java编程思想学习笔记 第二章

第二章 一切都是对象

2.1 用引用操纵对象

每种编程语言都有自己的数据处理方式。有些时候，程序员必须时刻留意准备处理的是什么类型。您曾利用一些特殊语法直接操作过对象，或处理过一些间接表示的对象吗（C或C++里的指针）？

所有这些在Java里都得到了简化，任何东西都可看作对象。因此，我们可采用一种统一的语法，任何地方均可照搬不误。但要注意，尽管将一切都“看作”对象，但操纵的标识符实际是指向一个对象的

“句柄”

（Handle）。在其他Java参考书里，还可看到有的人将其称作一个

“引用”

，甚至一个“指针”。可将这一情形想象成用遥控板（句柄）操纵电视机（对象）。只要握住这个遥控板，就相当于掌握了与电视机连接的通道。但一旦需要“换频道”或者“关小声音”，我们实际操纵的是遥控板（句柄），再由遥控板自己操纵电视机（对象）。如果要在房间里四处走走，并想保持对电视机的控制，那么手上拿着的是遥控板，而非电视机。

此外，即使没有电视机，遥控板亦可独立存在。也就是说，只是由于拥有一个句柄，并不表示必须有一个对象同它连接。所以如果想容纳一个词或句子，可创建一个String句柄：

String s;

但这里创建的只是句柄，并不是对象。若此时向s发送一条消息，就会获得一个错误（运行期）。这是由于s实际并未与任何东西连接（即“没有电视机”）。因此，一种更安全的做法是：创建一个句柄时，记住无论如何都进行初始化：

String s = "asdf";

2.2 所有对象都必须创建

创建引用时，我们希望它同一个新对象连接。通常用new关键字达到这一目的。new的意思是：“把我变成这些对象的一种新类型”。所以在上面的例子中，可以说：

String s = new String("asdf");

它不仅指出“将我变成一个新字串”，也通过提供一个初始字串，指出了“如何生成这个新字串”。

2.2.1 保存到什么地方

程序运行时，我们最好对数据保存到什么地方做到心中有数。特别要注意的是内存的分配。有六个地方都可以保存数据：

(1)

寄存器

。这是最快的保存区域，因为它位于和其他所有保存方式不同的地方：处理器内部。然而，寄存器的数量十分有限，所以寄存器是根据需要由编译器分配。我们对此没有直接的控制权，也不可能在自己的程序里找到寄存器存在的任何踪迹。

(2)

堆栈

。驻留于常规RAM（随机访问存储器）区域，但可通过它的“堆栈指针”获得处理的直接支持。堆栈指针若向下移，会创建新的内存；若向上移，则会释放那些内存。这是一种特别快、特别有效的数据保存方式，仅次于寄存器。创建程序时，Java编译器必须准确地知道堆栈内保存的所有数据的“长度”以及“存在时间”。这是由于它必须生成相应的代码，以便向上和向下移动指针。这一限制无疑影响了程序的灵活性，所以尽管有些Java数据要保存在堆栈里——特别是对象句柄，但Java对象并不放到其中。

(3)

堆

. 一种常规用途的内存池（也在RAM区域），其中保存了Java对象。和堆栈不同，“内存堆”或“堆”（Heap）最吸引人的地方在于编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间。因此，用堆保存数据时会得到更大的灵活性。要求创建一个对象时，只需用new命令编制相关的代码即可。执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存。当然，为达到这种灵活性，必然会付出一定的代价：在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间！

(4)

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。

(5)

常数存储

。常数值通常直接置于程序代码内部。这样做是安全的，因为它们永远都不会改变。有的常数需要严格地保护，所以可考虑将它们置入只读存储器（ROM）。

(6)

非RAM存储

。若数据完全独立于一个程序之外，则程序不运行时仍可存在，并在程序的控制范围之外。其中两个最主要的例子便是“流式对象”和“固定对象”。对于流式对象，对象会变成字节流，通常会发给另一台机器。而对于固定对象，对象保存在磁盘中。即使程序中止运行，它们仍可保持自己的状态不变。对于这些类型的数据存储，一个特别有用的技巧就是它们能存在于其他媒体中。一旦需要，甚至能将它们恢复成普通的、基于RAM的对象。Java 1.1提供了对Lightweight persistence的支持。未来的版本甚至可能提供更完整的方案。

2.3 绝对不要清除对象

大多数程序设计语言都提供了“作用域”（Scope）的概念。对于在作用域里定义的名字，作用域同时决定了它的“可见性”以及“存在时间”。在C，C++和Java里，作用域是由花括号的位置决定的。参考下面这个例子：

{
int x = 12;
/* only x available */
{
int q = 96;
/* both x & q available */
}
/* only x available */
/* q “out of scope” */
}

注意尽管在C和C++里是合法的，但在Java里不能象下面这样书写代码：

{
int x = 12;
{
int x = 96; /* illegal */
}
}

2.4 字段和方法

定义一个类时（我们在Java里的全部工作就是定义类、制作那些类的对象以及将消息发给那些对象），可在自己的类里设置两种类型的元素：数据成员（有时也叫“字段”）以及成员函数（通常叫“方法”）。其中，数据成员是一种对象（通过它的句柄与其通信），可以为任何类型。它也可以是主类型（并不是句柄）之一。如果是指向对象的一个句柄，则必须初始化那个句柄，用一种名为“构建器”（第4章会对此详述）的特殊函数将其与一个实际对象连接起来（就象早先看到的那样，使用new关键字）。但若是一种主类型，则可在类定义位置直接初始化（正如后面会看到的那样，句柄亦可在定义位置初始化）。

