Thinking-In-Java——初始化和清除

“随着计算机的进步，‘不安全’的程序设计已成为造成编程代价高昂的罪魁祸首之一。”

“随着计算机的进步，‘不安全’的程序设计已成为造成编程代价高昂的罪魁祸首之一。”

“初始化”和“清除”是这些安全问题的其中两个。许多 C程序的错误都是由于程序员忘记初始化一个变量造成的。对于现成的库，若用户不知道如何初始化库的一个组件，就往往会出现这一类的错误。清除是另一个特殊的问题，因为用完一个元素后，由于不再关心，所以很容易把它忘记。这样一来，那个元素占用的资源会一直保留下去，极易产生资源（主要是内存）用尽的后果。

C++为我们引入了“构建器”的概念。这是一种特殊的方法，在一个对象创建之后自动调用。Java 也沿用了这个概念，但新增了自己的“垃圾收集器”，能在资源不再需要的时候自动释放它们。本章将讨论初始化和清除的问题，以及Java 如何提供它们的支持。

用构建器自动初始化

对于方法的创建，可将其想象成为自己写的每个类都调用一次 initialize()。这个名字提醒我们在使用对象之前，应首先进行这样的调用。但不幸的是，这也意味着用户必须记住调用方法。在 Java 中，由于提供了名为“构建器”的一种特殊方法，所以类的设计者可担保每个对象都会得到正确的初始化。若某个类有一个构建器，那么在创建对象时，Java 会自动调用那个构建器——甚至在用户毫不知觉的情况下。所以说这是可以担保的！
接着的一个问题是如何命名这个方法。存在两方面的问题。第一个是我们使用的任何名字都可能与打算为某个类成员使用的名字冲突。第二是由于编译器的责任是调用构建器，所以它必须知道要调用是哪个方法。C++ 采取的方案看来是最简单的，且更有逻辑性，所以也在Java 里得到了应用：构建器的名字与类名相同。这样一来，可保证象这样的一个方法会在初始化期间自动调用。

方法过载（重载）

在任何程序设计语言中，一项重要的特性就是名字的运用。我们创建一个对象时，会分配到一个保存区域的名字。方法名代表的是一种具体的行动。通过用名字描述自己的系统，可使自己的程序更易人们理解和修改。它非常象写散文——目的是与读者沟通。

我们用相同的词表达多种不同的含义——即词的“过载”。

区分过载方法

若方法有同样的名字，Java 怎样知道我们指的哪一个方法呢？这里有一个简单的规则：每个过载的方法都必须采取独一无二的自变量类型列表。

方法的签名( signature)由它的名称和所有参数类型组成;签名不包括它的返回类型。

this 关键字（注意只能在方法内部使用）可为已调用了其方法的那个对象生成相应的句柄。可象对待其他任何对象句柄一样对待这个句柄。但要注意，假若准备从自己某个类的另一个方法内部调用一个类方法，就不必使用this。只需简单地调用那个方法即可。当前的this 句柄会自动应用于其他方法。

若为一个类写了多个构建器，那么经常都需要在一个构建器里调用另一个构建器，以避免写重复的代码。可用this 关键字做到这一点。
通常，当我们说this 的时候，都是指“这个对象”或者“当前对象”。而且它本身会产生当前对象的一个句柄。在一个构建器中，若为其赋予一个自变量列表，那么 this 关键字会具有不同的含义：它会对与那个自变量列表相符的构建器进行明确的调用。

class object1 {
    public void dopritln() {
        System.out.println("\t1.....\t" + this.hashCode());
    }

    public void dopritlns() {
        object2 obj = new object2();
        obj.dopritln();
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return 11111;
    }
}

class object2 {
    public void dopritln() {
        System.out.println("\t2.....\t" + this.hashCode());
    }

    public void dopritlns() {
        object3 obj = new object3();
        obj.dopritln();
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return 22222;
    }
}

class object3 {
    public void dopritln() {
        System.out.println("\t3.....\t" + this.hashCode());
    }

    public void dopritlns() {
        object1 obj = new object1();
        obj.dopritln();
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return 33333;
    }
}

// *******************************************
    @org.junit.Test
    public void testThis() {
        object1 obj1 = new object1();
        object2 obj2 = new object2();
        object3 obj3 = new object3();
        System.out.println("\t0.....\t" + this.hashCode());
        obj1.dopritln();
        obj2.dopritln();
        obj3.dopritln();
        System.out.println("************************");
        obj1.dopritlns();
        obj2.dopritlns();
        obj3.dopritlns();
    }
	
// *******************************************  
	0.....	254413710
	1.....	11111
	2.....	22222
	3.....	33333
************************
	2.....	22222
	3.....	33333
	1.....	11111	

清除：收尾和垃圾收集

Java 可用垃圾收集器回收由不再使用的对象占据的内存。现在考虑一种非常特殊且不多见的情况。假定我们的对象分配了一个“特殊”内存区域，没有使用new。垃圾收集器只知道释放那些由new分配的内存，所以不知道如何释放对象的“特殊”内存。为解决这个问题，Java 提供了一个名为finalize()的方法，可为我们的类定义它。在理想情况下，它的工作原理应该是这样的：一旦垃圾收集器准备好释放对象占用的存储空间，它首先调用finalize()，而且只有在下一次垃圾收集过程中，才会真正回收对象的内存。所以如果使用finalize()，就可以在垃圾收集期间进行一些重要的清除或清扫工作。

