分析一下JAVA中對象創建和初始化過程中涉及的相關概念問題,java中棧(stack)與堆(heap),對象、引用、句柄的概念。
1.Java中的數據類型
Java中有3個數據類型:
基本數據類型(在Java中,boolean、byte、short、int、long、char、float、double這八種是基本數據類型)
引用類型
null類型
其中,引用類型包括類類型(含數組)、接口類型。
下列語句聲明了一些變量:
以下是引用片段:
int k ;
A a; //a是A數據類型的對象變量名。
B b1,b2,…,b10000;// 假定B是抽象類或接口。
String s;
注意:從數據類型與變量的角度看,基本數據類型變量k、類類型變量a和s、抽象類或接口類型變量b(1萬個),它們都是變量(標識符)。
2.關於句柄(handle)
為了區別引用類型的變量標識符和基本數據類型變量標識符,我們特別的使用Handle來稱呼引用類型的變量標識符。上面例子中b1至b10000、a、s都是Handle。Handle直觀的看就是手柄、把手,我們采用計算機界常用的中文翻譯“句柄”。
2.1【Windows編程中的】句柄的含義
句柄是WONDOWS用來標識被應用程序所建立或使用的對象的唯一整數,WINDOWS使用各種各樣的句柄標識諸如應用程序實例,窗口,控制,位圖,GDI對象等等。WINDOWS句柄有點象C語言中的文件句柄。
從上面的定義中的我們可以看到,句柄是一個標識符,是拿來標識對象或者項目的,它就象我們的姓名一樣,每個人都會有一個,不同的人的姓名不一樣,但是,也可能有一個名字和你一樣的人。從數據類型上來看它只是一個16位的無符號整數。應用程序幾乎總是通過調用一個WINDOWS函數來獲得一個句柄,之後其他的WINDOWS函數就可以使用該句柄,以引用相應的對象。
如果想更透徹一點地認識句柄,我可以告訴大家,句柄是一種指向指針的指針。我們知道,所謂指針是一種內存地址。應用程序啟動後,組成這個程序的各對象是駐留在內存的。如果簡單地理解,似乎我們只要獲知這個內存的首地址,那麼就可以隨時用這個地址訪問對象。但是,如果您真的這樣認為,那麼您就大錯特錯了。我們知道,Windows是一個以虛擬內存為基礎的操作系統。在這種系統環境下,Windows內存管理器經常在內存中來回移動對象,依此來滿足各種應用程序的內存需要。對象被移動意味著它的地址變化了。如果地址總是如此變化,我們該到哪裡去找該對象呢?
為了解決這個問題,Windows操作系統為各應用程序騰出一些內存儲地址,用來專門登記各應用對象在內存中的地址變化,而這個地址(存儲單元的位置)本身是不變的。Windows內存管理器在移動對象在內存中的位置後,把對象新的地址告知這個句柄地址來保存。這樣我們只需記住這個句柄地址就可以間接地知道對象具體在內存中的哪個位置。這個地址是在對象裝載(Load)時由系統分配給的,當系統卸載時(Unload)又釋放給系統。
句柄地址(穩定)→記載著對象在內存中的地址────→對象在內存中的地址(不穩定)→實際對象
2.2Java中句柄的意義
對句柄以前的【Windows編程中的】含義有了深刻的認識,我們可以說Handle是一個我們學習Java時非常需要的術語。它的意義在於區別“對象本身”和對象變量(或者嚴格點:對象所屬的數據類型的變量標識符)。
2.3回到1中的變量聲明:
現在,你應該對下面的注釋一目了然。
int k, j ;//k裡面存放的是一個整型數。
A a; //a裡面存放地址。
B b1,b2,…,b10000;// b1,…,b10000裡面存放地址。
String s; //s裡面存放地址。
3.關於引用(reference)
什麼是“引用”? “the identifier you manipulate is actually a ‘reference’ to an object”。(Thinking in Java 2e )
翻譯是:你操縱的標識符實際上是一個對象的“引用”。或者精確些,翻譯成:你操作的標識符實際上是指向一個對象的“引用”。顯然,原文中reference是一個有方向感的東西。
回到Java中來,引用可以想象成對象的身份證號碼、對象的ID或者對象的手機號碼。當然,更多的說法是,引用是對象在內存中住的房間號碼。直觀的說,對象的引用是創建對象時的返回值!引用是new表達式的返回值。
