初始化和清理

初始化和清理正是涉及安全的兩個(gè)問(wèn)題。在之前的程序中一大部分錯(cuò)誤都源自于不正確的初始化以及清理工作啦鸣。在Java中具有一系列的初始化機(jī)制保證數(shù)據(jù)對(duì)象的合理初始化，并且采用垃圾回收器機(jī)制保證對(duì)象內(nèi)存的回收問(wèn)題。

1. Java中的初始化機(jī)制

在Java的類定義中主要涉及到類屬性（即靜態(tài)域）常遂，對(duì)象屬性以及方法中的局部變量，對(duì)它們進(jìn)行初始化主要有兩種方法：

• 在變量定義時(shí)提供初始值挽荠；（基本數(shù)據(jù)類型初始化為false或0克胳， 對(duì)象類型初始化為null）
• 在變量定義時(shí)不提供初始值，并強(qiáng)制其在定義時(shí)就初始化（否則出現(xiàn)編譯期錯(cuò)誤）圈匆；

第一種方式的優(yōu)點(diǎn)是提供初始值使得編程更加靈活毯欣，而缺點(diǎn)是如果忘記對(duì)其正確初始化，使用變量的默認(rèn)初始值引起錯(cuò)誤而且不易察覺(jué)臭脓。第二種方式的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)制對(duì)其正確初始化酗钞，缺點(diǎn)是在變量定義時(shí)就進(jìn)行初始化，缺乏靈活性来累，而且定義時(shí)就初始化砚作，后期變量在使用時(shí)再做變化，就會(huì)引起兩次初始化的開(kāi)銷嘹锁。在Java中葫录，類屬性和對(duì)象屬性采用第一種方式，尤其是對(duì)象屬性领猾，在實(shí)例化不同對(duì)象時(shí)米同，變量值需要不同值骇扇，采用第一種方式并引入構(gòu)造器的方式在構(gòu)造器中對(duì)對(duì)象屬性進(jìn)行初始化，增加了編程的靈活性（實(shí)例化不同對(duì)象面粮，其對(duì)象屬性不同少孝，代表著不同對(duì)象的不同狀態(tài)），同時(shí)避免了第二種方式中兩次初始化的開(kāi)銷（為變量提供初始值的初始化開(kāi)銷較邪静浴）稍走。而方法中的局部變量則采用第二種方式，局部變量在方法被調(diào)用時(shí)才會(huì)使用并初始化柴底，并不代表對(duì)象的狀態(tài)婿脸，因此不需要多樣性，只需要滿足方法的邏輯即可柄驻，因此采用第二種方式還可以避免不正確的初始化帶來(lái)的錯(cuò)誤狐树。

方法的重載

方法重載是指方法名稱相同而參數(shù)列表不同，他們代表著同一類的業(yè)務(wù)邏輯鸿脓，但作用對(duì)象可能不同抑钟。為什么引入方法的重載，是因?yàn)樵诔绦蛘Z(yǔ)言中答憔，名稱（變量或方法）代表一個(gè)內(nèi)存地址或者函數(shù)的入口地址味赃，是我們對(duì)內(nèi)存操作的一個(gè)代號(hào)，由于內(nèi)存地址不易記憶和識(shí)別虐拓，因此使用帶有一定含義的名稱替代心俗，而在編程過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)相似的一類邏輯，邏輯大致相同而作用對(duì)象不同蓉驹，需要定義不同的方法城榛，為了區(qū)分則需要較長(zhǎng)的方法名稱造成一定的編碼負(fù)擔(dān)，因此引入方法重載機(jī)制态兴，使用相同方法名狠持，參數(shù)列表不同即可區(qū)分不同函數(shù)，至于內(nèi)部的方法簽名則是使用的方法名稱加參數(shù)列表瞻润，而編程過(guò)程中無(wú)需考慮減少了負(fù)擔(dān)喘垂。
引入方法重載的同時(shí)也帶來(lái)一定的問(wèn)題，就是在方法調(diào)用時(shí)傳入?yún)?shù)绍撞，系統(tǒng)需要根據(jù)參數(shù)類型解析選擇正確的方法正勒，如果參數(shù)類型與方法的參數(shù)列表中的類型一一對(duì)應(yīng)時(shí)不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，選擇也很容易傻铣，但是如果出現(xiàn)需要類型轉(zhuǎn)換時(shí)章贞，則會(huì)出現(xiàn)一定問(wèn)題，而系統(tǒng)選擇的原則時(shí)非洲，對(duì)方法調(diào)用的參數(shù)進(jìn)行向上轉(zhuǎn)型鸭限，選擇最近可用方法進(jìn)行調(diào)用蜕径。