每个对象都为自己的数据成员保有存储空间；数据成员不会在对象之间共享。下面是定义了一些数据成员的类示例：

class DataOnly {
int i;
float f;
boolean b;
}

这个类并没有做任何实质性的事情，但我们可创建一个对象：

DataOnly d = new DataOnly();

可将值赋给数据成员，但首先必须知道如何引用一个对象的成员。为达到引用对象成员的目的，首先要写上对象句柄的名字，再跟随一个点号（句点），再跟随对象内部成员的名字。即“对象.成员”。例如：

d.i = 47;
d.f = 1.1f;
d.b = false;

2.5 方法、自变量和返回值

迄今为止，我们一直用“函数”（Function）这个词指代一个已命名的子例程。但在Java里，更常用的一个词却是“方法”（Method），代表“完成某事的途径”。尽管它们表达的实际是同一个意思，但从现在开始，本书将一直使用“方法”，而不是“函数”。

Java的“方法”决定了一个对象能够接收的消息。通过本节的学习，大家会知道方法的定义有多么简单！

方法的基本组成部分包括名字、自变量、返回类型以及主体。下面便是它最基本的形式：

返回类型 方法名( /* 自变量列表*/ ) {/* 方法主体 */}

返回类型是指调用方法之后返回的数值类型。显然，方法名的作用是对具体的方法进行标识和引用。自变量列表列出了想传递给方法的信息类型和名称。

Java的方法只能作为类的一部分创建。只能针对某个对象调用一个方法，而且那个对象必须能够执行那个方法调用。若试图为一个对象调用错误的方法，就会在编译期得到一条出错消息。为一个对象调用方法时，需要先列出对象的名字，在后面跟上一个句点，再跟上方法名以及它的参数列表。亦即“对象名.方法名(自变量1，自变量2，自变量3…)。举个例子来说，假设我们有一个方法名叫f()，它没有自变量，返回的是类型为int的一个值。那么，假设有一个名为a的对象，可为其调用方法

f()，则代码如下：

int x = a.f();

返回值的类型必须兼容x的类型。

象这样调用一个方法的行动通常叫作“向对象发送一条消息”。在上面的例子中，消息是f()，而对象是a。面向对象的程序设计通常简单地归纳为“向对象发送消息”。

2.6 static关键字

通常，我们创建类时会指出那个类的对象的外观与行为。除非用new创建那个类的一个对象，否则实际上并未得到任何东西。只有执行了new后，才会正式生成数据存储空间，并可使用相应的方法。

但在两种特殊的情形下，上述方法并不堪用。

一种情形是

只想用一个存储区域

来保存一个特定的数据——

无论要创建多少个对象

，

甚至根本不创建对

象。另一种情形是我们

需要一个特殊的方法

，

它

没有与这个类的任何对象关联

。也就是说，

即使没有创建对象

，

也需要一个能调用的方法

。为满足这两方面的要求，可使用static（静态）关键字。

一旦将什么东西设为static，数据或方法就不会同那个类的任何对象实例联系到一起。所以尽管

从未创建那个类的一个对象

，仍能

调用一个static方法

，或访问一些static数据。而在这之前，对于非static数据和方法，我们必须创建一个对象，并用那个对象访问数据或方法。这是由于非static数据和方法必须知道它们操作的具体对象。当然，在正式使用前，由于static方法不需要创建任何对象，所以它们不可简单地调用其他那些成员，同时不引用一个已命名的对象，从而直接访问非static成员或方法（因为非static成员和方法必须同一个特定的对象关联到一起）。

有些面向对象的语言使用了“类数据”和“类方法”这两个术语。它们意味着数据和方法只是为作为一个整体的类而存在的，并不是为那个类的任何特定对象。有时，您会在其他一些Java书刊里发现这样的称呼。

为了将数据成员或方法设为static，只需在定义前置和这个关键字即可。例如，下述代码能生成一个static数据成员，并对其初始化：

class StaticTest {
Static int i = 47;
}

现在，尽管我们制作了两个StaticTest对象，但它们仍然只占据StaticTest.i的一个存储空间。这两个对象都共享同样的i。请考察下述代码：

StaticTest st1 = new StaticTest();

StaticTest st2 = new StaticTest();

此时，无论st1.i还是st2.i都有同样的值47，因为它们引用的是同样的内存区域。

有两个办法可引用一个static变量。正如上面展示的那样，可通过一个对象命名它，如st2.i。亦可直接用它的类名引用，而这在非静态成员里是行不通的（最好用这个办法引用static变量，因为它强调了那个变量的“静态”本质）。

StaticTest.i++;

其中，++运算符会使变量增值。此时，无论st1.i还是st2.i的值都是48。

类似的逻辑也适用于静态方法。既可象对其他任何方法那样通过一个对象引用静态方法，亦可用特殊的语法格式“类名.方法()”加以引用。静态方法的定义是类似的：

class StaticFun {
static void incr() { StaticTest.i++; }
}

从中可看出，StaticFun的方法incr()使静态数据i增值。通过对象，可用典型的方法调用incr()：

StaticFun sf = new StaticFun();

sf.incr();

或者，由于incr()是一种静态方法，所以可通过它的类直接调用：

StaticFun.incr();

尽管是“静态”的，但只要应用于一个数据成员，就会明确改变数据的创建方式（一个类一个成员，以及每个对象一个非静态成员）。若应用于一个方法，就没有那么戏剧化了。对方法来说，static一项重要的用途就是帮助我们在不必创建对象的前提下调用那个方法。正如以后会看到的那样，这一点是至关重要的——特别是在定义程序运行入口方法main()的时候。

和其他任何方法一样，static方法也能创建自己类型的命名对象。所以经常把static方法作为一个“领头羊”使用，用它生成一系列自己类型的“实例”