Java 之路 (五) -- 初始化和清理（构造器与初始化、方法重载、this、垃圾回收器、枚举类型）

学习内容：

• 构造器
• 方法重载
• this 关键字
• 垃圾回收器的清理
• 初始化问题
• 枚举类型

这一章内容有一点点多，需要注意的地方也很多。下面就开始我的表演了。

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1. 构造器

(1) 概念：

• 一个创建对象时被自动调用的特殊方法。

(2) 作用：

• 通过构造器，创建对象，并确保对象得到初始化。

(3) 命名：

• 构造器的名称必须与类名相同。

(4) 特殊：

• 构造器是一种特殊类型的方法，它没有返回值。但是！它与返回值为空(void)不同。
  
  • 对于空返回值，方法本身不会自动返回什么，但是可以选择让它返回别的东西
  • 对于构造器，不会返回任何东西。new 表达式返回了对新建对象的引用，但是构造器本身没有返回任何值。
• 不接受任何参数的构造器称为 默认构造器 / 无参构造器
• 如果类中没有构造器，那么编译器会自动创建 默认构造器；反之，如果已经定义了一个构造器(无论是否有参数)，编译器都不会再自动创建 默认构造器。

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2. 方法重载

(1) 原因

• 每个方法要有独一无二的标识符
• 构造器强制重载方法名：为了让方法名相同而形式参数不同的构造器同时存在。

(2) 重载规则：

• 具有相同的的方法名
• 必须有一个独一无二的参数类型列表（包括参数类型，以及参数类型对应的顺序）

(3) 需要注意，涉及基本类型的重载

• 常数值会被当作 int 值处理
• 如果传入实参的数据类型 小于 方法中声明的形参的数据类型，那么会将 实参的数据类型提升。
  
  • 特殊的，对于 char 而言，如果没有恰好接收 char 参顺的方法，那么会把 char 提升至 int
• 如果传入实参的数据类型 大于 方法中声明的形参的数据类型，那么会将 实参的数据类型进行窄化转换。

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3. this 关键字

(1) 作用

• 通过 this 关键字，可以在方法的内部获得当前对象的引用。
• this 只能在方法内部使用，表示对 “调用方法的那个对象” 的引用

(2) 用途 1 - 需要明确指出当前对象的引用

1. 比如需要返回这个引用

   public class Leaf{
      int i=0;
      Leaf increment(){
          i++;
          return this;
      }
      void print(){
          System.out.println("i = " + i);
      }
      public static void main(String[] args){
          Leaf x = new Leaf();
          x.increment().increment().print();
      } 
   }
   
   //结果为 i = 3
   
   //分析
   //因为 increment()方法中返回了 对象的引用，所以才可以连缀多个 increment() 方法。

2. 比如将当前对象传递给其他方法

   class person{
      public void eat(Apple apple){
          Apple peeled = apple.getPeeled();
          Ssytem.out.println("Yummy");
      }
   }
   
   class Peeler{
      static Apple peel(Apple apple){
          // ... remove peel
          return apple; // Peeled
      }
   }
   class Apple{
      Apple getPeeled(){
          return Peeler.peel(this);
      }
   }
   public class PassingThis{
      public static void main(String[] args){
          new Person().eat(new Apple());
      }
   }
   
   //输出为 Yummy
   
   //分析
   //Apple 需要调用 Peeler.peel() 方法，为了将自身传递给这个外部方法， Apple 必须使用 this 关键字

3. 比如初始化成员变量时，避免参数重名造成混淆

   public class Person{
      String name;
      public Person(String name){
          this.name = name;
      }
   }
   
   //this.name 指的是 Person 类的 name 这个成员变量
   //name 指的是 接收的 String 参数 name

(3) 用途 2 - 在构造器中调用构造器

• 通过 this，可以在一个构造器中调用另一个构造器，避免重复代码

• 一般来说，单独的 this 关键字指的是 “当前对象”，表示引用；如果为 this 添加函数列表，这就产生了对符合此参数列表的某个构造器的明确调用。

  public class Person{
    String name;
    int age;
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }
    public Person(String name,int age){
        this(name);
        this.age = age;
        System.out.println("name : " + name + "; age :" + age);
    }
  }
  
  //如果此时调用 
  Person person = new Person("whadlive",21);
  //那么输出的结果是 name : whdalive; age : 21
  
  //原因
  //首先 new Person("whdalive,21) 调用了 Person(String name,int age) 这个构造器
  //然后内部又通过 this(name) 调用了 Person(String name)。

(4) 关于 static 的问题；

• static 方法就是没有 this 的方法 – 因为 static 属于 类，而非对象，自然不存在引用，即没有 this
• static 方法内部不能调用非静态方法；反过来是可以的。