最后需要注意的問(wèn)題，參數(shù)列表中類型相同败京，但順序不同也可以作為重載兜喻，但是需要盡量避免此類的行為。

構(gòu)造器

Java引入構(gòu)造器保證對(duì)對(duì)象屬性的初始化喧枷。構(gòu)造器用于定義的類進(jìn)行實(shí)例化不同的對(duì)象虹统，因此可以在對(duì)象屬性默認(rèn)初始化以后弓坞，在構(gòu)造器中傳入不同參數(shù)的方式對(duì)對(duì)象屬性進(jìn)行不同的初始化隧甚，從而實(shí)例化出不同狀態(tài)的對(duì)象。構(gòu)造器可以理解為一種靜態(tài)方法渡冻，沒(méi)有返回值戚扳，其名稱與類名相同，所以需要不同的構(gòu)造器時(shí)必須重載族吻，這也是引入重載的另一個(gè)原因（也是為什么在這里介紹方法的重載）帽借。構(gòu)造器的主要作用就是對(duì)象的初始化，主要針對(duì)對(duì)象屬性超歌。
類的定義中砍艾，如果沒(méi)有定義構(gòu)造器，則編譯器會(huì)為類構(gòu)造一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造器（即無(wú)參構(gòu)造器巍举，其內(nèi)沒(méi)有任何初始化行為）脆荷，而類中如果定義了構(gòu)造器，則不再構(gòu)造默認(rèn)構(gòu)造器（不代表沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造器懊悯，可以自己定義）蜓谋。在構(gòu)造器中，其邏輯為首先調(diào)用其父類構(gòu)造器（沒(méi)有指明則調(diào)用父類無(wú)參構(gòu)造器炭分，如果父類沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造器則出現(xiàn)編譯期錯(cuò)誤桃焕，也可以指定調(diào)用父類的哪一個(gè)構(gòu)造器，使用super(args)捧毛，且該句位于構(gòu)造器的第一行观堂，否則也會(huì)出現(xiàn)編譯期錯(cuò)誤），然后編寫對(duì)象屬性進(jìn)行初始化的邏輯呀忧，通過(guò)構(gòu)造器的參數(shù)列表定義對(duì)象狀態(tài)的多樣性师痕。

這里尤其注意父類構(gòu)造器的調(diào)用問(wèn)題，如果自定義的類繼承某個(gè)類荐虐，而該類沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造器七兜，則自定義的類必須定義構(gòu)造器，因?yàn)榫幾g期給添加的默認(rèn)構(gòu)造器為無(wú)參的且沒(méi)有任何執(zhí)行邏輯的構(gòu)造器福扬，所以其內(nèi)部必然默認(rèn)調(diào)用父類的無(wú)參構(gòu)造器腕铸，而父類不存在無(wú)參構(gòu)造器惜犀，需要明確調(diào)用，因此自定義類必須定義一個(gè)構(gòu)造器狠裹，至于參數(shù)列表是什么類型沒(méi)有限制虽界，但是構(gòu)造器內(nèi)部的第一行必須明確調(diào)用父類的某個(gè)存在的構(gòu)造器。

為了簡(jiǎn)化編程在構(gòu)造器的邏輯編寫過(guò)程中還可以調(diào)用重載的其他構(gòu)造器涛菠，使用this(args)的方式莉御，這個(gè)調(diào)用的位置沒(méi)有限定。

最后注意構(gòu)造器可以理解為類的靜態(tài)方法俗冻，沒(méi)有返回值（即void）礁叔，用于實(shí)例化對(duì)象，而實(shí)例化的對(duì)象并不是構(gòu)造器的返回值迄薄。