new A(); 這裡真正創建了一個對象,但我們沒有用句柄去持有(hold、拿著、保存)該引用。從微觀上看,new表達式完成了對象初始化的任務(三步曲,下文詳細分析),整體上看則返回一個引用。
再次回到1中的變量聲明,再看看下面的注釋。
A a; //聲明句柄a,但未初始化,所以裡面的值為null。
B b1,b2,…,b10000;// 聲明句柄b1,…,b10000,但未初始化,所以裡面的值為null。
String s; //聲明句柄s,但未初始化,所以裡面的值為null。
4.句柄與引用的關系
A a;//聲明句柄a,值為null
a=new A();//句柄的初始化(句柄 = 引用;即把引用賦值給句柄)
引用:new A()的值。引用可以簡單的看作對象占據內存空間的地址;通過對象的引用,就可以方便的與其他對象區別開來,引用就是對象獨特的身份標識。
完成句柄的初始化後,就可以用句柄遙控對象了。
當然,這只是從一方面解釋對象的創建和初始化,理解了句柄和引用的關系後,下面分析對象初始化的整個過程。先做以下准備工作,說說棧與堆。
5.java中棧(stack)與堆(heap)
在java中內存分為“棧”和“堆”這兩種(Stack and Heap).基本數據類型存儲在“棧”中,對象引用類型實際存儲在“堆”中,在棧中只是保留了引用內存的地址值。
順便說說“==”與“equals()方法”,以幫助理解兩者(Stack and Heap)的概念。
在Java中利用"=="比較變量時候,系統使用變量在stack(棧)中所存的值來作為對比的依據,基本數據類型在stack中所存的值就是其內容值,而引用類型在stack中所存放的值是本身所指向Heap中對象的地址值。 Java.lang包中的Object類有public boolean equals (Object obj)方法。它比較兩個對象是否相等。僅當被比較的兩個引用指向同一對象時(句柄相等),對象的equals()方法返回true。(至於String 類的equals()方法,它重寫(override)equals()方法,不在本文討論之列。)
6.對象的創建和初始化過程
在java中對象就是類的實例。在一般情況下,當把一個類實例化時,此類的所有成員,包括變量和方法,都被復制到屬於此數據類型的一個新的實例中去。分析以下兩段代碼。
6.1 Vehicle veh1 = new Vehicle();
上面的語句做了如下的事情:
①右邊的“new Vehicle”,是以Vehicle類為模板,在堆空間裡創建一個Vehicle類對象(也簡稱為Vehicle對象)。
②末尾的()意味著,在對象創建後,立即調用Vehicle類的構造函數,對剛生成的對象進行初始化。構造函數是肯定有的。如果沒創建,Java會補上一個默認的構造函數。
③左邊的“Vehicle veh1”創建了一個Vehicle類引用變量。
④“=”操作符使對象引用指向剛創建的那個Vehicle對象。(回想一下句柄與引用)
將上面的語句分為兩個步驟:
Vehicle veh1;
veh1 = new Vehicle();
這樣寫,就比較清楚了,有兩個實體:一是對象引用變量,一是對象本身。在堆空間裡創建的實體,與在棧空間裡創建的實體不同。盡管它們也是確確實實存在的實體,但是似乎很難准確的“抓”住它。我們仔細研究一下第二句,找找剛創建的對象叫什麼名字?有人說,它叫“Vehicle”。不對, “Vehicle”是類(對象的創建模板)的名字。一個Vehicle類可以據此創建出無數個對象,這些對象不可能全叫“Vehicle”。對象連名都沒有,沒法直接訪問它。我們只能通過對象引用來間接訪問對象。
6.2 Vehicle veh2;
veh2 = veh1;
由於veh1和veh2只是對對象的引用,第二行所做的不過是把veh1的引用(地址)賦值給veh2,使得veh1和veh2同時指向唯一的一個Vehicle對象。
6.3 veh2 = new Vehicle();
則引用變量veh2改指向第二個對象。
從以上敘述再推演下去,我們可以獲得以下結論:①一個對象引用可以指向0個或1個對象;②一個對象可以有N個引用指向它。