《Thinking In Java(3rd)》--一切皆对象

本文介绍了Java中如何通过引用操作对象,以及对象的创建过程。详细解释了Java程序运行时的六种数据存储位置,包括寄存器、堆栈、堆、静态存储、常量存储及非RAM存储。此外还探讨了对象的作用域与生命周期,以及Java自动垃圾回收机制。

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用引用(reference)操纵对象

在java中一切都被视为对象,因此可采用单一固定的语法。尽管一切都“看做”对象,但操作的标识符实际上是对象的一个“引用(reference)”。你可以将这一情形想象成用遥控器(引用)来操作电视机(对象)。你只要握住这个遥控器,就能保持与电视机的连接。当有人想改变频道或减小音量时,你实际操控的是遥控器(引用),再由遥控器来调控电视机(对象)。如果你想在房间里四处走走,同时仍能调控电视机;那么你只需携带遥控器(引用)而不是电视机(对象)。


此外,即时没有电视机,遥控器亦可独立存在。也就是说,你拥有一个引用,并不一定需要有一个对象与它关联。因此,如果你想操作一个词或句子,你可以创建一个String引用: String s;

但这里所创建的只是引用,并不是对象。如果此时想s发送一个消息,就会返回一个运行时错误。这是因为此时s实际上没有与任何事物关联(即没有电视机)。因此,一种安全的做法是: 创建一个引用的同时便进行初始化: String s = "Hello World!";

但这里用到了Java语言的一个特性:字符串可以带引号的文本初始化。通常,你必须对对象使用一种更通用的初始化方法。


创建对象

一旦创建了一个引用,就希望它能与一个新的对象相连接。我们通常用new关键字来实现这一目的。new关键字的意思是:“给我一个对象。”所以前面的例子可以写成:String s = new String("Hello World");

它不仅表示“给我一个新的字符串”,而且通过提供一个初始化字符串,给出了怎样产生这个String的信息。


存储到什么地方

程序运行时,有六个不同的地方可以存储数据:

1、寄存器(register):这是最快的存储区,因为他位于不同于其他的地方——处理器内部。但是寄存器的数量极其有限,所以寄存器由编译器根据需求进行分配。你不能直接控制,也不能在程序中感觉到寄存器存在的任何迹象。

2、堆栈(stack):位于通用RAM(random-access memory,随机访问存储器)中,但通过它的“堆栈指针”可以从处理器那里获得直接支持。堆栈指针若向下移动,则分配新的内存;若向上移动,则释放那些内存。这是一种快速有效的分配存储方法,仅次于寄存器。创建程序时,Java编译器必须知道存储在堆栈内所有数据的确切大小和生命周期,因为它必须生成相应的代码,以便上下移动堆栈指针。这一约束限制了程序的灵活性,所以虽然某些Java数据存储于堆栈中——特别是对象引用,但是Java对象并不存储于其中。

3、堆(heap):一种通用性的内存池(也存在于RAM中),用于存储所有的Java对象。堆不同于堆栈的好处是:编译器不需要知道要从堆里分配多少存储区域,也不知道存储的数据在堆里存活多长时间。因此,因此在堆里分配存储有很大的灵活性。当你需要创建一个对象时,只需用new写一行简单的代码,当执行这行代码时,会自动在堆里进行存储分配。当然,为这种灵活性必须要付出相应的代价。用堆进行存储分配比用堆栈存储分配需要更多的时间。

4、静态存储(static storage):这里的“静态”是指“在固定的位置”(尽管也在RAM里)。静态存储里存放程序运行时一直存在的数据。你可以用关键字static来标识一个对象的特定元素是静态的,但Java对象本身从来不会存放在静态存储空间里。

5、常量存储(constant storage):常量值通常直接存放在程序代码内部,这样做是安全的,因为它们永远不会改变。有时,在嵌入式系统中,常量本身会和其他部分隔离开,所以在这种情况下,可以选择将其存放在ROM(read-only memory,只读存储器)中。

6、非RAM存储(non-RAM storage):如果数据完全存活于程序之外,那么它可以不受程序的任何控制,在程序没有运行时也可以存在。其中两个基本的例子就是“流对象(streamed object)”和“持久化对象(persistent object)”。在“流对象”中,对象转化成字节流,通常被发送到另一台机器。在“持久化对象”中,对象被存放于磁盘上,因此,即时程序终止,它们仍可以保存自己的状态。这种存储方式的技巧在于:把对象转化成可以存放在其他媒介上的事物,在需要时,可恢复成常规的、基于RAM的对象。Java提供轻量级持久化(lightweight  persistent)的支持,未来的Java版本可能会为持久化提供更全面的解决方案。



对象作用域(scope of object)

Java对象不具备和基本类型一样的生命周期。当创建一个对象时,它可以存活于作用域之外。代码如下:

{

String str = "hello world!!";

}

引用str在作用域终点就消失了。然而,str指向的String对象仍继续占据内存空间。事实证明,由new 创建的对象,只要你需要,就会一直保留下去。但在Java中有一个“垃圾回收器”,用来监视用new创建的所有对象,并辨别那些不会再被引用的对象。随后,释放这些对象的内存空间,以便供其他新的对象使用。也就是说:你根本不必担心内存回收的问题。你只需要创建对象,一旦不再需要,它们就会自动消失。

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