Java编程思想——初始化与清理

PS：最近一直忙于项目开发..所以一直没有写博客..趁着空闲期间来一发..

学习内容:

1.初始化

2.清理

1.初始化

  虽然自己的Java基础还是比较良好的..但是在解读编程思想的时候还是发现了许多的细节问题自己并没有完全的掌握.既然是研磨,那么就应该更加的细致.

  i.构造方法的重载.

  首先说明一下,为什么构造方法需要重载.

  需要重载的一个重要原因就是,因为我们的构造器只能有一个名字,也就是和类名相同.但是如果我们需要通过不同的方式去构造一个对象的时候我们该如何是好？那么这里就需要通过对构造器的重载来实现.这样就需要多个构造器来实现.首先就是需要一个默认的构造器,然后其他的构造器就需要通过在重载构造器的方式来构造不同的构造器(针对不同的参数).

class Darker{
    private String darker;
    public Darker() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        System.out.println("Default Constructor: "+darker);
    }

    public Darker(String darker){
        this.darker = darker;
        System.out.println("Overload Constructor: "+darker);
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Darker darker = new Darker();
        Darker darker2 = new Darker("darker");
    }
}

这样通过重载构造器.我们就可以通过使用不同的方法对对象进行初始化.那么重载的方法.Java如何知道要走哪个方法去构造一个对象呢？其实不难理解,由于方法名称相同,那么无非就是通过参数的不同来识别.甚至通过参数的顺序也能够调用不同的构造器.不过一般是不推荐这样使用的.

  ii.默认构造器.

  默认构造器被称为无参构造器,作用就是创建一个默认的对象.如果我们的类中没有定义一个默认构造器,那么编译器会自动为我们创建一个默认的构造器.不难发现.我们在写一个class的时候,即使不书写默认构造器,我们仍然可以创建一个普通的对象.

class Darker{
    public String getDarker() {
        return darker;
    }
    public void setDarker(String darker) {
        this.darker = darker;
    }
    private String darker;
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Darker darker = new Darker();
        darker.setDarker("darker");
        System.out.println(darker.getDarker());
    }
}
/**
 *OutPut
 *darker
 */

我们可以看到,我们即使不去定义一个默认构造器去创建对象仍然是没有任何问题的.因为编译器会自动为我们加上一个默认构造器.但是这里有一个陷阱..

package com.thinking.in.java;

class Darker{

    private String darker;

    public Darker(String darker){
        this.darker = darker;
    }

//    public Darker(){
//
//    }

    public String getDarker() {
        return darker;
    }

    public void setDarker(String darker) {
        this.darker = darker;
    }

}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Darker darker = new Darker();
        darker.setDarker("darker");
        System.out.println(darker.getDarker());
    }
}

这个代码和上面的那个区别在于我们定义了一个有参构造器.但是正是由于这个定义,我们就无法使用通过无参构造器去创建一个对象.Darker darker = new Darker(); 这句话连编译都无法通过.直接报错 The constructor Darker() is undefined .也就是我们的无参构造器没有定义.这是什么原因呢？这里的问题就取决于Java的机制.如果我们没有去书写任何一个构造器,那么Java会自动为我们添加上一个默认的构造器,我们可以直接构造对象.但是如果我们定义了一个构造器(注意:有参构造器).那么Java就会明白:你已经定义了一个构造器了,所以你知道自己在做什么.只是忽略掉了默认构造器.这样Java就不会为我们添加默认构造器了.前面一直在说有参,如果我们把默认构造器的注释拿掉,那么我们 Darker darker = new Darker()这句话就不会出错了.

 iii.涉及基本类型的重载

 基本类型的重载涉及的东西并不是很多.只是涉及了两个概念..扩展转型和窄化转型.

 扩展转型:

package com.thinking.in.java;

public class Main {
    void f1(char x) {System.out.print("f1(char) ");}
    void f1(byte x) {System.out.print("f1(byte) ");}
    void f1(short x) {System.out.print("f1(short) ");}
    void f1(int x) {System.out.print("f1(int) ");}
    void f1(long x) {System.out.print("f1(long) ");}
    void f1(float x) {System.out.print("f1(float) ");}
    void f1(double x) {System.out.print("f1(double) ");}

    void f2(byte x) {System.out.print("f2(byte) ");}
    void f2(short x) {System.out.print("f2(short) ");}
    void f2(int x) {System.out.print("f2(int) ");}
    void f2(long x) {System.out.print("f2(long) ");}
    void f2(float x) {System.out.print("f2(float) ");}
    void f2(double x) {System.out.print("f2(double) ");}

    void f3(short x) {System.out.print("f3(short) ");}
    void f3(int x) {System.out.print("f3(int) ");}
    void f3(long x) {System.out.print("f3(long) ");}
    void f3(float x) {System.out.print("f3(float) ");}
    void f3(double x) {System.out.print("f3(double) ");}

