Java中Scanner的规范使用、对象初始化与构造器最佳实践

问题剖析：Scanner与重复输入

在java编程中，将scanner对象的实例化以及用户输入操作（如myobj.nextint()）直接放置在类成员变量的初始化表达式中，或者放置在实例初始化块（即不带名称的 {} 代码块）中，是一种常见的误用。当一个类被实例化时，其成员变量的初始化表达式和实例初始化块会在构造器执行之前被执行。这意味着，每当通过new关键字创建一个新的对象实例时，这些代码都会被重新执行一遍。

考虑以下初始代码示例：

import java.util.Scanner;

public class test {

    Scanner myObj = new Scanner(System.in); // 成员变量初始化
    {System.out.print("Enter Carat Value: ");} // 实例初始化块
    int c = myObj.nextInt(); // 成员变量初始化
    // ... 其他成员变量和计算

    public static void main(String[] args) {
        test a = new test(); // 第一次实例化，执行上述代码
        test b = new test(); // 第二次实例化，再次执行
        test c = new test(); // 第三次实例化，再次执行
        // ... 输出
    }
}

在上述代码中，Scanner myObj = new Scanner(System.in);、{System.out.print("Enter Carat Value: ");} 和 int c = myObj.nextInt(); 都属于实例初始化的一部分。因此，当main方法中连续创建a、b、c三个test对象时，这些初始化逻辑会被执行三次。这导致程序会提示用户输入“Enter Carat Value:”三次，并且每次都需要用户输入一个整数，这显然不是预期的行为。

不推荐的做法及其弊端

将I/O操作（如Scanner的读取和System.out.print的输出）直接放在类成员变量的初始化或实例初始化块中，通常被认为是不良的编程实践，主要有以下几点弊端：

1. 行为不可预测性： 对象的创建过程变得复杂且带有副作用。每次创建新对象都会触发I/O，这在大型应用中可能导致难以调试的问题。
2. 资源管理困难： Scanner是一个需要被关闭的资源。如果每次实例化都创建一个新的Scanner，并且没有在适当的时机关闭它们，可能导致资源泄露。
3. 职责混淆： 类的成员变量初始化应该专注于为对象提供初始状态，而不是执行复杂的业务逻辑或I/O操作。将输入/输出逻辑混入其中，违反了单一职责原则。
4. 测试困难： 带有I/O副作用的类难以进行单元测试，因为每次测试都需要模拟用户输入。

尽管可以通过将Scanner声明为static并在main方法中只创建一个对象来部分解决重复输入的问题，但这只是一个权宜之计，并没有从根本上解决将I/O逻辑与对象初始化混淆的问题，也未能充分利用面向对象的特性。

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推荐方案：利用构造器进行初始化与资源管理

在Java中，最佳实践是将对象的初始化逻辑、用户输入以及相关的计算封装在类的构造器中。构造器是专门用于创建对象时执行初始化操作的方法。通过这种方式，我们可以确保初始化逻辑只在对象被创建时执行一次，并且能够更好地管理资源。

以下是采用构造器模式的优化方案：

import java.util.Scanner;

public class Test { // 类名建议首字母大写

    // 1. 声明类属性，不在此处进行复杂初始化
    int c;
    double g, cg, gm, mg;

    // 2. 定义构造器，接收Scanner实例作为参数
    public Test(Scanner myObj) {
        System.out.print("Enter Carat Value: ");
        // 在构造器中进行属性赋值和计算
        this.c = myObj.nextInt(); // 使用this明确是当前对象的c
        this.g = 0.20;
        this.cg = this.c * this.g;
        this.gm = this.cg * 1000;
        this.mg = this.gm * 0.00220462 / 1000;

        // 也可以选择在构造器中直接输出结果，或者将输出逻辑放在其他方法中
        System.out.println("Carats in Grams: " + this.cg);
        System.out.println("Grams in Milligrams: " + this.gm);
        System.out.println("Milligrams in Pounds: " + this.mg);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 3. 在main方法中创建并管理Scanner实例
        Scanner myObj = new Scanner(System.in);

        // 4. 通过调用构造器创建对象，此时会执行构造器中的初始化逻辑
        // 只需要创建一个Test对象，即可完成一次输入和计算
        new Test(myObj); // 或者 Test result = new Test(myObj); 如果需要保存对象引用

        // 5. 使用完毕后关闭Scanner，释放系统资源
        myObj.close();
    }
}

代码解析与最佳实践

1. 属性声明与初始化分离： 在类级别只声明成员变量（int c; double g, cg, gm, mg;），而将它们的具体赋值和计算逻辑放在构造器中。这使得类的结构更清晰。
2. 构造器的作用： public Test(Scanner myObj) 是一个构造器。当main方法中执行new Test(myObj)时，这个构造器会被调用。构造器内部的代码会执行一次，包括提示用户输入、读取值以及进行所有相关的计算和输出。
3. Scanner的传递与管理： Scanner实例在main方法中创建，并作为参数传递给Test类的构造器。这种方式确保了Scanner的生命周期由main方法控制，并且可以确保在程序结束时通过myObj.close()正确关闭，避免资源泄露。
4. 单一职责： Test类负责封装与“克拉值转换”相关的属性和计算逻辑。main方法则负责程序的入口点、Scanner资源的创建和关闭，以及Test对象的实例化。职责分离使得代码更易于理解和维护。
5. 避免在方法外部进行I/O操作： 始终将System.out.print、myObj.nextInt()等I/O操作封装在方法（如构造器、其他业务方法或main方法）内部，而不是直接作为类成员变量的初始化表达式或实例初始化块的一部分。

总结

正确管理Scanner实例和合理组织对象初始化逻辑是Java编程中的重要一环。通过将用户输入和对象属性的赋值逻辑封装在构造器中，并在main方法中统一管理Scanner的创建与关闭，可以有效避免重复输入、资源泄露等问题，同时提升代码的可读性、可维护性和专业性。遵循这些最佳实践，有助于编写出健壮且符合面向对象原则的Java应用程序。

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