Java技术基础——Java编程思想学习小节（一）

Java编程思想学习小节（一）

前言：由于最近在找工作，将《Java编程思想》这一经典书籍翻阅一番，回顾其中关键和精彩之处总结出来做个记录，并查阅相关资料进行扩展，供日后参考。如有理解错误，请不吝赐教。（从该书第5章开始）

第五章 初始化与清理

1. 函数重载

甚至参数的顺序不同，也足以区分两个方法。不过，一般情况下别这么做，因为这会使代码难以维护。
对于基本类型的重载，常数整数值会被当做int型处理；如果实际参数的数据类型小于形式参数的数据类型，实际数据类型就会被提升一级，对于char型会被直接提升到int型；如果传入的实际参数类型大于形式参数类型，就得通过类型转换来执行窄化（这个词翻译的有点别扭）转换，否则编译器会报错。

2. 构造器

如果你的类中没有写构造器，编译器会自动帮你创建一个默认构造器。
对于A a = new A(); a.fun(1); 编译器会暗自把所操作对象的引用作为第一个参数传递给func，像这样：A.fun(a, 1); this关键字只能在方法内部使用，表示对调用方法那个对象的引用。
this关键字的几个作用：作为返回值实现级联操作；传递给其他对象进行一些操作；在构造器中调用其他的构造器；区分参数名称和数据成员的名称。注意：不能用this调用两个构造器，必须将构造器调用置于最起始处。
static方法就是没有this参数的方法。在static方法内部不能调用非静态方法，反过来可以。提供static方法的一个原因是Java中禁止全局方法。

3. 清理和垃圾回收

finalize方法存在的原因：并非使用new获得了一块内存，由于垃圾回收器只知道释放那些经由new分配的内存，因此它不知道如何释放。对此，Java允许在类中定义一个finalize方法。其工作原理假定（原书这么写的，为啥呢？待考，初步理解参照后面论述）是这样：在垃圾回收器回收一个对象之前，调用finalize方法，在下一次垃圾回收时才会真正释放对象的内存。
注意：对象可能不被垃圾回收（一个对象引用被置为null时，参考资料3）；垃圾回收不等于析构（因为析构可能做一些清理工作，而在Java中你需要在回收前自己去做）。
垃圾回收只与内存有关，对于与垃圾回收有关的任何行为来说（尤其是finalize方法）也必须同内存及其回收有关。
finalize方法的作用：Java支持本地方法，即调用非Java代码的方式。也许在非Java代码中调用了C函数malloc分配了内存，除非调用了free函数，否则这部分内存无法释放，这时可以在finalize方法中通过本地方法调用free函数。Java不保证finalize方法被完整地执行（再次参考资料3），在最终一定会被执行，要看JVM如何调度。
如何清理：如果希望进行除释放内存以外的清理工作，还是得明确调用某个恰当的Java方法。将执行清理的方法放入finally块中，防止由于出现异常而得不到调用。无论是垃圾回收还是finalize，都不保证一定会发生。如果JVM并未面临内存耗尽的情形，它是不会浪费时间去执行垃圾回收的。虽然finalize不能保证调用，但可以最终来验证一些对象的终结条件，书上有一个例子：

  class Book{boolean checkedOut = false;Book(boolean checkOut){checkedOut = checkOut;}void checkIn(){checkedOut = false;}protected void finalize(){if(checkedOut)System.out.println("Error: checked out");try {super.finalize();} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();}}}public class CH5 {/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubBook novel = new Book(true);novel.checkIn();new Book(true);System.gc();}  }

finalize中检查如果有book没有checkIn，则报错。finalize最终会发现这样的问题。

垃圾回收工作原理：垃圾回收可以提高对象创建的速度。Java的堆指针只是简单地移动到尚未分配的区域，其效率比得上C++在栈上分配空间的效率。垃圾回收器一面回收空间，一面使堆中对象紧凑排列，实现了一种高速的、有无限空间可供分配的堆模型。

引用计数器：垃圾回收器会在含有全部对象的列表上进行遍历，发现某个对象的引用计数为0时，就是释放对象空间。缺陷是如果对象之间存在循环引用，则无法回收。这种方法很少使用在JVM中。

追溯引用：思想是对任何正在使用的对象，一定能追溯到其存活在堆栈或静态存储区之中的引用。如果从堆栈或静态存储区开始，遍历所有的引用，就能找到所有正在使用的对象，对于每个发现的引用，必须继续追踪此对象包含的所有引用，直到所有能访问到的引用都被访问为止。循环引用但没有使用的对象不会被发现，也就被回收了。

