瘋狂Java程式設計師的基本素養學習筆記

學習一門技術，就要深入，投身一門職業，就要專注。作為一名Java程式設計師，不僅要知道怎麼去用這些技術、框架，而且要知道這些技術、框架是怎麼執行的、怎麼實現的。知其然而知其所以然。學習不能浮躁，循序漸進。

一、陣列及其記憶體管理

棧記憶體、堆記憶體、方法區

問題:

Java中，宣告並建立陣列的過程中，記憶體是如何分配的？

Java陣列的初始化方式有哪幾種？

基本型別陣列和引用型別陣列，在初始化時的記憶體分配機制的區別？

 

陣列，複合結構，Java語言的陣列變數是引用型別的變數。Java語言是典型的靜態語言，Java陣列也是靜態的，陣列初始化之後，所佔的記憶體空間、長度是不可變的，必須經過初始化後才能使用。

• 初始化方式

靜態初始化，顯示指定每個陣列元素的初始值，由系統決定陣列長度

動態初始化，只指定陣列長度，系統為陣列元素分配初始值

注意：靜態初始化和動態初始化不能同時使用，即不能同時指定陣列的長度和為每個陣列元素分配初始值。

Java陣列變數是引用型別的變數，陣列變數並不是陣列本身，它指向堆記憶體中的陣列物件（相當於指標）

 

Java是強型別語言，JavaScript是弱型別語言。

Java程式中的引用變數並不需要經過所謂的初始化操作，需要進行初始化的是引用變數所引用的物件

• 基本型別的陣列，陣列元素的值直接儲存在對應的陣列元素中

int [] a;

方法棧中定義一個a陣列變數，引用型別的變數，並未指向任何有效的記憶體，沒有真正指向實際的陣列物件，因此還不能使用陣列物件。

a = new int[]{2,1,3};

靜態初始化，系統決定長度，a指向堆記憶體空間。

注意：所有區域性變數都放在棧記憶體中儲存，即存在各自的方法棧記憶體中。引用型別的變數所引用的物件總是儲存在堆記憶體中。堆記憶體中的物件通常不允許直接訪問。main方法宣告的變數都屬於區域性變數，故都儲存在main方法棧區中。

Runtime異常：NullPointerException（空指標異常），當通過引用變數來訪問例項屬性，或呼叫非靜態方法時，如果該引用變數還未引用一個有效的物件，程式就會引發NullPointerException執行時異常。

• 引用型別陣列，陣列元素裡儲存的還是引用，它指向另一塊記憶體，該記憶體儲存了該引用變數所引用的物件

注意：Java語言避免訪問堆記憶體中的資料可以保護程式更加健壯，如果程式直接訪問並修改堆記憶體中的資料，可能會破壞記憶體中的資料完整性，導致程式Crash。

Java允許將多維陣列當成一維陣列處理。通過陣列的length屬性獲取陣列的長度：前提是把N維陣列當成陣列元素N-1維陣列的一維陣列

二、物件及其記憶體管理

問題：

為什麼要建立這麼多的例項？

物件建立對系統的開銷

Java物件的記憶體分配機制

可以參考：

http://imtianx.cn/2016/11/19/java%20%E7%9F%A5%E8%AF%86%E4%B9%8B%20%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E5%8F%8A%E5%85%B6%E5%86%85%E5%AD%98%E7%AE%A1%E7%90%86/

Java記憶體管理

記憶體分配：特指建立Java物件時JVM為該物件在堆記憶體中所分配的記憶體空間

記憶體回收：當Java物件失去引用，變成垃圾時，JVM的垃圾回收機制自動清理物件，並回收該物件所佔用的記憶體

注意：Java程式依然會有記憶體洩漏

JVM的垃圾回收機制由一條後臺執行緒完成，非常消耗效能。建立沒用的物件，壞處：

不斷分配記憶體使得系統中可用的記憶體減少

大量已分配記憶體的回收使得垃圾回收的負擔加重

（都會降低程式的執行效能）

• Java程式的變數

成員變數（類體內定義的變數）：非靜態變數/例項變數，靜態變數/類變數

區域性變數：形參、方法內的區域性變數、程式碼塊內的區域性變數，區域性變數的作用時間很短，儲存在棧記憶體中

注意：

static就是一個標誌，static只能修飾類裡的成員，不能修飾外部類，不能修飾區域性變數、區域性內部類，static的作用是將例項成員變為類成員

 

