疯狂Java程序员的基本素养学习笔记

学习一门技术，就要深入，投身一门职业，就要专注。作为一名Java程序员，不仅要知道怎么去用这些技术、框架，而且要知道这些技术、框架是怎么运行的、怎么实现的。知其然而知其所以然。学习不能浮躁，循序渐进。

一、数组及其内存管理

栈内存、堆内存、方法区

问题:

Java中，声明并创建数组的过程中，内存是如何分配的？

Java数组的初始化方式有哪几种？

基本类型数组和引用类型数组，在初始化时的内存分配机制的区别？

 

数组，复合结构，Java语言的数组变量是引用类型的变量。Java语言是典型的静态语言，Java数组也是静态的，数组初始化之后，所占的内存空间、长度是不可变的，必须经过初始化后才能使用。

• 初始化方式

静态初始化，显示指定每个数组元素的初始值，由系统决定数组长度

动态初始化，只指定数组长度，系统为数组元素分配初始值

注意：静态初始化和动态初始化不能同时使用，即不能同时指定数组的长度和为每个数组元素分配初始值。

Java数组变量是引用类型的变量，数组变量并不是数组本身，它指向堆内存中的数组对象（相当于指针）

 

Java是强类型语言，JavaScript是弱类型语言。

Java程序中的引用变量并不需要经过所谓的初始化操作，需要进行初始化的是引用变量所引用的对象

• 基本类型的数组，数组元素的值直接存储在对应的数组元素中

int [] a;

方法栈中定义一个a数组变量，引用类型的变量，并未指向任何有效的内存，没有真正指向实际的数组对象，因此还不能使用数组对象。

a = new int[]{2,1,3};

静态初始化，系统决定长度，a指向堆内存空间。

注意：所有局部变量都放在栈内存中保存，即存在各自的方法栈内存中。引用类型的变量所引用的对象总是存储在堆内存中。堆内存中的对象通常不允许直接访问。main方法声明的变量都属于局部变量，故都保存在main方法栈区中。

Runtime异常：NullPointerException（空指针异常），当通过引用变量来访问实例属性，或调用非静态方法时，如果该引用变量还未引用一个有效的对象，程序就会引发NullPointerException运行时异常。

• 引用类型数组，数组元素里存储的还是引用，它指向另一块内存，该内存存储了该引用变量所引用的对象

注意：Java语言避免访问堆内存中的数据可以保护程序更加健壮，如果程序直接访问并修改堆内存中的数据，可能会破坏内存中的数据完整性，导致程序Crash。

Java允许将多维数组当成一维数组处理。通过数组的length属性获取数组的长度：前提是把N维数组当成数组元素N-1维数组的一维数组

二、对象及其内存管理

问题：

为什么要创建这么多的实例？

对象创建对系统的开销

Java对象的内存分配机制

可以参考：

http://imtianx.cn/2016/11/19/java%20%E7%9F%A5%E8%AF%86%E4%B9%8B%20%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E5%8F%8A%E5%85%B6%E5%86%85%E5%AD%98%E7%AE%A1%E7%90%86/

Java内存管理

内存分配：特指创建Java对象时JVM为该对象在堆内存中所分配的内存空间

内存回收：当Java对象失去引用，变成垃圾时，JVM的垃圾回收机制自动清理对象，并回收该对象所占用的内存

注意：Java程序依然会有内存泄漏

JVM的垃圾回收机制由一条后台线程完成，非常消耗性能。创建没用的对象，坏处：

不断分配内存使得系统中可用的内存减少

大量已分配内存的回收使得垃圾回收的负担加重

（都会降低程序的运行性能）

• Java程序的变量

成员变量（类体内定义的变量）：非静态变量/实例变量，静态变量/类变量

局部变量：形参、方法内的局部变量、代码块内的局部变量，局部变量的作用时间很短，存储在栈内存中

注意：

static就是一个标志，static只能修饰类里的成员，不能修饰外部类，不能修饰局部变量、局部内部类，static的作用是将实例成员变为类成员

 

