第五章 初始化与清理（上）
随着计算机革命的发展，不安全的编程方式已逐渐成为编程代价高昂的主因之一。初始化和清理正是设计安全的两个问题。许多程序的错误都源于程序员忘记初始化变量，特别是在使用程序库时。当使用完一个元素时，很容易把对你不再有影响的元素忘记，这样一来这个元素占用的资源就会一直得不到释放，结果是资源的耗尽，特别是内存资源。
Java采用了构造器（constructor），并额外提供了垃圾回收器，对于不再使用的内存资源，垃圾回收器能自动将其释放。
5.1 用构造器确保初始化
可以假象为编写的每个类都定义一个initialize()方法，在你使用其对象之前应该首先调用initialize()方法。这同时也意味着用户必须记得自己去调用这个方法。在Java中，通过停供构造器，类的设计者可以确保每个对象都会得到初始化。创建对象时，如果其类具有构造器，Java就会在用有能力操作对象之前自动调用相应的构造器，从而保证初始化的进行。在Java中采用了和C++类似的命名方法，也就是构造器与类采用相同的名称。
以下是一个带有构造器的简单类：
class Rock { Rock(){ System.out.print("Rock "); } } public class test { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++){ new Rock(); } } }
输出结果如下：
现在创建对象时将会为对象分配存储空间，并调用相应的构造器，这就确保你在操作对象之前它就已经被初始化了。
不接受任何参数的构造器叫做默认构造器，Java文档中通常使用术语无参构造器，但和其他方法一样，构造器也能带有形式参数以便制定如何创建对象，对上面的例子稍加修改：
class Rock2 { Rock2(int i){ System.out.print("Rock " + i + " "); } } public class test { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 8; i++){ new Rock2(i); } } }
输出结果如下：
有了构造器形式参数，就可以在初始化对象时提供实际参数。如果上述例子中，Rock2(int)是Rock类中唯一的构造器，那么编译器将不会允许你以任何其他方式创建Rock对象。
构造器有助于减少错误，使代码更易于阅读。在Java中，初始化和创建两者捆绑在一起，不能分离。构造器是一种特殊类型的方法，它没有返回值，这不同于void，void是空返回值。
5.2 方法重载
任何程序设计语言都具备的一项重要特性就是对名字的运用，当创建一个对象时，也就给这个对象分配到的存储空间取了一个名字，通过使用名字，你可以引用所有的对象和方法。
在Java中，构造器是强制重载方法名的另一个原因，既然构造器的名字已经由类名决定，就只能有一个构造器名，如果想要用多种方式创建一个对象，我们就需要有两个甚至多个构造器。由于都是构造器，他们必须有相同的名字，为了让方法名相同而形式参数不同的构造器同时存在，必须用到方法重载。
示例使用重载的构造器和重载方法：
class Tree { int height; Tree(){ System.out.println("Planting a seeding"); height = 0; } Tree(int initialHeight){ height = initialHeight; System.out.println("Creating new Tree that is " + height + " feet tail"); } void info(){ System.out.println("Tree is " + height + " feet tail"); } void info(String s){ System.out.println(s + ": Tree is " + height + " feet tail"); } } public class test { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 5; i++){ Tree t = new Tree(i); t.info(); t.info("overloaded method"); } new Tree(); } }
输出结果如下：
Creating new Tree that is 0 feet tail
Tree is 0 feet tail
overloaded method: Tree is 0 feet tail
Creating new Tree that is 1 feet tail