    void f4(int x) {System.out.print("f4(int) ");}
    void f4(long x) {System.out.print("f4(long) ");}
    void f4(float x) {System.out.print("f4(float) ");}
    void f4(double x) {System.out.print("f4(double) ");}

    void f5(long x) {System.out.print("f5(long) ");}
    void f5(float x) {System.out.print("f5(float) ");}
    void f5(double x) {System.out.print("f5(double) ");}

    void f6(float x) {System.out.print("f6(float) ");}
    void f6(double x) {System.out.print("f6(double) ");}

    void f7(double x) {System.out.print("f7(double) ");}

    void testConstVal() {
        System.out.print("5: ");
        f1(5);f2(5);f3(5);f4(5);f5(5);f6(5);f7(5);
    }

    void testChar() {
        char x = 'x';
        System.out.print("char: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }

    void testByte() {
        byte x = 0;
        System.out.print("byte: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }

    void testShort() {
        short x = 0;
        System.out.print("short: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }

    void testInt() {
        int x = 0;
        System.out.print("int: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }

    void testLong() {
        long x = 0;
        System.out.print("long: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }

    void testFloat() {
        float x = 0;
        System.out.print("float: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }

    void testDouble() {
        double x = 0;
        System.out.print("double: ");
        f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Main m = new Main();
        m.testConstVal();m.testChar();m.testByte();m.testShort();
        m.testInt();m.testLong();m.testFloat();m.testDouble();
    }
}
/* Output:
5: f1(int) f2(int) f3(int) f4(int) f5(long) f6(float) f7(double)
char: f1(char) f2(int) f3(int) f4(int) f5(long) f6(float) f7(double)
byte: f1(byte) f2(byte) f3(short) f4(int) f5(long) f6(float) f7(double)
short: f1(short) f2(short) f3(short) f4(int) f5(long) f6(float) f7(double)
int: f1(int) f2(int) f3(int) f4(int) f5(long) f6(float) f7(double)
long: f1(long) f2(long) f3(long) f4(long) f5(long) f6(float) f7(double)
float: f1(float) f2(float) f3(float) f4(float) f5(float) f6(float) f7(double)
double: f1(double) f2(double) f3(double) f4(double) f5(double) f6(double) f7(double)
*///:~

上面这段代码其实就涉及到了扩展转型,扩展转型:将存储数据信息量小的类型,转换成存储数据信息量较大的类型.从testConstVal()函数中就可以看出来了.我们传递的int = 5..是个int值常量.在f1()-f4()中都能够找到可以接收int的参数.但是在f5()-f7()中就无法找到能够接收int类型的函数,那么这里就会使用到扩展转型.将int = 5提升为long,float,double.因为扩展转型是不存在数据信息丢失的问题.因此这种转化是相对安全的.这里有一个特例,针对char类型,如果没有找到与char类型匹配的函数,会直接将char转化成int类型.

 窄化转型:

public class Main {

     void f1(char x) { System.out.print("f1(char)"); }
     void f1(byte x) { System.out.print("f1(byte)"); }
     void f1(short x) { System.out.print("f1(short)"); }
     void f1(int x) { System.out.print("f1(int)"); }
     void f1(long x) { System.out.print("f1(long)"); }
     void f1(float x) { System.out.print("f1(float)"); }
     void f1(double x) { System.out.print("f1(double)"); }

     void f2(char x) { System.out.print("f2(char)"); }
     void f2(byte x) { System.out.print("f2(byte)"); }
     void f2(short x) { System.out.print("f2(short)"); }
     void f2(int x) { System.out.print("f2(int)"); }
     void f2(long x) { System.out.print("f2(long)"); }
     void f2(float x) { System.out.print("f2(float)"); }

     void f3(char x) { System.out.print("f3(char)"); }
     void f3(byte x) { System.out.print("f3(byte)"); }
     void f3(short x) { System.out.print("f3(short)"); }
     void f3(int x) { System.out.print("f3(int)"); }
     void f3(long x) { System.out.print("f3(long)"); }

     void f4(char x) { System.out.print("f4(char)"); }
     void f4(byte x) { System.out.print("f4(byte)"); }
     void f4(short x) { System.out.print("f4(short)"); }
     void f4(int x) { System.out.print("f4(int)"); }

     void f5(char x) { System.out.print("f5(char)"); }
     void f5(byte x) { System.out.print("f5(byte)"); }
     void f5(short x) { System.out.print("f5(short)"); }

     void f6(char x) { System.out.print("f6(char)"); }
     void f6(byte x) { System.out.print("f6(byte)"); }

     void f7(char x) { System.out.print("f7(char)"); }

     void testDouble() {
       double x = 0;
       System.out.print("double argument:");
       f1(x);f2((float)x);f3((long)x);f4((int)x);
       f5((short)x);f6((byte)x);f7((char)x);
     }

