在Java中，为什么实例变量有默认值？

Question

为什么在Java中，在类中声明的变量有默认值，而在方法内部声明的变量（被称为“局部变量”）却没有默认值呢？

例如：

class abc
{
   int a;

   public static void main(String ss[])
   {
        int b;

          abc aa=new abc();
          System.out.println(aa.a);
          System.out.println(b);
    }
 }

在上面的例子中，变量 a 的默认值为0，但变量 b 会出现错误，因为它可能未被初始化。

- Shikhil Bhalla

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int a 实际上有一个默认值为 0。 - FThompson

对象的整个内存块总是填充为零，这就是为什么对象中的所有变量默认为0。b是一个局部变量，在那部分代码中没有被初始化。当赋值时，它会被初始化。 - x4rf41

但是为什么变量y和b没有默认值呢？ - Shikhil Bhalla

与a不同，b在栈中分配，出于性能考虑，它没有被清零。（更准确地说：实现不需要将其清零，因为这会限制实现的性能而带来很少的好处） - kiheru

请使用大写 -- 我再也不会编辑你的帖子了。 - Dexygen

Answer 1

所有成员变量必须加载到堆中，因此在创建类的实例时必须使用默认值进行初始化。对于局部变量，在Java 7之前它们不会加载到堆中，而是存储在堆栈中，直到被使用，因此我们需要显式地初始化它们。现在，“Java Hotspot服务器编译器”执行“逃逸分析”，并决定将一些变量分配到堆栈而不是堆中。

- Ashwani

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本地变量加载到堆中？你注意到 OP 正在谈论一个原始类型 int 吗？o.O - Bruno Reis

是的，那不是堆，而是栈。 - Ashwani

但在Java 7之前，局部变量存储在堆栈上，实例变量存储在堆上。 - Ashwani

我认为这里存在一个巨大的误解。我并不是特别谈论Java 7或逃逸分析。哦，随便了。我放弃了，希望人们不会感到困惑。 - Bruno Reis

“在Java 7之前，将它们加载到堆栈中而未使用是没有意义的”，“因此我们需要显式初始化它们”是一个“非因果关系”。这里实际上没有回答问题。前两个句子只是重申了问题，其余部分只是一堆混乱的废话。最后一句话是无关紧要的。@BrunoReis 我完全同意。 - user207421

Answer 2

局部变量初始化

在方法和块中声明的变量被称为局部变量。当在方法调用时创建局部变量时，它们不会被初始化。因此，在使用局部变量之前必须显式地进行初始化。否则，当包含该方法或块被执行时，编译器将标记其为错误。

例如：

public class SomeClassName{

public static void main(String args[]){
int total;
System.out.println("The incremented total is " + total + 3); //(1)
}
}

编译器在(1)处的println语句中使用的局部变量total可能未初始化。 在使用前初始化局部变量total可以解决这个问题：

public class SomeClassName{

public static void main(String args[]){
int total = 45; //Local variable initialized with value 45 System.out.println("The incremented total is " + total+ 3); //(1)
}
}

字段初始化

如果在声明变量或初始化块中没有提供初始化，则该实例或静态变量会隐式地被初始化为其类型的默认值。每当从类创建对象时，实例变量将被初始化为其类型的默认值。 当加载类时，静态变量将被初始化为其类型的默认值。

- Dileep

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但问题仍然没有得到解答。即使局部变量存储在堆栈上，为什么它们不被分配默认值。 - Ankur Shanbhag

请参阅Java语言规范：http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-4.html#jls-4.12.5 引用：“局部变量（§14.4，§14.14）在使用之前必须明确地赋值，可以通过初始化（§14.4）或赋值（§15.26）的方式进行验证，以符合明确赋值规则（§16）的规定。” - Robert M.

@Ankur 看看最后一部分---字段初始化 - Dileep

Answer 3

作为局部变量分配在堆栈上，当局部变量被赋值时，内存块会被分配给它。

以简单的例子为例。

class Abc {
   int i = -111;
   int e;

   int doSomething() {
        int a = 10;
        int b = a + i;    
        int c = b + 100;

        Abc d = new Abc();

        e = b + c + d.a;

        return e + 1000;
    }
 }

并且从 javap -c Abc 得到的字节码

Compiled from "Abc.java"
class Abc {
  int i;
  int e;

  Abc();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: aload_0
       5: bipush        -111
       7: putfield      #2                  // Field i:I
      10: return

  int doSomething();
    Code:
       0: bipush        10
       2: istore_1
       3: iload_1
       4: aload_0
       5: getfield      #2                  // Field i:I
       8: iadd
       9: istore_2
      10: iload_2
      11: bipush        100
      13: iadd
      14: istore_3
      15: new           #3                  // class Abc
      18: dup
      19: invokespecial #4                  // Method "<init>":()V
      22: astore        4
      24: aload_0
      25: iload_2
      26: iload_3
      27: iadd
      28: aload         4
      30: getfield      #2                  // Field i:I
      33: iadd
      34: putfield      #5                  // Field e:I
      37: aload_0
      38: getfield      #5                  // Field e:I
      41: sipush        1000
      44: iadd
      45: ireturn
}

当调用一个方法时，会在堆栈中分配一个名为current frame的内存空间。

如果仔细观察，即使是int a=-111;这样的赋值也发生在隐式初始化函数Abc()中！

       int a = -111;

       5: bipush        -111
       7: putfield      #2                  // Field a:I

作为字段变量，如果未被赋值，则其为原始类型时将为0，或者是对象引用时将为null。

如果您查看doSomething()函数。

        int a = 10;
        0: bipush        10

为了使用本地变量，需要将初始值推入堆栈，例如10。如果没有这个“push”[初始化]，a的值对于后续语句是不可访问的（因为该值不在堆栈上）。一旦将值推入堆栈，就可以在堆栈上执行其他操作，如iadd istore等。

下面的语句实际上在堆空间上创建一个对象并调用init方法。这是未初始化变量（如“e”）获得默认值的地方

      15: new           #3                  // class Abc
      18: dup

我将更进一步的字节码比较留给你处理 ;) 但我希望这很明显

- Prashant Bhate

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下定决心。局部变量的“内存块”要么在分配值时分配，要么在进入方法时分配。不可能同时进行。ipush语句将值10推入堆栈槽中，紧随其后的'istore'指令将其存储到a的堆栈槽中。推送操作并不会“创建”a。 - user207421

Answer 4

简而言之：这更多或少是一个任意选择

如果你问我，Java为实例变量设置默认值是一个错误。编译器应该强制程序员在使用之前初始化它，就像对于局部变量的情况一样。

默认值背后的理念是安全性。当一个对象被实例化时，将为该对象分配一块内存，其中包含实例变量指向的位置等信息。Java设计者决定用零和null来清除这部分内存。这样，您永远不会读取到在对象分配之前存在的垃圾数据。他们本可以强制初始化；这个选择并没有什么根本性的东西。这可能使实现变得容易，并且对Java的设计者来说足够有意义。

对于局部变量，设计者选择强制初始化（或者也许更准确地说，当局部变量只被声明时，他们选择不进行任何初始化，因此编译器最合乎逻辑的行为是在使用之前强制初始化变量）。

- Enno Shioji

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编译器无法知道实例成员在赋值之前是否被使用。编译器不知道类的哪个方法会首先被调用。另一方面，对于方法的相同分析是可以进行的，因为只有一个入口点。 - user207421

@EJP Kotlin似乎做得相当不错... - Enno Shioji

Java不需要那么聪明。 - weakish