初始化順序

對(duì)于初始化問(wèn)題可以分為兩個(gè)過(guò)程琅关，即類的初始化和對(duì)象的初始化。類的初始化即類實(shí)例的加載讥蔽，就是在虛擬機(jī)中實(shí)例化該類的class對(duì)象涣易，這個(gè)過(guò)程主要執(zhí)行類屬性的初始化，即靜態(tài)域和靜態(tài)塊的初始化冶伞，其順序?yàn)槭紫雀割惖念惓跏蓟轮ⅲ缓蟀凑章暶黜樞驁?zhí)行靜態(tài)域或者塊的初始化，類的初始化觸發(fā)條件包括兩個(gè)响禽，一個(gè)是使用類的靜態(tài)域或靜態(tài)方法（這一種情況不會(huì)觸發(fā)對(duì)象初始化）徒爹，第二個(gè)是對(duì)象實(shí)例化（即觸發(fā)對(duì)象的初始化）；對(duì)象的初始化主要執(zhí)行對(duì)象屬性的初始化金抡，即屬性中的非靜態(tài)域瀑焦，其順序?yàn)榘凑章暶魇紫葓?zhí)行父類的對(duì)象初始化，然后順序執(zhí)行對(duì)象屬性的默認(rèn)初始化或者顯示聲明的初始化（這里可以理解為在子類實(shí)例化一個(gè)對(duì)象時(shí)梗肝，需要首先實(shí)例化一個(gè)父類作為它的一個(gè)屬性包含其中）榛瓮，最后調(diào)用構(gòu)造器。

因此巫击，初始化的順序可以總結(jié)為：父類的類初始化禀晓，子類的類初始化，父類的對(duì)象初始化（先初始化對(duì)象屬性坝锰，然后調(diào)用構(gòu)造器）粹懒，子類的對(duì)象初始化（順序同樣也是先初始化屬性，在調(diào)用構(gòu)造器）

代碼樣例：

package initialization;

public class OrderTest {

    
    //static int a = Child.sField1;   //執(zhí)行語(yǔ)句1
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("before new child");
        //Child child = new Child();    //執(zhí)行語(yǔ)句2
        
    }

}

class Parent{
    private int parentField = getParentField();
    static int sParentField =  getSParentField();
    static{
        System.out.println("parent static block");
    }
    
    
    public Parent(){
        System.out.println("parent constructor");
    }

    private static int getSParentField() {
        System.out.println("getSParentField");
        return 0;
    }

    private int getParentField() {
        System.out.println("getParentField");
        return 0;
    }
}

class Child extends Parent{
    private int field1 = getField1();
    static int sField1 =  getSField1();
    static{
        System.out.println("static block");
    }   
    static int sField2 =  getSField2();
    
    public Child(){
        System.out.println("Child constructor");
    }
    
    private int field2 = getField2();
    private static int getSField1() {
        System.out.println("getSField1");
        return 0;
    }
    
    private static int getSField2() {
        System.out.println("getSField2");
        return 0;
    }
    
    private int getField1(){
        System.out.println("getField1");
        return 0;
    }
    private int getField2(){
        System.out.println("getField2");
        return 0;
    }
    

}

在只有執(zhí)行語(yǔ)句1時(shí)顷级，即只會(huì)觸發(fā)類的初始化凫乖，其輸出結(jié)果為：

getSParentField
parent static block
getSField1
static block
getSField2
before new child

在只有執(zhí)行語(yǔ)句2時(shí)，即實(shí)例化對(duì)象時(shí)，其輸出結(jié)果為：

before new child
getSParentField
parent static block
getSField1
static block
getSField2
getParentField
parent constructor
getField1
getField2
Child constructor

可以看出即使在構(gòu)造器之后聲明的屬性也會(huì)在構(gòu)造器之前初始化帽芽。

最后注意類的初始化删掀，即靜態(tài)域和靜態(tài)塊的初始化只執(zhí)行一次，后續(xù)的使用靜態(tài)域以及實(shí)例化對(duì)象都不會(huì)再次出發(fā)類的初始化导街，只執(zhí)行后續(xù)的對(duì)象初始化披泪。