Java中定义成员变量时要注意前向引用，同一个JVM中，每个类对应一个Class对象，但每个类可以创建多个Java对象

类也是对象，所有类都是Class的实例。每个类初始化完成之后，系统都会为该类创建一个对应的Class实例，程序可以通过反射获取对应的Class实例。

Person.class;

Class.forName(“Person”);

类的实例也可以访问类变量，这样设计似乎有些不合理。类的对象访问类变量本质也是转换为类访问类变量

• 实例变量的初始化时机（非静态变量）

每次创建Java对象都需要为实例变量分配内存空间，对实例变量执行初始化

1、定义实例变量时指定初始值

2、非静态初始化块中对实例变量指定初始值

3、构造器中对实例变量指定初始值

（第1/2方式比第3方式更早执行，1/2方式执行顺序与源代码中的排列顺序相同）

分析：

double w = 2;

double w;创建Java对象时系统根据该语句为对象分配内存

w = 2;这条语句会在Java类的构造器中执行

• 类变量的初始化时机

每个JVM对一个Java类只初始化一次，为该类的类变量分配内存空间，指定默认值。

1、定义类变量时指定初始值

2、静态初始化块中对类变量指定初始值

（1/2方式的执行顺序与排列顺序相同）

 

创建Java对象时，程序总会依次调用每个父类的非静态初始化块、构造器执行初始化，然后才调用本类的非静态初始化块、构造器执行初始化

 

注意：

super调用用于显示调用父类构造器，this调用用于显示调用本类中另一个重载的构造器。super和this调用都只能在构造器中使用，都必须作为构造器的第一行代码

只能使用其中之一，而且只能最多只能调用一次

• 子类与父类中的实例变量、方法的区别

一个Java对象可以拥有多个同名的实例变量，子类定义的成员变量并不能完全覆盖父类中成员变量

当变量的编译时类型和运行时类型不同时，通过该变量访问引用的对象的实例变量时，该实例变量的值由声明该变量的类型决定

• 父子实例的内存控制

Java继承中对成员变量和方法的处理是不同的。 

当通过变量调用方法时，方法的行为总是表现出它们实际类型的行为，访问它们的所知对象的实例变量时，实例变量的值总是表现出变量所引用类型的行为。（方法可以被重写，变量不存在重写）

当子类使用public访问控制修饰符，父类不使用public修饰符，才可以通过javap看到编译器将父类的public方法直接转移到子类中

子类对象的存储内存中不存在父类对象，只存在一个子类对象，只是保存了它所有父类所定义的全部实例变量。

Java程序中允许某个方法通过return this;返回调用该方法的Java对象，但不能直接使用return super；甚至不允许直接将super当成一个引用变量使用。super关键字本身并没有引用任何对象

1、子类方法不能直接使用return super；允许某个方法通过return this;返回调用该方法的Java对象

2、甚至不允许直接将super当成一个引用变量使用。Super == a;引起编译错误

子类中，一般用super.作为限定来修饰实例变量、方法

 

访问父类的静态变量/类变量，方式

1、使用父类的类名（推荐，代码可读性）

2、使用super.限定来访问

• final修饰符

1、final修饰的变量，赋值后，不能重新赋值

final实例变量：

必须显示指定初始值

三种赋初始值的方式，都会抽到构造器中赋初始值（本质一样）

final类变量：

必须显示指定初始值

只能在定义时、静态初始化块中指定初始值

 

注意：

初始值在编译时就被确定下来，系统不会在静态初始化块中对该类变量赋初始值

 

final修饰符定义“宏变量”，定义时就赋初始值，编译器会把程序中所有用到该变量的地方直接替换成值

对于final实例变量，只有在定义该变量时指定初始值才会有“宏变量”的效果

对于final类变量，只有在定义时指定初始值才有“宏变量”的效果

2、final修饰的方法，不能重写

如果程序需要在匿名内部类中使用局部变量，必须使用final修饰符修饰

在任何内部类中访问的局部变量都应该使用final修饰

此处内部类为局部内部类，局部内部类才可以访问局部变量，普通静态内部类、非静态内部类不可能访问方法体内的局部变量

内部类可能产生隐式的“闭包”，闭包将使得局部变量脱离其所在的方法继续存在

内部类会扩大局部变量作用域的实例

3、final修饰的类，不能派生子类