垃圾收集只跟内存有关！

也就是说，垃圾收集器存在的唯一原因是为了回收程序不再使用的内存。所以对于与垃圾收集有关的任何活动来说，其中最值得注意的是finalize()方法，它们也必须同内存以及它的回收有关。但这是否意味着假如对象包含了其他对象，finalize()就应该明确释放那些对象呢？答案是否定的——垃圾收集器会负责释放所有对象占据的内存，无论这些对象是如何创建的。它将对finalize()的需求限制到特殊的情况。在这种情况下，我们的对象可采用与创建对象时不同的方法分配一些存储空间。

成员初始化

Java 尽自己的全力保证所有变量都能在使用前得到正确的初始化。若被定义成相对于一个方法的“局部”变量，这一保证就通过编译期的出错提示表现出来。

关于类成员变量，由于任何方法都可以初始化或使用那个数据，所以在正式使用数据前，若还是强迫程序员将其初始化成一个适当的值，就可能不是一种实际的做法。然而，若为其赋予一个垃圾值，同样是非常不安全的。因此，一个类的所有基本类型数据成员都会保证获得一个初始值。

规定初始化

如果想自己为变量赋予一个初始值，又会发生什么情况呢？为达到这个目的，一个最直接的做法是在类内部定义变量的同时也为其赋值。

这种初始化方法非常简单和直观。它的一个限制是类型Measurement的每个对象都会获得相同的初始化值。有时，这正是我们希望的结果，但有时却需要盼望更大的灵活性。

构建器初始化

可考虑用构建器执行初始化进程。这样便可在编程时获得更大的灵活程度，因为我们可以在运行期调用方法和采取行动，从而“现场”决定初始化值。但要注意这样一件事情：不可妨碍自动初始化的进行，它在构建器进入之前就会发生。

初始化顺序
在一个类里，初始化的顺序是由变量在类内的定义顺序决定的。即使变量定义大量遍布于方法定义的中间，那些变量仍会在调用任何方法之前得到初始化——甚至在构建器调用之前。
静态数据的初始化
若数据是静态的（static），那么同样的事情就会发生；如果它属于一个基本类型（主类型），而且未对其初始化，就会自动获得自己的标准基本类型初始值；如果它是指向一个对象的句柄，那么除非新建一个对象，并将句柄同它连接起来，否则就会得到一个空值（NULL）。

如果想在定义的同时进行初始化，采取的方法与非静态值表面看起来是相同的。但由于static 值只有一个存
储区域，所以无论创建多少个对象，都必然会遇到何时对那个存储区域进行初始化的问题。

明确进行的静态初始化（静态代码块） 静态代码块仅执行一次——首次生成那个类的一个对象时，或者首次访问属于那个类的一个 static 成员时（即便从未生成过那个类的对象）。
非静态实例的初始化
它看起来与静态代码块极其相似，只是static 关键字从里面消失了。为支持对“匿名内部类”的初始化，必须采用这一语法格式。
```
{
 c1 = new Mug(1);
 116
 c2 = new Mug(2);
 System.out.println("c1 & c2 initialized");
}
```

类的初始化总结

以一个名为 Dog的类为例：

(1) 类型为 Dog的一个对象首次创建时，或者Dog 类的static方法／static 字段首次访问时，Java 解释器必须找到Dog.class（在事先设好的类路径里搜索）。
(2) 找到Dog.class 后（它会创建一个 Class对象），它的所有 static初始化模块都会运行。因此，static初始化仅发生一次——在 Class 对象首次载入的时候（加载class时）。
(3) 创建一个new Dog()时，Dog 对象的构建进程首先会在内存堆（Heap）里为一个 Dog对象分配足够多的存储空间。
(4) 这种存储空间会清为零，将Dog中的所有基本类型设为它们的默认值（零用于数字，以及 boolean和char 的等价设定）。
(5) 进行字段定义时发生的所有初始化都会执行。
(6) 执行构建器。这实际可能要求进行相当多的操作，特别是在涉及继承的时候。

数组初始化

数组代表一系列对象或者基本数据类型，所有相同的类型都封装到一起——采用一个统一的标识符名称。数组的定义和使用是通过方括号索引运算符进行的（[]）。为定义一个数组，只需在类型名后简单地跟随一对空方括号即可：int[] al;

总结

作为初始化的一种具体操作形式，构建器应使大家明确感受到在语言中进行初始化的重要性。与 C++的程序设计一样，判断一个程序效率如何，关键是看是否由于变量的初始化不正确而造成了严重的编程错误（臭虫）。这些形式的错误很难发现，而且类似的问题也适用于不正确的清除或收尾工作。由于构建器使我们能保证正确的初始化和清除（若没有正确的构建器调用，编译器不允许对象创建），所以能获得完全的控制权和安全性。
在Java 中，垃圾收集器会自动为所有对象释放内存，所以 Java 中等价的清除方法并不是经常都需要用到的。如果不需要类似于构建器的行为，Java 的垃圾收集器可以极大简化编程工作，而且在内存的管理过程中增加更大的安全性。有些垃圾收集器甚至能清除其他资源，比如图形和文件句柄等。然而，垃圾收集器确实也增加了运行期的开销。但这种开销到底造成了多大的影响却是很难看出的，因为到目前为止， Java 解释器的总体运行速度仍然是比较慢的。随着这一情况的改观，我们应该能判断出垃圾收集器的开销是否使Java 不适合做一些特定的工作（其中一个问题是垃圾收集器不可预测的性质）。
构建器实际做的事情还要多得多。特别地，当我们通过“创作”或“继承”生成新类的时候，对构建的保证仍然有效，而且需要一些附加的语法来提供对它的支持。