Tree is 1 feet tail
overloaded method: Tree is 1 feet tail
Creating new Tree that is 2 feet tail
Tree is 2 feet tail
overloaded method: Tree is 2 feet tail
Creating new Tree that is 3 feet tail
Tree is 3 feet tail
overloaded method: Tree is 3 feet tail
Creating new Tree that is 4 feet tail
Tree is 4 feet tail
overloaded method: Tree is 4 feet tail
Planting a seeding
5.2.1 区分重载方法
如果几个方法有相同的名字，Java该如何进行区分？规则就是，每个重载的方法都必须有独一无二的参数列表。例如void f(String s, int i)同void f(int i, String s)就是两个不同的方法。
5.2.2 设计基本类型的重载
如果传入的数据类型（实际参数类型）小于方法中声明的形式参数类型，实际数据类型就会被提升。char型有所不同，如果无法找到恰好接收char参数的方法，就会把char直接提升至int。
如果传入的实际参数大于重载方法声明的形式参数，就得通过类型转换来执行窄化转换，不这样做的话编译器就会报错。
5.2.3 以返回值区分重载方法
例如这两个方法：void f() {} 同int f() {}，这两个方法虽然有相同的名字和形式参数，但是很容易就能区分它们。
5.3 默认构造器
默认构造器又称无参构造器，是没有形式参数的，它的作用是创建一个默认对象，如果你的类中没有构造器，编译器会自动帮你创建一个默认构造器。例如：
class Bird {} public class DefaultConstructor { public static void main(String[] args) { Bird b = new Bird(); } }
表达式new Bird()创建了一个新对象，并调用其默认构造器，没有这个默认构造器的话就无法创建对象。但如果已经定义了一个构造器，编译器就不会帮你自动创建构造器。
5.4 this关键字
this关键词只能在方法内部使用，表示对“调用方法的那个对象”的引用，如果在方法内部调用同一个类的不同方法就不必使用this，直接调用即可。例如：
public class test() { void func1() { /* ... */ } void func2() { pick(); /* ... */ } }
在func2()内部，你可以写func1()但是没有这个必要，编译器会帮你自动添加，只有当需要明确指出当前对象的引用时才需要使用this关键字。
5.4.1 在构造器中调用构造器
可能会为了一个类写多个构造器，还有时可能在一个构造器中调用另一个构造器，这时可以用this关键字做到这一点。
通常用this时，都是指“这个对象”、“当前对象”，表示对当前对象的引用。在构造器中，如果this添加了参数列表那么就有了不同的含义，这将产生对符合此参数列表的某个构造器的明确使用，这样，调用其他构造器就有了直接的途径。
尽管可以使用this调用一个构造器，但是不能调用两个，此外必须将构造器调用置于最起始处，否则编译器会报错。如果参数名称和数据成员名字相同会产生歧义，使用this也能解决这个问题。
5.4.2 static的含义
static方法就是没有this的方法，在static方法内部不能调用非静态方法，反过来倒是可以的，而且可以在没有创建任何对象的前提下，仅仅通过类本身来调用static方法，这实际上正式static方法的主要用途，它很像全局方法，Java中是禁止全局方法的，但你在类中置入static方法就可以访问其他static方法和static域。
5.5 清理：终结处理和垃圾回收
程序员都了解初始化的重要性，但常常会忘记同样重要的清理工作，把一个对象用完后就弃之不顾的做法并非总是安全的，Java有垃圾回收器负责回收无用对象占据的内存资源，但也有特殊情况，假定你的对象（并非使用new）获得了一块特殊的内存区域，由于垃圾回收器只知道释放哪些经由new分配的内存，所以它不知道怎么释放该对象的内存。为应对这种情况，Java允许在类中定义一个名为finalize()的方法，它的工作原理是：一旦垃圾回收器准备好释放对象占用的存储空间，将首先调用finalize()方法，并且在下一次垃圾回收动作发生时，才会真正回收对象占用的内存。
