1. 前言
写这基础复习系列是觉得工作中自己的基础太差了,很多东西都没想透彻,没研究明白。看了《Java基础16课》总结出其中的一些知识点,用于以后自己复习用,以前的一些知识盲点也明白了。当然,基础这东西很难说,什么是基础?有人认为将Java的SDK源码中重要的类研究一遍,并且能按其规范(接口)实现了自己的类才算是真正掌握了基础。其实一点都没错,只有通过去看微观的实现,才能提升自己的认识。
2. 数组在内存中的存储状态
先看看数组,数组咱们平时经常用,从用法来看,数组相当于普通变量,只不过它可以状态多个相同类的多个对象容器而已。在内存中,数组向内存申请的空间是一段连续的物理空间。
public class ArrayTest {
public static void main(String[] args) {
String[] array = new String[] { "1", "2", "3" };
for (String str : array) {
System.out.println(str.hashCode());
}
}
}
这3个字符串实际上占用的是一段连续的内存空间地址。需要说明的一点就是数组是引用型变量,数组中的元素仅仅是指向内存地址的指针,而指针指向的目的地才是实际的数据对象。内存中的情况如下:
所谓的数组声明,实际上就是按照指定长度,为数组在内存开辟了一段连续的空间,如果不是Java基本原型数据则附给这些内存空间的指针与默认初始地址null,如果是原型数据,则这些空间不再是指针,而是实实在在的原型值(例如int是0)。
而实际上多维数组的实现也是基于上面一维数组实现的,所以二维数组在我们来看,逻辑上可以当成矩阵,而在实实在在物理内存上则是如下:
例如
public static void main(String[] args) {
String[][] str2 = new String[3][4];
for (int i = 0; i < str2.length; i++) {
int numOuter = i + 1;
System.out.println("外层执行了" + numOuter + "次");
for (int j = 0; j < str2[i].length; j++) {
int numIuter = j + 1;
System.out.println("内层执行了" + numIuter + "次");
str2[i][j] = "素" + i + j;
}
}
for (String[] strArray1 : str2) {
for (String str : strArray1) {
System.out.print(str + " ");
}
System.out.println();
}
}
看似二维数组存储的元素是这样的矩阵形式
素00 素01 素02 素03
素10 素11 素12 素13
素20 素21 素22 素23
实际上这个二维数组的分配如下图
再复杂的三维数组、多维数组同样以此类推,呈现出一个倒树结构,以根扩展,叶子节点才是真正存储数据(原型)或者是真正指向应用数据对象的指针(复杂对象)。
3. 对象的产生
对象的产生和JVM的运行机制息息相关,我们使用一个对象为我们服务实际上归根结底最后都是得用new出来的对象为我们所用,而这个对象是通过类对象产生的,这就是Java思想中的万事万物接对象的概念。首先得有一个模板对象,这个模板对象就是类对象,每一个new出来的实例对象实际上都是由这个模板对象而产生出来的,所以我们定义类的时候如果具有类变量,那么所有因它而创建的实例对象中的static变量都会因为类变量的改变而改变。因为static本身就是类对象所拥有的,模板都变了,你实例对象中的相关变量当然要变喽。
无论是通过哪个实例对象去访问类变量,底层都是用类对象直接访问该类变量,所以大家使用static变量时得出来的值都是一样的。
还要说明的一点就是final变量,如果在编译时就能确定该变量的值,则此值在程序运行时不再是个变量,而是一个定值常量。至于实例变量的初始化时机以及JVM的一些初始化内幕,请参考blog:http://suhuanzheng7784877.iteye.com/blog/964784。
4. 父子对象
使用Java不可能不使用继承机制,现在来看看new一个子类的时候是如何初始化父类的。假如有如下的类结构
所有类如果不指定父类那么就都是Object的子类,如果指定了父类,则间接地会继承Object的,可能是它的孙子,也可能是它的曾孙子,也可能是它的孙子的孙子。如下例
class Parent{
static{
System.out.println("老子的静态块");
}
{
System.out.println("老子的非静态块");
}
public Parent(){
System.out.println("老子的无参构造函数");
}
}
class Sub extends Parent{
static{
System.out.println("儿子的静态块");
}
{
System.out.println("儿子的非静态块");
}
public Sub(){
System.out.println("儿子的无参构造函数");
}
}
public class ParSubTest {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
new Sub();
}
}
执行之后的结果是
老子的静态块
儿子的静态块
老子的非静态块
老子的无参构造函数
儿子的非静态块
儿子的无参构造函数
由此可以得出结论:
0.静态代码块总会在实例对象创建之前执行,因为它是属于类对象级别的代码块,JVM先在内存中分配好了类对象的空间,执行完静态块后再去理会实例对象作用域的东西。
1.总是执行父类的非静态块
2.隐式调用父类的无参构造函数,或者现实调用父类的有参构造函数
3.执行子类的非静态块
4.根据程序需要(就是new后面的构造器函数)调用子类的构造函数
下面来看看一个不太规范的父子程序引发的问题。
package se01;
class Par1 {
private int num = 20;
public Par1() {
System.out.println("par-num:" + num);
this.display();
}
public void display() {
System.out.println("num:" + num + " class:"