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4. 清理：终结处理和垃圾回收

写在最前面，很重要：

1. 对象可能不被垃圾回收
2. 垃圾回收并不等于”析构”
3. 垃圾回收只与内存有关

(1) Java 中的垃圾回收器负责回收无用对象占据的内存资源

• 特殊情况：

  假定对象(并非使用 new) 获得了一块特殊的内存区域（比如在 Java 中使用 C 并且通过 malloc 分配空间），而 垃圾回收器只能释放由 new 分配的内存，所以此时这块特殊的内存区域无法释放。

  应对方法：Java 中定义了 finalize() 方法

  • 当垃圾回收器准备好释放对象占用的存储空间，首先会调用 finalize() 方法，并且在下一次垃圾回收动作发生时，才会真正回收对象占用的内存。也就是说，我们可以通过 finalize() 方法做一些重要的清理工作。(比如在 finalize() 方法中去调用 C 语言的 free() )

• 坑点

  • 垃圾回收(垃圾回收有关的任何行为) 不能保证一定会发生

  我们无法控制垃圾回收的时机，前面第 3 点提到了，垃圾回收只与内存有关，如果 jvm 并未面临内存耗尽，它是不会浪费时间执行垃圾回收以恢复内存的。因此我们不能将 finalize() 作为通用的清理方法，我们需要创建其他的一些方法去进行清理。

  • 关于 System.gc()

  首要记住一点：System.gc() 不能保证执行垃圾回收，原因还是由于 垃圾回收只和内存有关。

  这个方法的作用只是提醒 JVM：开发者希望进行一次垃圾回收，但是否执行垃圾回收全看 虚拟机的脸色。

(3)终结条件

• 对象处于某种状态，使它使用的内存可以被安全的释放

(4) 垃圾回收器如何工作？（需要好好消化）

首先提个问题：在堆上分配内存代价很高,但是由于垃圾回收器的存在,在java中,在堆中分配内存的速度甚至可以与其他语言在栈上的速度向媲美. 为什么?

因为java的垃圾回收器一方面会释放空间,一方面会进行内存碎片整理. 所以java创建对象的时候,在堆上分配内存只需要将堆指针移动一下,就像在栈上那样。

• 垃圾回收机制 - 引用计数法(并非 Java 使用)

  每个对象都有一个引用计数器，如果有一个引用变量连接到该对象时，则该对象的引用计数器加 1；当引用离开作用域或者被置为 null 的时候，引用计时器减 1 。如果引用计数器为 0，则判定该对象失活。(经常会被立即清理)。但是如果出现循环引用的时候，单纯靠引用计数器就不行了.。

• Java 采用的垃圾回收机制的思想：

  所有活的对象不管是被引用了多少层，一定可以追溯到存活在堆栈或者静态存储区之中的引用。对于发现的每个引用，追踪它引用的对象，寻找此对象包含的所有引用，反复进行，直到 ”根源于堆栈和静态存储区的引用“所形成的网络全部被访问为止。这样就找到了所有”活“的对象。

• Java 采用的 自适应 的垃圾回收技术。

  在上面思想的基础下，关于如何处理找到的存活对象，取决于不同的 jvm 实现。

  有一种做法为 停止-复制

  • 简单来说就是 先暂停程序，但后将所有存活的对象复制到另外一个堆中，没有被复制的全是垃圾。当对象被复制到新的堆中时，紧凑排列。 当对象从一个堆被复制到另外一个堆之后，指向它的引用就必须被修正，静态存储区和栈上的引用可以直接被修正.，但可能还有其他指向这些对象的引用，会在之后的遍历中被找到并修正。
  • 这种方式效率低，存在两个问题：
  • 开销变大，增加了一个堆，在两个分离的堆之间来回操作
  • 复制的问题，程序稳定之后，只有少量垃圾，全部将内存复制一遍很浪费。
  • 解决方法：
  • 针对 开销大的问题：按需从堆中分配几块较大的内存，复制动作发生在这些大块内存之间 。
  • 针对 复制的问题：jvm 进行检查，没有新垃圾产生的话，转换到另一种工作模式 标记-清扫，这也是为什么说 java 是 自适应 的垃圾回收。

  关于 标记-清扫：

  • 思路：同样是从堆栈和静态存储区出发，遍历所有引用，进而找出所有存活的对象。每当找到一个存活对象，就给它一个比奥及，这个过程中不会回收任何对象。当全部标记工作完成的时候，才开始清理动作。清理过程中，没有标记的对象被释放，并不进行复制。这样，剩下的堆空间是不连续的，如果需要连续空间，则需要重新整理剩下对象。
  • 同样的，也需要在程序暂停的时候才能进行。

• 进一步解释 自适应

  • 前置知识：内存分配以较大的 块 为单位，如果对象较大就会占用单独的块。

  • 细节：停止-复制 严格来说要先把所有存活对象从旧堆复制到新堆，然后才能释放旧对象，这将导致大量内存复制行为。 在分配 块 之后，垃圾回收器可以往废弃的 块 中拷贝对象，每个 块 有相应的 代数generation count 来记录它是否存活。通常如果块在某处被引用，代数 会增加；垃圾回收器将对上次回收动作之后的新分配的 块 进行整理。