Java中定義成員變數時要注意前向引用，同一個JVM中，每個類對應一個Class物件，但每個類可以建立多個Java物件

類也是物件，所有類都是Class的例項。每個類初始化完成之後，系統都會為該類建立一個對應的Class例項，程式可以通過反射獲取對應的Class例項。

Person.class;

Class.forName(“Person”);

類的例項也可以訪問類變數，這樣設計似乎有些不合理。類的物件訪問類變數本質也是轉換為類訪問類變數

• 例項變數的初始化時機（非靜態變數）

每次建立Java物件都需要為例項變數分配記憶體空間，對例項變數執行初始化

1、定義例項變數時指定初始值

2、非靜態初始化塊中對例項變數指定初始值

3、構造器中對例項變數指定初始值

（第1/2方式比第3方式更早執行，1/2方式執行順序與原始碼中的排列順序相同）

分析：

double w = 2;

double w;建立Java物件時系統根據該語句為物件分配記憶體

w = 2;這條語句會在Java類的構造器中執行

• 類變數的初始化時機

每個JVM對一個Java類只初始化一次，為該類的類變數分配記憶體空間，指定預設值。

1、定義類變數時指定初始值

2、靜態初始化塊中對類變數指定初始值

（1/2方式的執行順序與排列順序相同）

 

建立Java物件時，程式總會依次呼叫每個父類的非靜態初始化塊、構造器執行初始化，然後才呼叫本類的非靜態初始化塊、構造器執行初始化

 

注意：

super呼叫用於顯示呼叫父類構造器，this呼叫用於顯示呼叫本類中另一個過載的構造器。super和this呼叫都只能在構造器中使用，都必須作為構造器的第一行程式碼

只能使用其中之一，而且只能最多隻能呼叫一次

• 子類與父類中的例項變數、方法的區別

一個Java物件可以擁有多個同名的例項變數，子類定義的成員變數並不能完全覆蓋父類中成員變數

當變數的編譯時型別和執行時型別不同時，通過該變數訪問引用的物件的例項變數時，該例項變數的值由宣告該變數的型別決定

• 父子例項的記憶體控制

Java繼承中對成員變數和方法的處理是不同的。 

當通過變數呼叫方法時，方法的行為總是表現出它們實際型別的行為，訪問它們的所知物件的例項變數時，例項變數的值總是表現出變數所引用型別的行為。（方法可以被重寫，變數不存在重寫）

當子類使用public訪問控制修飾符，父類不使用public修飾符，才可以通過javap看到編譯器將父類的public方法直接轉移到子類中

子類物件的儲存記憶體中不存在父類物件，只存在一個子類物件，只是儲存了它所有父類所定義的全部例項變數。

Java程式中允許某個方法通過return this;返回撥用該方法的Java物件，但不能直接使用return super；甚至不允許直接將super當成一個引用變數使用。super關鍵字本身並沒有引用任何物件

1、子類方法不能直接使用return super；允許某個方法通過return this;返回撥用該方法的Java物件

2、甚至不允許直接將super當成一個引用變數使用。Super == a;引起編譯錯誤

子類中，一般用super.作為限定來修飾例項變數、方法

 

訪問父類的靜態變數/類變數，方式

1、使用父類的類名（推薦，程式碼可讀性）

2、使用super.限定來訪問

• final修飾符

1、final修飾的變數，賦值後，不能重新賦值

final例項變數：

必須顯示指定初始值

三種賦初始值的方式，都會抽到構造器中賦初始值（本質一樣）

final類變數：

必須顯示指定初始值

只能在定義時、靜態初始化塊中指定初始值

 

注意：

初始值在編譯時就被確定下來，系統不會在靜態初始化塊中對該類變數賦初始值

 

final修飾符定義“巨集變數”，定義時就賦初始值，編譯器會把程式中所有用到該變數的地方直接替換成值

對於final例項變數，只有在定義該變數時指定初始值才會有“巨集變數”的效果

對於final類變數，只有在定義時指定初始值才有“巨集變數”的效果

2、final修飾的方法，不能重寫

如果程式需要在匿名內部類中使用區域性變數，必須使用final修飾符修飾

在任何內部類中訪問的區域性變數都應該使用final修飾

此處內部類為區域性內部類，區域性內部類才可以訪問區域性變數，普通靜態內部類、非靜態內部類不可能訪問方法體內的區域性變數

內部類可能產生隱式的“閉包”，閉包將使得區域性變數脫離其所在的方法繼續存在

內部類會擴大區域性變數作用域的例項

3、final修飾的類，不能派生子類