2.2 必须创建所有对象

一旦创建了一个引用,就希望它能与一个新的对象相关联。通常用 new 操作符来实现这一目的。 new 关键字的意思是 “给我一个新对象。”所以前面的例子可以写成:

String s = new String("asdf");

1 存储到什么地方

程序运行时,对象是怎么进行放置安排的呢?特别是内存是怎样分配的呢?对这些方面的了解会对你有很大的帮助。有五个不同的地方可以存储数据:

寄存器:这是最快的存储区,因为它位于不同于其他存储区的地方——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(另一方面,C和C++允许你向编译器建议寄存器的分配方式)。

堆栈:位于通用RAM(随机访问存储器)中,但通过 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,则释放哪些内存。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系统必须知道存储在堆栈内所有想的确切生命周期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对象不存储于其中。

:一种通用的内存池(也位于RAM区),用于存放所有Java对象。堆不同于堆栈的好处是:编译器不需要知道存储的数据在堆里存活多长时间。因此,在堆里分配存储有很大的灵活性。当需要一个对象时,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:用堆进行存储分配和清理可能比用堆栈进行存储分配需要更多的时间(如果确定可以在Java中像在C++中一样在栈中创建对象——这只是假设)。 

常量存储:常量值通常直接存放在程序代码内部,这样做是安全的,因为它们永远不会被改变。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 (只读存储器)中。

非 RAM 存储: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。其中有两个基本的例子是 流对象  和 持久化对象 。 在流对象中,对象转化成字节流,通常被发送给另一台机器。在“ 持久化对象 ”中,对象被存放于磁盘上,因此,即使程序终止,它们仍可以保持自己的状态。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。

静态存储:这儿的“静态”(Static)是指“位于固定位置”(尽管也在RAM里)。程序运行期间,静态存储的数据将随时等候调用。可用static关键字指出一个对象的特定元素是静态的。但Java对象本身永远都不会置入静态存储空间。

Java提供了对轻量级持久化的支持,而诸如JDBC和Hibernate这样的机制提供了更加复杂的对在数据库中存储和读取对象信息的支持。

2 特殊情况:主要类型

有一系列类需特别对待;可将它们想象成“基本”、“主要”或者“主”(Primitive)类型,进行程序设计时要频繁用到它们。之所以要特别对待,是由于用 new 创建对象(特别是小的、简单的变量)并不是非常有效,因为 new 将对象置于“堆”里。对于这些类型,Java采纳了与C和C++相同的方法。也就是说,不是用 new 创建变量,而是创建一个并非引用的“自动”变量。这个变量容纳了具体的值,并置于堆栈中,能够更高效地存取。

Java决定了每种主要类型的大小。就象在大多数语言里那样,这些大小并不随着机器结构的变化而变化。这种大小的不可更改正是Java程序具有很强移植能力的原因之一。

主类型 大小 最小值 最大值 封装器类型
boolean 1-bit Boolean
char 16-bit Unicode 0 Unicode 216- 1 Character
byte 8-bit -128 +127 Byte[11]
short 16-bit -215 +215 – 1 Short1
int 32-bit -231 +231 – 1 Integer
long 64-bit -263 +263 – 1 Long
float 32-bit IEEE754 IEEE754 Float
double 64-bit IEEE754 IEEE754 Double
void Void1

数值类型全都是有符号(正负号)的,所以不必费劲寻找没有符号的类型。 主数据类型也拥有自己的“封装器”(wrapper)类。这意味着假如想让堆内一个非主要对象表示那个主类型,就要使用对应的封装器。例如:

char c = 'x';
Character C = new Character('c');

也可以直接使用:

Character C = new Character('x');

Java 1.1增加了两个类,用于进行高精度的计算:BigIntegerBigDecimal 。尽管它们大致可以划分为“封装器”类型,但两者都没有对应的“主类型”。

这两个类都有自己特殊的“方法”,对应于我们针对主类型执行的操作。也就是说,能对 intfloat 做的事情,对 BigIntegerBigDecimal 一样可以做。只是必须使用方法调用,不能使用运算符。此外,由于牵涉更多,所以运算速度会慢一些。我们牺牲了速度,但换来了精度。

BigInteger 支持任意精度的整数。也就是说,我们可精确表示任意大小的整数值,同时在运算过程中不会丢失任何信息。 BigDecimal 支持任意精度的定点数字。例如,可用它进行精确的币值计算。

几乎所有程序设计语言都支持数组。在C和C++里使用数组是非常危险的,因为那些数组只是内存块。若程序访问自己内存块以外的数组,或者在初始化之前使用内存(属于常规编程错误),会产生不可预测的后果。

Java的一项主要设计目标就是安全性。所以在C和C++里困扰程序员的许多问题都未在Java里重复。一个Java可以保证被初始化,而且不可在它的范围之外访问。由于系统自动进行范围检查,所以必然要付出一些代价:针对每个数组,以及在运行期间对索引的校验,都会造成少量的内存开销。但由此换回的是更高的安全性,以及更高的工作效率。为此付出少许代价是值得的。

创建对象数组时,实际创建的是一个引用数组。而且每个引用都会自动初始化成一个特殊值,并带有自己的关键字:null(空)。一旦Java看到 null,就知道该引用并未指向一个对象。正式使用前,必须为每个引用都分配一个对象。若试图使用依然为 null 的一个引用,就会在运行期报告问题。因此,典型的数组错误在Java里就得到了避免。