7.1 从平行数组到对象

前置知识：变量、数组和方法

预计时间：25 分钟

完成标志：能区分类、对象、字段和引用变量，并能画出对象别名关系

一个图书管理程序要保存书名、作者、ISBN、价格和借阅状态。以下书名为练习数据，ISBN 使用占位文本，尚未校验正式格式。若每个字段各用一个数组，代码会变成：

String[] titles = new String[1000];
String[] authors = new String[1000];
String[] isbns = new String[1000];
double[] prices = new double[1000];
boolean[] borrowed = new boolean[1000];

第 17 个位置必须在五个数组里始终代表同一本书。新增、删除或按书名排序时，只要漏改一个数组，数据就错位。

1. 类定义一种类型，对象保存一份实例状态

class Book {
    String title;
    String author;
    String isbn;
    double price;
    boolean borrowed;
}

Book 是类。它声明每个 Book 对象有哪些字段。对象则是在程序运行时创建的具体实例，每个对象有自己的一组实例字段。

public class Library {
    public static void main(String[] args) {
        Book first = new Book();
        first.title = "Java 学习笔记";
        first.author = "Lin";
        first.isbn = "ISBN-DEMO-001";
        first.price = 99.0;

        Book second = new Book();
        second.title = "计算机系统笔记";

        System.out.println(first.title);
        System.out.println(second.title);
    }
}

把两个类保存为 Library.java 后按前几章的方式编译运行，输出：

Java 学习笔记
计算机系统笔记

一个源文件最多有一个 public 顶级类，文件名要与该类名一致。这里 Library 是 public，Book 使用包级可见性，因此可以同处 Library.java。

2. new Book() 的可观察结果

执行 new Book() 时，Java 创建一个 Book 对象，先把实例字段设为默认值，再执行字段初始化器、初始化块和选中的构造方法。当前类没有显式构造方法，编译器会提供默认无参构造，构造方法一讲会拆解这条规则。

Book book = new Book();
System.out.println(book.title);    // null
System.out.println(book.price);    // 0.0
System.out.println(book.borrowed); // false

语言规范并不要求你把局部引用变量描述成“必在栈上”，也不应把引用值说成可以操作的原始内存地址。可靠的源代码模型是：

• book 是 Book 类型的变量；
• 它可以保存某个 Book 对象的引用值，也可以保存 null；
• 通过非 null 引用可访问对象的实例成员。

JVM 实现会使用栈帧、堆和优化技术，但逃逸分析等优化可能改变物理放置。对象语义不依赖你猜测具体地址。

3. 赋值复制引用值，不复制对象

Book first = new Book();
first.title = "Java 学习笔记";

Book alias = first;
alias.title = "新版 Java 学习笔记";

System.out.println(first.title);
// 新版 Java 学习笔记

此时只有一个 Book 对象，first 与 alias 都保存指向它的引用值。两个变量称为别名。画图时把“变量”和“对象”分开：

first ──┐
        ├──> Book 对象 { title = "新版 Java 学习笔记" }
alias ──┘

若再次执行 alias = new Book()，只会让 alias 改指向新对象，first 仍指向旧对象。

first == alias 比较两个引用值是否指向同一个对象，不比较字段内容。按内容比较需要类定义 equals 契约，留到后续对象方法章节。

4. null 表示当前没有对象引用

Book selected = null;
// System.out.println(selected.title); // NullPointerException

访问 null 引用的实例字段或实例方法会失败。设计 API 时应明确 null 是否允许；若“不存在”是正常业务状态，后续还可学习空集合、Optional 或专门状态对象。

把一个变量设为 null 只断开这一条引用。对象只有在不再可达时才有资格被垃圾回收，何时回收没有保证，也不能用 null 当作手动释放命令。

5. 类把相关数据重新放回一个边界

平行数组按“所有书名、所有作者”组织数据；Book[] 则按“每一本书”组织：

Book[] shelf = new Book[2];
shelf[0] = first;
shelf[1] = new Book();

注意，new Book[2] 只创建两个引用组件，默认都是 null，不会自动创建两本书。

类不只负责把字段装进同一个对象，还能把借阅、归还和校验规则放在字段旁边。下一篇开始给 Book 加行为。

专业速查

术语	精确定义
类	声明类型成员和对象行为的程序结构
对象	类实例或数组；本页主要讨论 Book 类实例
实例字段	每个对象各自拥有的状态
引用变量	保存对象引用值或 null 的变量
别名	多个引用值指向同一对象
身份比较	a == b 检查是否同一对象

离开这一页前

把五条平行数组改画成两个 Book 对象和一个 Book[]，标出数组组件初始为 null。然后分别画出 Book book、new Book()、alias = book 与 alias = new Book()；变量、引用值和对象不要混成一个方框。把变量设为 null 也只断开一条引用，不等于立即回收对象。

→ 下一步：字段、方法与 this

规范入口：JLS §15.9：类实例创建表达式。