《Java编程思想》笔记——初始化与清理

1.Java类的初始化顺序

对象的创建过程：

1. 即使没有显式地使用static关键字，构造器实际上也是静态方法。因此，首次创建类型的对象时，或者静态方法/静态字段首次被访问时，Java解释器必须查找类路径，以定位.class文件。
2. 然后载入.class，有关静态初始化的所有动作都会执行。因此，静态初始化只在Class对象首次加载的时候进行一次。
3. 当创建对象时，首先将在堆上为对象分配足够的存储空间。
4. 这块存储空间会被清零，这就自动为对象中所有的基本数据类型都设置了默认值，而引用则被设置成了null。
5. 执行所有出现于字段定义处的初始化动作。
6. 执行构造器。

初始化规则：

1. 在一个类中，初始化顺序由变量在类中的声明定义顺序决定，成员变量的初始化发生在方法调用之前，包括构造方法；
2. 静态变量的初始化发生在需要使用的时候，一旦被初始化之后，静态变量就不会再初始化；
3. 静态初始化块和静态变量类似的执行也在构造方法之前，并且仅执行一次；
4. 动态初始化块(与静态初始化块类似，只是没有static关键字，即放在一对大括号中的代码块)在静态初始化块初始化结束后执行，动态初始化块每次创建新对象都会初始化一次；
5. 基类的构造器总是在导出类的构造过程中被调用，而且按照继承层次逐渐向上链接，以使每个基类的构造器都能得到调用；

综述，类的初始化顺序依次为：

1. 父类的静态变量/静态初始化块；
2. 子类类的静态变量/静态初始化块；
3. 父类的动态初始化块、成员变量初始化；
4. 子类的动态初始化块、成员变量初始化；
5. 父类的构造方法；
6. 子类的构造方法；

2.java中5个存放数据的地方：

1. 寄存器(Registers)：位于CPU内部，是速度最快的存储区，但是数量和容量有限。在java中不能直接操作寄存器。

2. 栈(Stack)：栈位于通用随机访问存储器 (General random-access memory，RAM，内存) 中，通过处理器的栈指针访问，栈指针从栈顶向栈底分配内存，从栈底向栈顶释放内存。栈是仅次于寄存器的速度第二快的存储器，在java程序中，一般的8种基本类型数据和对象的引用通常存放在栈内存中，不通过new关键字的字符串对象也是存放在栈的字符串池中。栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。

3. 堆(Heap)：也是位于通用随机访问存储器 (General random-access memory，RAM，内存) 中的共享内存池。Java的堆是一个运行时数据区，类的对象从中分配空间，凡是通过new关键字创建的对象都存放在堆内存中，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。

4. 常量存储器(Constant storage)：java中的常量是存放在系统内嵌的只读存储器中(read-only memory,ROM)的。

5. 非RAM存储器(Non-RAM storage)：对于流对象和持久化对象，通常存放在程序外的存储器，如硬盘。

3.java中的终结处理

Java中没有像C/C++的析构函数，用来销毁不用的对象释放内存空间，只有以下三个方法用于通知垃圾回收器回收对象：

1. finalize()只是通知JVM的垃圾收集器当前的对象不再使用可以被回收了，但是垃圾回收器根据内存使用状况来决定是否回收。
   finalize()最有用的地方是在JNI调用本地方法时(C/C++方法)，调用本地方法的析构函数消耗对象释放函数。
2. System.gc()是强制进行终结动作，显式通知垃圾回收器释放内存，但是垃圾回收器也不一定会立即执行，垃圾回收器根据当前内存使用状况和对象的生命周期自行决定是否回收。
3. RunTime.getRunTime().gc()和System.gc()类似。

