Java構造函數詳解

一、構造函數基礎概念

Java構造函數是一種特殊的方法，用於創建並初始化一個對象。當我們創建一個類的實例時，JVM會在內存中分配堆空間來存放對象，並使用構造函數對對象進行初始化。構造函數和普通方法不同在於：

1. 構造函數的方法名必須和類名相同
2. 構造函數沒有返回值類型，也不能使用void關鍵字
3. 每個類都有至少一個構造函數，默認為空參，可以自己手寫或通過反射獲取
4. 構造函數只有在實例化對象時被調用，而不能主動調用

下面是一個簡單的構造函數示例：

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

上述代碼中，Person類有一個構造函數，它用於初始化name和age兩個成員變數。

二、構造函數的重載

Java允許在同一個類中定義多個構造函數，這稱為構造函數的重載。當我們創建對象時，可以根據需要選擇不同的構造函數。

構造函數的參數列表和類型、個數、順序等必須不同，否則編譯器會報錯。例如，我們可以為Person類添加一個空參構造函數：

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
        this.name = "Unknown";
        this.age = 0;
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

上述代碼中，Person類有兩個構造函數：一個空參構造函數和一個雙參構造函數。空參構造函數用於在不知道具體姓名和年齡時創建一個Person對象，雙參構造函數則用於傳入具體的姓名和年齡信息。

三、構造函數的調用順序

當一個對象被創建後，Java會按照特定的順序調用構造函數。這些構造函數調用的順序是：

1. 如果存在父類，首先會調用父類的構造函數
2. 接著會調用同類中定義的所有實例變數的初始化語句和初始化塊
3. 最後調用本類的構造函數

因此，在子類的構造函數中，可以使用super關鍵字調用父類的構造函數，也可以使用this關鍵字調用同類中的其他構造函數。

下面是一個多層繼承的示例：

public class Animal {
    public Animal() {
        System.out.println("Animal constructor");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public Cat() {
        super();
        System.out.println("Cat constructor");
    }
}

public class PersianCat extends Cat {
    public PersianCat() {
        System.out.println("PersianCat constructor");
    }
}

當我們創建一個PersianCat對象時，構造函數的調用順序是：Animal() -> Cat() -> PersianCat()。因此，輸出結果應該是：

Animal constructor
Cat constructor
PersianCat constructor

四、構造函數的作用

Java構造函數通常用於：

1. 初始化實例變數
2. 確保對象的狀態是合法的
3. 調用父類的構造函數，以確保父類的初始化

下面是一個實例變數的初始化示例：

public class Car {
    private String brand;
    private int price;

    public Car(String brand, int price) {
        this.brand = brand;
        this.price = price;
    }
}

上述代碼中，Car類有一個雙參構造函數，用於初始化brand和price兩個成員變數。

下面是一個確保對象狀態合法的示例：

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        if (name == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Name cannot be null");
        }
        if (age  200) {
            throw new IllegalArgumentException("Age should be between 0 and 200");
        }
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

上述代碼中，Person類有一個雙參構造函數，用於確保傳入的名字不為空，年齡值在合法範圍內。

下面是一個調用父類的構造函數的示例：

public class Animal {
    private String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class Cat extends Animal {
    private int age;

    public Cat(String name, int age) {
        super(name);
        this.age = age;
    }
}

上述代碼中，Cat類有一個雙參構造函數，用於初始化name和age兩個成員變數。這個構造函數調用了父類的構造函數Animal(String name)來初始化name成員變數。