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Main m = new Main();
        m.testDouble();
    }
}
/* Output:
double argument:f1(double)f2(float)f3(long)f4(int)f5(short)f6(byte)f7(char)*///:~

我们可以看到,我们这次针对double = 0 这个常量进行测试,从f2()-f7()就无法找到与double请求参数所匹配的函数.这里就涉及到了窄化转型.由于没有合适的类型,因此只能将double进行窄化转型,转为float,long,int以此类推.因为我们如果想要函数正常运行,就必须使用窄化转型,否则就会报错.但是窄化转型会将存储数据信息量大的类型转化成存储数据信息小的类型.这样就很容易导致数据信息丢失的情况.因此一般情况下是不推荐的.

 iv.成员初始化

 成员初始化没有什么过多可说的,我们只需要知道.在我们定义局部变量的时候,在定义的同时需要进行初始化操作,否则我们是无法使用当前的局部变量的.但是如果我们在一个类中定义了成员变量,那么我们可以在定义的时候不去进行初始化操作,Java会自动的帮我们执行初始化的操作.

//函数中的局部变量如果在定义的时候没被初始化,会出现异常.
void f(){
   int i;
   i++;  //Error
}
//类中的成员变量,在被定义的时候就被初始化了.
public class Main {
    private int dint;
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(new Main().dint);  //init 0
    }
}

  v.静态数据的初始化

 针对静态数据,还是有一些东西需要注意的,我们都知道静态数据在内存单元中只占用一块存储区域,无论有多少个对象创建.是一个作用于域范围的变量.无法当做局部变量去看待.并且当静态数据一旦被初始化之后,后续就不会再次执行初始化的操作.

class Static{
    public Static() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }

    public void Print(){
        System.out.println("Static");
    }
}
class TestStatic{
    static Static s = new Static();
    public TestStatic() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        s.Print();
        s1.Print();
    }
    static Static s1 = new Static();
}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        new TestStatic();
    }
}

总结一下对象初始化的过程.比如说有一个类.那么对象被创建之前,JVM首先会找到类的指定路径.定位.class文件(字节码文件).然后JVM将.class文件装载.这时有关当前类的静态初始化操作将全部完成.(静态初始化只在Class对象首次加载的时候执行一次).当我们去new对象的时候,JVM会在堆区中开辟一块内存,内存首先被清0,然后将类中所有的变量进行初始化.最后执行构造方法.

2.清理/垃圾回收

  初始化涉及的内容并不是特别的多,并且相对而言也比较的简单,清理才是需要重点掌握的地方.

  为什么需要垃圾回收,垃圾回收是针对内存而言的,之所以进行垃圾回收是针对某块内存已经不再进行使用的时候,那么这块内存中的数据就要被回收,也就被称为所谓的"垃圾".但是回收并不是时时刻刻都在调用的.因为GC的使用也会耗费一定的资源.并且我们还需要明确一点就是，垃圾回收并不能保证一定会被运行.因为它所针对的是内存空间是否充足.

  i.finalize()函数.

  在读编程思想的时候看到了这个方法,虽然知道,但是一直也不明确这个方法具体用在什么地方.什么时候调用.简单的说一下.

  首先finalize()函数是针对一种"特殊"的方式为某个对象申请了一块特殊的内存空间.由于GC只知道释放由new方式创建的对象.因此如果我们使用了一种特殊的方式为某个对象申请了一块特殊的内存空间.就需要使用finalize()函数执行清理.

  我们都知道Java是使用new去创建对象的,那么这种特殊的方式到底是怎样的？这种特殊的方式可能是在分配内存的时候使用了C语言的方式为对象分配了内存,而不是Java通常的方式,这种方式发生在使用"本地方法"的时候发生的,也就是Java中的native方法,通过JNI与C/C++进行交互,那么本地方法就由C/C++来执行了,那么C语言分配内存的方式是通过使用malloc()方法来分配内存的.那么使用malloc()方法分配内存空间之后,在不使用的时候需要使用free来进行释放,如果我们没有去调用free函数去释放内存,那么这块内存将一直不会被释放,也就导致了内存泄漏,因为free是C/C++中才有的方法,因此我们如果想使用free就需要通过使用finalize()中用本地方法进行调用.

  因此在垃圾清理的时候我们是不能指望使用finalize()函数的.那么垃圾回收就需要使用到我们熟悉的东西了.

  ii.Garbage Collection(GC)

  垃圾回收器.概念相比大家都非常熟悉,在这里不进行多余的说.具体要说的是它的工作原理.