+ this.getClass().getName());
}
}
class Sub1 extends Par1 {
private int num = 40;
public Sub1() {
num = 4000;
}
public void display() {
System.out.println("sub-num:" + num + " class:"
+ this.getClass().getName());
}
}
public class ParSubErrorTest {
public static void main(String[] args) {
new Sub1();
}
}
当然,一般在实际项目开发中也不会这么写代码,不过这代码给咱们的启示是揭示了JVM的一些内幕。执行结果是
par-num:20
sub-num:0 class:se01.Sub1
就像刚刚得出的5条结论一样,在new Sub1();的时候先要对父类进行构造函数的调用,而父类的构造函数又调用了方法display(),这个时候问题就出现了,父类究竟调用的是谁的构造方法?是父类自己的,还是子类重写的?结论很简单了,就是子类若重写了该方法,那么直接调用子类的重写方法,如果没有重写该方法,那么直接由父类对象直接调用自己的方法即可。由上面程序可以看出子类重写了该display()方法,那么在调用子类的构造函数之前是先调用了父类的无参构造函数,之后在父类无参构造函数中调用了子类重写后的display()方法,而此时,子类对象还没实例化完毕呢,仅仅在内存中分配了相应的空间而已,实例变量仅仅有系统默认值而已,并没有完成赋值的过程,所以,此时子类的实例变量num是默认值0,导致调用子类方法时显示num也是0。而父类的实例变量当然此时已经初始化完毕了,实例对象也有了,自然它的num是赋予初始值后的20喽。
而这程序的问题,或者说不规范的地方在哪里呢?就是它将构造函数用于了其他用途,构造函数实际上就是为了初始化数据用的,而不是用于调用其他方法用的,此程序在构造函数中调用了自己声明的一个public方法,无异于扭曲了构造函数本身的作用,虽然说这么写编译器不会报错,但是无异于给继承机制带来了隐患。
5. 继承机制在处理成员变量和方法时的区别
package se01;
class Parent2 {
int a = 1;
public void test01() {
System.out.println(a);
}
}
class Sub2 extends Parent2 {
int a = 2;
public void test01() {
System.out.println(a);
}
}
public class ParSubPMTest {
public static void main(String[] args) {
Parent2 sub2 = new Sub2();
Sub2 sub3 = (Sub2)sub2;
System.out.println(sub2.a);
sub2.test01();
System.out.println(sub3.a);
sub3.test01();
}
}
输出结果是
1
2
2
2
也就是说通过直接访问实例变量的时候是显示父类特性的,当使用方法的时候则显示运行时特性。实际上父子关系在内存中存储是这样的
就是说实例对象虽然都是同一个,但是这个实例实际上既存储了自己的变量,也存储了父类的变量,当使用父类声明的对象访问变量时呈现父亲的变量值,使用子类的对象直接访问变量时呈现子类的值。也就是说当我们初始化一个子类对象时,会将它所有的父类(这里是单继承的意思,所有的父类就是说父亲、爷爷、曾祖、曾曾祖父……)的实例变量分配内存空间。如果子类定义的实例变量与父类同名,那么会隐藏父类的变量,并不是完全覆盖,通过父类.变量依然能够获得父类的实例变量。
6. Java内存管理技巧
1:尽量使用直接量,而尽量不要用new的方式建立这些对象,比如
String string = "1";
Long longlong = 1L;
Byte bytebyte = 1;
Short shortshort = 1;
Integer integer = 22;
Float floatfloat = 2.2F;
Double doubledouble = 0.333333;
Boolean booleanboolean = false;
Character character = 'm';
2:尽量使用StringBuffer和StringBuilder来进行字符串的的链接和使用,这个就不用解释了吧,很常用,尤其是拼接SQL的时候。
3:养成习惯,尽早释放无用对象
例如如下程序:
public void test(){
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
stringBuilder = null;
//很消耗时间………………………………
}
在很消耗时间的程序执行前将变量就尽量释放掉,让JVM垃圾回收期去回收去。
4:不到万不得以,不要轻易使用static变量,虽然static变量很常用,不过这个类变量会常驻内存,从对象复用的角度讲,倒是省了资源了,但是如果不是经常复用的对象而声明了static变量就会常驻内存,只要程序还在运行就永不会回收。
5:避免创建重复对象变量
for(int i=0;i<10;i++){
Use use = new Use();
}
如上代码创建了很多个临时对象变量use,实际上可以改进成
Use use = null;
for(int i=0;i<10;i++){
use = new Use();
use = null;
}
6:尽量不要自己使用对象的finalize方法
不到万不得以,千万不要在此方法中进行变量回收等等操作。
7:如果运行时环境要求空间资源很严格,那么可以考虑使用软引用SoftReference对象进行引用。当内存不够时,它会牺牲自己,释放软引用对象。软引用对象适用于比较瞬时的处理程序,处理完了就完了,内存不够会先将此对象控件腾出来而不回内存溢出的报错误。(关于垃圾回收和对象各种方式的引用会在之后学习笔记中体现)
7. 总结
主要复习了数组的内存形式、父子对象的一些调用陷阱、父子关系在内存中的形式、内存的使用技巧。
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