《Java 核心技术卷 Ⅰ》P248

在 Java 中，System.out 之所以是一个对象，是因为它是 System 类的一个静态成员变量，且该变量指向一个具体的实例对象（类型为 PrintStream）。以下是详细解释：

1. System 类的设计

  • System 类是 java.lang 包中的一个工具类，用于提供标准输入、输出和错误流。

  • 它的关键成员如下：

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    public final class System {
        public static final InputStream in;  // 标准输入
        public static final PrintStream out; // 标准输出
        public static final PrintStream err; // 标准错误
        // ... 其他方法
    }

  • out 是 System 类的一个静态（static）成员变量，类型为 PrintStream。

2. 为什么 out 是一个对象？

  • PrintStream 是一个类，它封装了输出流的功能（例如 println()、print() 等方法）。
  • System.out 是 PrintStream 类的一个实例对象，由 Java 虚拟机（JVM）在启动时初始化并绑定到操作系统的标准输出（通常是控制台）。
  • 你可以将 System.out 理解为一个全局的、预先创建好的 PrintStream 对象，用于向控制台输出内容。

3. 对象的初始化

  • 在 JVM 启动时，System 类的静态成员（in、out、err）会被初始化：

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    // 伪代码：JVM内部的初始化逻辑
    public class System {
        public static final PrintStream out = new PrintStream(...); // 绑定到系统标准输出
    }

  • 这个初始化过程由 JVM 底层完成，开发者无需手动创建。

4. 为什么设计成对象？

  • 封装性：PrintStream 类封装了输出流的底层细节（如缓冲、字符编码等），通过对象的方法（如 println()）暴露功能。

  • 灵活性：理论上可以重定向 System.out 到其他输出目标（例如文件），只需替换其指向的 PrintStream 对象：

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    // 将标准输出重定向到文件
    System.setOut(new PrintStream("output.txt"));

  • 面向对象特性：通过对象调用方法（如 System.out.println()）符合 Java 的面向对象设计原则。