2. Java中的終結(jié)處理和垃圾回收

在Java中，通過(guò)new操作生成的對(duì)象其內(nèi)存都分配在堆空間中搬瑰，Java通過(guò)垃圾回收器負(fù)責(zé)回收程序中不再使用的對(duì)象所占的內(nèi)存款票。垃圾回收器只負(fù)責(zé)回收程序中廢棄對(duì)象占用的內(nèi)存，然而程序運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)占用一些其他資源需要釋放泽论，比如打開(kāi)的文件艾少，連接的網(wǎng)絡(luò)等。

不可使用的終結(jié)方法finalize()方法

類似于C++中的析構(gòu)函數(shù)佩厚，Java中引入了finalize()方法姆钉，其工作原理假定為：一旦垃圾回收器準(zhǔn)備好釋放對(duì)象所占用的內(nèi)存空間说订，首先調(diào)用對(duì)象的finalize()方法抄瓦，并且在下一次垃圾回收動(dòng)作發(fā)生時(shí)釋放對(duì)象占用的內(nèi)存空間。但是該方法并不一定得到調(diào)用陶冷，所以在該方法中清理除內(nèi)存以外的資源钙姊，是不合理的。

Java中垃圾回收問(wèn)題存在以下特點(diǎn)：

• 對(duì)象可能不被垃圾回收
• 垃圾回收并不等于析構(gòu)
• 垃圾回收只與內(nèi)存有關(guān)

Java中垃圾回收器的工作是在內(nèi)存面臨不夠用的時(shí)候才會(huì)觸發(fā)GC埂伦，此時(shí)回收不再使用對(duì)象的內(nèi)存煞额，而當(dāng)一個(gè)對(duì)象不再使用時(shí)，并不能保證一定會(huì)被回收沾谜，也就不能保證finalize()函數(shù)會(huì)被調(diào)用膊毁。

public class FinalizeTest {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        new FinalizeTest();
        //System.gc();
    }
    
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.finalize();
        System.out.println("finalize");
    }

}

如果不顯式調(diào)用Sysetem.gc()，此時(shí)就不會(huì)觸發(fā)GC基跑，finalize()方法也不會(huì)被調(diào)用婚温。垃圾回收只與內(nèi)存有關(guān)，因此對(duì)象相關(guān)的其他資源需要我們通過(guò)合理的方式顯式清理媳否。

垃圾回收器的工作方式

Java中使用垃圾回收器回收通過(guò)new操作生成的而不再使用的對(duì)象所占用的內(nèi)存空間栅螟，從而簡(jiǎn)化編程。而垃圾回收面臨三個(gè)問(wèn)題：

• 何時(shí)回收
• 回收哪些對(duì)象的內(nèi)存
• 如何回收

對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題就是之前所說(shuō)的在Java虛擬機(jī)的內(nèi)存不夠用時(shí)就會(huì)觸發(fā)一次GC篱竭，回收不再使用對(duì)象的內(nèi)存力图。而回收的自然是不再使用對(duì)象的內(nèi)存，如何搜尋不再使用的對(duì)象掺逼，Java中沒(méi)有使用引用計(jì)數(shù)法吃媒，而是使用追溯其存活堆棧或靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)之中的引用，不再被引用的對(duì)象自然是待處理的“對(duì)象”赘那，而對(duì)于回收算法則較為復(fù)雜惑朦，主要包括“停止-復(fù)制”和“標(biāo)記-清掃”算法，前者可以使得回收之后的內(nèi)存相對(duì)整齊漓概，便于內(nèi)存分配漾月，但是復(fù)制過(guò)程的消耗較大，而“標(biāo)記-清掃”則相對(duì)輕量級(jí)胃珍，但是一段時(shí)間以后內(nèi)存則會(huì)變得碎片化梁肿，因此Java考慮到不同時(shí)期不同對(duì)象的內(nèi)存分配以及分布特點(diǎn)，采用了自適應(yīng)的觅彰，分代的吩蔑，停止-復(fù)制，標(biāo)記-清掃式垃圾回收器填抬，具體的垃圾回收過(guò)程可以參考相關(guān)書籍烛芬。