  同时，垃圾回收器会定期进行完整的整理动作–大型对象不会被复制（只是增加 代数），内含小型对象的那些 块 则被复制并整理。

  个人理解，这种做法就是避免复制大块内存，只复制一些小的对象。

  Java 虚拟机会进行监视，如果所有对象都很稳定，垃圾回收器效率降低，则切换到 标记-清扫 模式。同样如果 标记-清扫 模式的效率降低的话，就切换回 停止-复制 模式。

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5. 初始化

(1) 类的成员变量 & 局部变量：

• 对于类的成员变量：
  
  • 如果是基本数据类型：未初始化，则会默认设置初值（具体的值见 Java 之路 (二) – 一切都是对象 ）
  • 如果是对象引用：未初始化，则会默认设置为 null
• 局部变量未初始化就使用，会报错。

(2) 初始化的顺序 (重点)

1. 此处直接引入 对象的创建过程，加入有个名为 Dog 的类：
   
   1. 当首次创建 Dog 的对象时，或者 Dog 类的静态方法/静态域首次被访问时，Java 解释器查找类路径，定位 Dog.class 文件
   2. 然后载入 Dog.class（这会创建一个 Class 对象），执行有关静态初始化的所有动作。因此，静态初始化只在 Class 对象首次加载的时候进行一次
   3. 当用 new Dog() 创建对象的时候，首先在堆上为 Dog 对象分配存储空间
   4. 这块存储空间会被清零，也就自动的将 Dog 对象的所有成员变量设置成了默认值。
   5. 执行所有出现于成员变量定义处的初始化动作
   6. 执行构造器。（涉及到 第7章继承时 比较麻烦，之后会详细分析）
2. 补充：
   
   1. 非静态成员变量的定义顺序决定了初始化的顺序。
   2. static 不会改变成员变量未初始化的默认值

(3) 关于数组的初始化

• 关于数组

  //对于基本数据类型：
  //
  //此时只定义了一个数组，同时拥有的只是对数组的引用
  int[] a1;
  int a1[];
  
  
  //两种初始化形式
  //1.先创建，后分别对数组元素初始化
  
  int[] a1 = new int[space];//此时定义的同时，在数据里创建了 固定个数的元素，一旦个数固定，不能修改，此时 数组中的元素全部初始化为 默认值（由类型决定，此处为 int 的默认值 0）
  a1[0] = 1;a1[2]=2;...
  
  //2.也可以通过如下方式，创建的同时进行初始化
  int[] a1 = {1,2,3,4,5};
  
  
  //对于非基本类型的数组
  //假定有一个 Person 类
  
  //两种形式
  //1.先创建，后分别对数组元素初始化
  Person[] people = new People[space];//此时创建的是一个引用数组，该数组中的元素都是 Person 类型的空引用。
  //需要对 元素进行初始化之后才可以使用，否则会发生异常
  people[0] = new People();
  
  //2.创建同时初始化
  People[] people = {new People(),new People()}
  

• 需要强调一个知识点：可变参数列表

  • 应用于参数个数或类型未知的场合。

  public class Main {
      public void printf(String... args) {
          for (String s : args) {
              System.out.println(s);
          }
      }   
  }

  • 语法： “类型” + “…” + “空格” + “参数名称”

  • 指定参数时，实际上编译器会帮我们填充数组，这样我们获取的仍旧是一个数组。

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6. 枚举

本章只涉及一些 枚举 的概念，具体在 Java 中的特性在原书 第 19 章，留待日后整理。

(1) 枚举，即 enum，在 Java SE5 中加入。

(2) enum 可以将一组具名的值的有限集合创建为一种新的类型，而这些具名的值可以作为常规的程序组件使用。这时一种非常有用的功能。

(3) enum 是一个类，我们只需要把他用作一种创建数据类型的方式，然后直接将所得到的类型拿来使用即可。

(4) 简单示例：

public enum Spiciness {
    NOT, MILD, MEDIUM, HOT, FLAMING
}

//通过以下调用，即可获得 MEDIUM 这个值。
Spiciness sp = Spiciness.MEDIUM;

(5) 问题

• 在 Effective java 中，认为 枚举 代替常量是一个非常安全的方法。
• 但是学 Android 的过程中，发现 Google 官方不建议使用 枚举。
  
  • 原因是因为 占内存。
  • 因为 反编译之后，会发现 枚举对象的变量 全部会以 static final 形式存在。(由网上的分析文章得来，并未亲自实践过)

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总结

这一章算是真正接触到 Java 这门语言了（也许吧），虽然都很基础，但也是属于必须掌握的知识。

另外强调关于 垃圾回收的部分，这一章只讲了理论性的东西，然而现在回头看，只了解这些是不够的。毕竟出门动辄都是从源码层问 垃圾回收是怎么实现得，hhh，累觉不爱，所以还是要再深入了解。

不多BB了，期待下一章吧。

共勉。