位有符号字节，它的取值范围在 -128 至 127 之间。
• short：表示一个 16 位有符号字（双字节），它的取值范围在 -32768 至 32767 之间。
• int：表示一个 32 位有符号整数（四字节），它的取值范围在 -2147483648 至 2147483647 之间。
• long：表示一个 64 位有符号长整数（八字节），它的取值范围在 -9223372036854775808 至 9223372036854775807 之间。
• float：表示一个 32 位单精度浮点数。
• double：表示一个 64 位双精度浮点数。
• 提示：“Primitive Type”，在不同的文章和资料中被翻译为“原始类型”、“内置类型”、“简单类型”、“基元类型”、“基础类型”、“基本类型”等等。本文及笔者所写的其他相关文章中统一称之为“原初类型”。

也可使用引用类型（Reference Type）：

• Boolean：表示一个 boolean 值。
• Character：表示一个 char 值。
• Byte：表示一个 byte 值。
• Short：表示一个 short 值。
• Integer：表示一个 int 值。
• Long：表示一个 long 值。
• Float：表示一个 float 值。
• Double：表示一个 double 值。
• String：表示一个字符串。
• ClassDesc，表示一个对类、接口、数组或原初类型进行描述的标称描述符。
• 提示：所有的类名和接口名都可作为引用类型，比如前面示例中的 MyField。

还可使用类、接口或原初类型的数组类型（Array Type）。比如，int[] 表示一个 int 原初类型的一维数组类型（请参阅 arrayType(int) 示例）等。

字段名

所有变量，无论是成员变量、局部变量还是参数，都应遵循以下的命名规则和约定：

• 变量名可以是任何合法的标识符：
  • 字母（a - z、A - Z）：长度不限。
  • 数字（0 - 9）：长度不限。
  • 美元符（$）：按惯例，根本不使用美元符。一些自动生成的名称中可能会包含美元符（请参阅 nested(String) 示例），但变量名应始终避免使用它。
  • 下划线（_）：按惯例，变量名不使用下划线。下划线只用于常量字段名。
  • 不允许使用空格符。
• 按惯例，变量名以字母开头，后续字符可以是字母或数字。
  • 从技术上讲，以美元符或下划线开头是合法的，但不鼓励这种做法。
  • 后续字符应避免使用美元符和下划线，尽管这样做也是合法的。
  • 不允许以数字开头。
• 为变量选择名称时，请使用完整单词，这样做可使代码更易于阅读和理解。
  • 应避免使用晦涩难懂的缩写。
  • 不允许将关键字或保留字用作变量名。如 package、import、class、interface、default 等等。
• 变量名对大小写敏感，如 demo 和 DEMO 将视为两个名称。
  • 如果只有一个单词，请将单词中的字母全部小写。如前面示例中的 name 字段。
  • 如果由多个单词组成，请将第一个单词中的字母全部小写，并将紧跟其后的每个单词的首字母大写。如前面示例中的 sharedField 字段。

除下列两项外，变量的命名规则和约定适用常量字段：

• 名称中的字母应全部大写。
• 若由多个单词组成，则单词之间用下划线分隔。如前面示例中的 CONSTANT_FIELD 字段。

字段名不能与同一类中另一个字段的名称相同。若字段与其所在类中的局部变量或参数具有相同的名称，则会发生遮蔽。具体请参阅《遮蔽 - 重名问题》。

分类

按使用修饰符的不同，字段可分为：

• 常量字段：声明为 static final 的字段，可视为常量（Constant）。由于常量字段与对象是否创建无关，所以在定义类时就要给定其初始值。如前面示例中的 CONSTANT_FIELD 字段。
• 静态字段（Static Field）：声明为 static 的字段。常量字段和类变量都属于静态字段。
• 非静态字段（Non-Static Field）：没有声明为 static 的字段。又可称为实例变量。
• 成员变量（Member Variable）：除常量字段外的其他所有字段。
  • 实例变量（Instance Variable）：没有声明为 static 的成员变量，它就是非静态字段。从技术上讲，对象将各自的状态存储在“实例变量（非静态字段）”中，它们的值对类的每个实例（每个对象）来说都是独有的。因此，本着封装的精神，将实例变量（非静态字段）声明为 private 是值得提倡的。如前面示例中的 name 字段。
  • 类变量（Class Variable）：声明为 static 的成员变量，它属于静态字段。如前面示例中的 sharedField 字段。
  • 提示：声明为 final 的成员变量，类似于常量，可作为对成员变量值的一种限定和保护。

访问字段

字段通过其名称进行访问。在访问时，必须使用明确无误的名称。

在方法中，可使用一个简单名称来表示其所在类中的字段：

    public String getName() {
        return name;
    }

在这种情况下，name 是简单名称。

引用静态字段

由于静态字段与对象的创建无关，所以在访问它时，使用类名或相关表达式，然后是点（.）操作符，然后是静态字段的简单名称：

        System.out.println(MyField.CONSTANT_FIELD);
        System.out.println(MyField.sharedField);

引用非静态字段

若非静态字段没有声明为 private，则在它所在的类外访问它时，必须使用对象引用或相关表达式，然后是点（.）操作符，然后是非静态字段的简单名称。

• 提示：不鼓励用上述方式来访问非静态字段，因为这不符合面向对象编程的基本原则，所以建议将非静态字段声明为 private。

更改实例变量值

建议将实例变量声明为 private，否则可能会产生面条式代码（Spaghetti Code）。如果可在类外更改该类中的实例变量值，那么该实例变量将会变得不确定，因为任何一段在类外的代码都有可能改变其值。

可使用方法来更改实例变量值：

    public void setName(String name) {

        // 可插入用于更改实例变量值的条件判断语句，
        // 以防实例变量值被意外或非法更改。
        this.name = name;
    }