复制式回收：停止-拷贝，先暂停程序，将所有活对象从当前堆复制到另一个堆，没有复制的被回收。新堆里对象紧密排列，指向这些对象的引用要被修正。这种机制效率很低：两个堆的空间复杂度较高；垃圾很少时，复制是浪费时间。解决后者的方案：使用标记-清扫技术。

标记-清扫：这是一种比较自然的方式。遍历所有引用时，不做任何清扫，只是将对象做个标记。然后将未标记的对象释放，没有复制过程。缺点是剩下的空间是不连续的，分配效率较低。垃圾回收器可以选择性地整理剩余空间。标记-清扫也需暂停程序。

自适应分代技术：作为前面技术的结合，有一种自适应技术。内存分配以较大的块为单位。对于停止-复制来说，可以向废弃的块中复制对象，而不是都复制到新的堆中。块的代数是指经历垃圾回收的次数，代数越多，在内存中的时间越长。根据参考资料3的说法，堆被分为三部分：年轻代、成熟代和永久代。其中永久代部分存放的是class对象，这些对象永远不会被垃圾回收。前两者中的对象会被垃圾回收。年轻代又进一步分为三部分：伊甸园区、from区和to区。伊甸园区存放上次垃圾收集后新建的对象；From和To区就对应停止-拷贝中的旧堆和新堆。当新建对象很多导致伊甸园区装满时，触发停止-拷贝过程，将伊甸园区和from区中的不可达对象拷贝到to区，同时清空伊甸园和from区，此时from区变为to区，而to区则成为新的from区。如果to区装满，则将一部分年代较久的对象放入成熟代，代数足够久远的对象也会被放入成熟代。如果连成熟代也装满，这是对象都较为稳定，就触发标记-清扫机制，对成熟代的对象进行回收。这就是所谓的自适应的过程。

即时编译技术的优化：即时编译技术可以把程序全部或部分翻译成本地机器码。当将某个类的字节码装入内存后，可以即时编译所有代码，但这样做很耗时，并且增加了可执行代码的长度，导致页面调度，从而降低程序速度。因此，可以采用惰性评估（lazy evaluation）法，即时编译器只在必要时才编译代码。

关于分代回收，《疯狂Java》一书4.3节有如下论述：垃圾回收器会根据不同代的特点采用不同的回收算法，从而充分利用各种回收算法的优点。分代回收策略基于两个事实：1. 绝大数对象不会被长期引用，这些对象在年轻时就被回收。2. 很旧的对象和很新的对象之间很少存在相互引用的情况。由于第一点，垃圾回收时年轻代中处于可达的对象不会很多，复制成本就不会很大，因此对年轻代采用停止-复制算法。对于一些较大的对象，可直接放入成熟代。由于成熟代中的对象都存活很长时间，因此垃圾回收的频率无需太高，且随着时间流逝，成熟代中的对象会越来越多。这是采用标记-清除算法可以避免大量对象复制，也不太可能产生大量碎片。

当年轻代内存快用完时，垃圾回收机制会高频地对其进行垃圾回收，称为次要回收（minor collection）；当成熟代内存快要用完时，会触发全回收，即两种代的内存都要回收，称为主要回收（major collection）。

4. 初始化

Java尽量保证成员在使用前被初始化，方法中的变量如果不初始化，会报编译错误。而类的数据成员会指定一个默认的初始值。

构造器初始化的动机是使不同对象可以有不同的初始值。

在类的内部，变量定义的顺序决定了初始化的顺序。初始化在构造器执行之前就进行。

静态数据的初始值与普通数据无区别，但不能用于局部变量，只能用于定义字段数据。

静态对象只有在第一次创建对象（构造器其实也是静态方法）或者第一次访问静态数据时才会初始化且只有一次（静态块也是如此）。初始化的顺序是先静态对象，后非静态对象。

数组声明时这两种写法等效：int[] a1 和 int a1[]。编译器不允许指定数组的大小。数组的创建是运行时进行的。

利用花括号初始化数组时有一个细节，最后一个元素后面的逗号是可选的，不一定要去掉，目的是维护长列表更容易。

Java支持方法的可变参数列表，如：

static void printArray(Object ... args){}

对args参数可以进行foreach式的访问，像一个数组那样。实际上，编译器会将传入的参数转换为数组的一个元素。如果传入的参数本身就是一个数组，也不会出错，不需要转换罢了。另外，可以传入0个参数（args的length为0），且参数列表类型可以是基本类型，这表明可变参数列表不依赖于自动包装机制。

注意，应该总是在重载方法的一个版本上使用可变参数列表，或者压根不用。参考105页程序举例。

枚举对象可以在switch中使用。

参考资料：

1. Java编程思想第5章——初始化与清理

2. 疯狂Java

3. Java进阶10 内存管理与垃圾回收

4. Java的垃圾回收机制浅析