  GC的工作原理:

  对于工作原理就不得不说说引用计数法：

  比如说没个对象都有一个计数器,当对象被创建的时候,计数器的数值设置为1,当我们不再使用这个对象的时候,对象已经离开了作用域或者是null的时候,计数器的数值设置为0,然后垃圾回收期在所有的对象列表上进行遍历,然后将计数器为0的对象进行回收,是不是感觉这样的设计还是比较合理的呢？但是其实这种设计是有很大的缺陷的.如果我们的对象之间存在循环调用.那么就会出现,对象应该被回收,但是计数器却不为0的情况.针对这种情况需要具体说一下了.

  引用计数法虽然常用在解释垃圾收集的方式,但是没有一个JVM是使用这种算法的.

public class GcDemo {

    public static void main(String[] args) {
        GcObject obj1 = new GcObject(); //Step 1
        GcObject obj2 = new GcObject(); //Step 2

        obj1.instance = obj2; //Step 3
        obj2.instance = obj1; //Step 4

        obj1 = null; //Step 5
        obj2 = null; //Step 6
    }
}

class GcObject{
    public Object instance = null;
}

我们来看一下上面这个例子,如果使用引用计数法会导致什么问题.

  1：GcObject实例1的引用计数加1，实例1的引用计数=1；

  2：GcObject实例2的引用计数加1，实例2的引用计数=1；

  3：GcObject实例2的引用计数再加1，实例2的引用计数=2；

  4：GcObject实例1的引用计数再加1，实例1的引用计数=2；执行到4，则GcObject实例1和实例2的引用计数都等于2。

  5：栈帧中obj1不再指向Java堆，GcObject实例1的引用计数减1，结果为1；

  6：栈帧中obj2不再指向Java堆，GcObject实例2的引用计数减1，结果为1。到此，发现GcObject实例1和实例2的计数引用都不为0，那么如果采用的引用计数算法的话，那么这两个实例所占的内存将得不到释放，这便产生了内存泄露。

  执行完5-6步的结果如下.

  这样引用计数算法在JVM是没有办法得到应用的.因此JVM采用另一种模式的算法来解决这样情况的发生.

   可达性算法:

   现如今的Hotspot 中的minor GC就是使用这种算法.其中的核心就是图论.图中可以到达的对象就是活对象,无法到达的对象就应该被回收.这种算法有点类似于BFS算法(即:广度优先搜索遍历).从根节点出发.遍历整个图中的所有节点.能够到达的对象即构成连通的,不能到达的地方为不通的.知道BFS算法的应该都特别的清楚.不过minor GC使用的是Cheney算法的变种.根节点为GC Roots并且可以有多个.这些节点被存储在一个队列当中.然后开始遍历整个图.遍历到的对象就是活的.遍历不到的就需要回收.

   GC Roots可以使本地方法栈中JNI所引用的对象，虚拟机栈的栈帧局部变量所引用的对象，以及方法区中静态变量或者常量所引用的对象.

  reference1->对象实例1；reference2->对象实例2；reference3-> 对象实例4；reference3->; 对象实例4 ->对象实例6；

  可以得出对象实例1、2、4、6都具有GC Roots可达性，也就是存活对象，不能被GC回收的对象。而对于对象实例3、5直接虽然连通，但并没有任何一个GC Roots与之相连，这便是GC Roots不可达的对象，这就是GC需要回收的垃圾对象。回过头来看看最前面的实例，GcObject实例1和实例2虽然从引用计数虽然都不为0，但从可达性算法来看，都是GC Roots不可达的对象。总之，对于对象之间循环引用的情况，引用计数算法，则GC无法回收这两个对象，而可达性算法则可以正确回收。   

  最后介绍一下堆区:因为对象的内存分配都是在堆区当中的.堆区的结构如下:

  堆区的结构如上图.所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配，堆被划分为新生代和旧生代，新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区，最后Survivor由FromSpace和ToSpace组成，结构图新生代。新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn来控制，也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例。旧生代用于存放新生代中经过多次垃圾回收 (也即Minor GC) 仍然存活的对象.也就是经过Cheney变种算法从From区拷贝到堆区的对象.这就是GC的垃圾回收机制.

  Java的垃圾回收器被称为自适应的,分带的,停止-复制，标记-清扫式垃圾回收器.其原因在于他的工作方式,所谓的自适应是它可以根据不同方式切换到不同的工作状态.分代表示在执行停止-复制状态的时候,不同的内存块会有不同的代数来判断当前的对象是否存活.所谓的自适应的状态就表示停止-复制和标记-清扫的状态的切换.至于什么是停止-复制，清扫-标记这两个概念我就不进行多说了,Java编程思想上给了明确的概念.