注意：这三个函数都不能保证垃圾回收器立即执行，推荐不要频繁使用。
垃圾回收器只知道释放那些经由new分配的内存，并且仅仅在程序濒临存储空间用完才会释放。

4.垃圾回收器原理：

1. 引用计数(ReferenceCounting)垃圾回收算法：
   一种简单但是速度较慢的垃圾回收算法，每个对象拥有一个引用计数器(Reference Counter)，当每次引用附加到这个对象时，对象的引用计数器加1。当每次引用超出作用范围或者被设置为null时，对象的引用计数器减1。垃圾回收器遍历整个对象列表，当发现一个对象的引用计数器为0时，将该对象移出内存释放。

• 引用计数算法的缺点是，当对象环状相互引用时，对象的引用计数器总不为0，要想回收这些对象需要额外的处理。
• 引用计数算法只是用来解释垃圾回收器的工作原理，没有JVM使用它实现垃圾回收器。
• 引用计数的改进算法：
  任何存活的对象必须被在静态存储区或者栈(Stack)中的引用所引用，因此当遍历全部静态存储区或栈中的引用时，即可以确定所有存活的对象。每当遍历一个引用时，检查该引用所指向的对象，同时检查该对象上的所有引用，没有引用指向的对象和相互自引用的对象将被垃圾回收器回收。

2. 暂停复制(stop-and-copy)算法：
   垃圾回收器的收集机制基于：任何一个存活的对象必须要被一个存储在栈或者静态存储区的引用所引用。
   暂停复制的算法是：程序在运行过程中首先暂停执行，把每个存活的对象从一个堆复制到另一个堆中，已经不再被使用的对象被回收而不再复制。
   暂停复制算法有两个问题：

• 第一个问题是必须要同时维护分离的两个堆，需要程序运行所需两倍的内存空间。JVM的解决办法是在内存块中分配堆空间，复制时简单地从一个内存块复制到另一个内存块；

• 第二个问题是复制过程的本身处理，当程序运行稳定以后，只会产生很少的垃圾对象需要回收，如果垃圾回收器还是频繁地复制存活对象是非常低性能的。JVM的解决方法是使用一种新的垃圾回收算法——标记清除(mark-and-sweep)。
  一般来说标记清除算法在正常的使用场景中速度比较慢，但是当程序只产生很少的垃圾对象需要回收时，该算法就非常的高效。

3. 标记清除(mark-and-sweep)算法：
   和暂停复制的逻辑类似，标记清除算法从栈和静态存储区开始追踪所有引用寻找存活的对象，当每次找到一个存活的对象时，对象被设置一个标记并且不被回收，当标记过程完成后，清除不用的死对象，释放内存空间。
   标记清除算法不需要复制对象，所有的标记和清除工作在一个内存堆中完成。
   注意：SUN的文档中说JVM的垃圾回收器是一个后台运行的低优先级进程，但是在早期版本的JVM中并不是这样实现的，当内存不够用时，垃圾回收器先暂停程序运行，然后进行垃圾回收。

4. 分代复制(generation-copy)算法：
   一种对暂停复制算法的改进，JVM分配内存是按块分配的，当创建一个大对象时，需要占用一块内存空间，严格的暂停复制算法在释放老内存堆之前要求把每个存活的对象从源堆拷贝到新堆，这样做非常的消耗内存。
   通过内存堆，垃圾回收器可以将对象拷贝到回收对象的内存堆中，每个内存块拥有一个世代计数(generation count)用于标记对象是否存活。每个内存块通过对象被引用获得世代计数，一般情况下只有当最老的内存块被回收时才会创建新的内存块，这主要用于处理大量的短存活周期临时对象回收问题。一次完整的清理过程中，内存块中的大对象不会被复制，只是根据引用重新获得世代计数。

JVM监控垃圾回收器的效率，当发现所有的对象都是长时间存活时，JVM将垃圾回收器的收集算法调整为标记清除；当内存堆变得零散碎片时，JVM又重新将垃圾回收器的算法切换会暂停复制，这就是JVM的自适应分代暂停复制标记清除垃圾回收算法的思想。

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持续完善补充！