这里的finalize()和C++中的析构函数并不一样，在C++中，对象一定会被销毁，而Java里的对象却并非总是被垃圾回收，在Java中，对象可能不被垃圾回收，垃圾回收并不等于析构。Java并未提供析构函数或者相似的概念，要做类似的工作必须自己动手创建一个执行清理工作的普通方法。
5.5.1 finalize()的用途何在
通过上述论述，我们应该知道不应该将finalize()作为通用的清理方法，那么finalize()真正用途是什么？
首先我们要知道，垃圾回收只与内存有关，也就是说，使用垃圾回收器的唯一原因是为了回收程序不再使用的内存，所以对于与垃圾回收有关的任何行为来说，尤其是finalize()方法，它们也必须同内存及其回收有关。但这不意味着当对象中含有其他对象时，finalize()方法就要明确释放那些对象，不管对象时如何创建的，垃圾回收器都会负责释放对象占据的所有内存。这就将finalize()的需求限制到了一种特殊情况，即通过某种创建对象方式以外的方式为对象分配了存储空间。
之所以要有finalize()，是由于在分配内存时可能采用了类似C语言中的做法，所以实际上在非Java代码中，也许会调用C的malloc()函数系列来分配存储空间，而且除非调用了free()函数，否则存储空间将得不到释放从而造成内存泄露。
5.5.2 你必须实施清理
要清理一个对象，用户必须在需要清理的时刻调用执行清理的方法。Java不允许创建局部对象，必须使用new创建对象。在Java中，可以肤浅地认为正是由于垃圾收集机制的存在，使得Java没有析构函数，但是随着学习的深入，我们应该知道垃圾回收器的存在并不能完全代替析构函数。如果希望进行除释放存储空间之外的清理工作，还是得明确调用某个恰当的Java方法。
5.5.3 终结条件
通常，Java不能指望finalize()，必须创建其他的清理方法，并且明确调用他们。finalize()还有一个有趣的用法，它并不依赖于每次都要对finalize()进行调用，这就是对象终结条件的验证。
当对某个对象不再感兴趣，也就是它可以被清理时，这个对象应该处于某种状态，使它占用的内存可以安全地被释放。只要对象中存在没有被适当清理的部分，程序就存在很隐晦的缺陷，finalize()可以用来最终发现这种情况，尽管它并不是总会被调用。
5.5.4 垃圾回收器如何工作
有一种做法名叫停止-复制（stop-and-copy），显然这意味着，先暂停程序的运行，然后将所有的存活对象从当前堆复制到另一个堆，没有被复制的全是垃圾。当对象被复制到新堆时，他们是一个挨着一个的，所以新堆保持紧凑队列，然后就可以直接分配新空间了。
但是对于这种所谓的复制式回收器而言，效率会降低。首先，得有两个堆，然后得在这两个分离的堆之间来回倒腾，从而得维护比实际需要多一倍的空间。第二个问题在于复制，程序进入稳定状态之后可能只会产生少量垃圾，甚至没有垃圾，尽管如此，复制式回收器仍然会将所有内存从一处复制到另一处，这很浪费。为了避免这种情形，一些Java虚拟机会进行检查：要是没有垃圾产生，就会转换到另一种工作模式（自适应），这种模式成为标记-清扫（mark-and-sweep）。对于一般用途而言，这种方式线速度相当慢，但是当你知道只会有少量垃圾甚至没有垃圾时它的速度就很快了。
标记-清扫所依据的思路同样是从堆栈和静态存储区出发，遍历所有的引用，进而找出所有存活的对象，每找到一个就给对象设一个标记，这个过程不回收任何对象，只有当全部的标记工作完成的时候才会开始清理。在清理过程中，没有标记的对象将被释放，所以剩下的堆空间是不连续的，要是想得到连续空间的话就得重新整理剩下的对象。
5.6 成员初始化
Java尽力保证所有在使用前都能得到恰当的初始化，对于方法的局部变量，Java以编译错误的形式来贯彻这种保证。所以如果写成：
void f() { int i; i++; }
就会得到一条出错的消息，告诉你i尚未初始化。强制程序员提供一个初始值，往往能够帮助找出程序里的缺陷。
5.6.1 指定初始化
如果想为某个变量赋初值，最直接的办法就是在定义类成员变量的地方为其赋值。
public class Init { int i = 999; boolean bool = true; float f = 3.14f; //... }
也可以采用同样的方法初始化非基本类型的对象，如果Depth是一个类，那么可以像下面这样创建一个对象并初始化它：
public class Measurement { Depth d = new Depth(); //... }
如果没有为d指定初始值就尝试使用它就会出现运行错误，告诉你一个异常。
还可以通过调用某个方法来提供初值：
public class MethodInit { int i = f(); int f() { return 11; } }