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Java的对象、引用与存储

2014年01月29日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1719字 ⁄ 字号 评论关闭

(整理自《Thinking in Java》)

    在Java中,一切都被视为对象,而操纵对象的标识符实际上是对象的一个“引用(reference)”。你可以将这一情形想象成用遥控器(引用)来操纵电视机(对象)。你只要握住这个遥控器,就能保持与电视机的连接。当你想要改变频道或者减小音量时,你实际操控的是遥控器(引用),再由遥控器来调控电视机(对象)。如果你想在房间里四处走走,同时仍能调控电视机,那么你只需携带遥控器(引用)而不是电视机(对象)。

    此外,即使没有电视机,遥控器亦可独立存在。也就是说,你拥有一个引用,并不一定需要有一个对象与它关联。因此,如果你想操纵一个词或句子,你可以创建一个String引用:

    String s;

    但这里所创建的只是引用,并不是对象。如果此时向s发送一个消息,就会返回一个运行时刻错误。这是因为此时s实际上没有与任何事物相关联(即没有电视机)。因此,一种安全的做法是:创建一个引用的同时便进行初始化。

    String s = "asdf";

    但这里用到了Java语言的一个特性:字符串可以用带引号的文本初始化。通常,你必须对对象使用一种更通用的初始化方法,通过new关键字来实现:

    String s = new String("asdf");

    当然,字符串类型并非唯一存在的类型。Java提供了数量众多的现成类型。重要的是,你可以自行创建类型。事实上,这是Java程序设计中的一项基本行为。

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?在Java中,有六个不同的地方可以存储数据:

1. 寄存器(register)
    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,所以寄存器由编译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。

2. 堆栈(stack)
    位于通用RAM(random-access memory,随机访问存储器)中,但通过它的“堆栈指针”可以从处理器那里获得支持。堆栈指针若向下移动,则分配新的内存;若向上移动,则释放那些内存。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编译器必须知道存储在堆栈内所有数据的确切大小和生命周期,因为它必须生成相应的代码,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对象并不存储于其中。

3. 堆(heap)
    一种通用性的内存池(也存在于RAM区),用于存放所有的Java对象。堆不同于堆栈的好处是:编译器不需要知道要从堆里分配多少存储区域,也不必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。当你需要创建一个对象时,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:用堆进行存储分配比用堆栈进行存储需要更多的时间。

4. 静态存储
    这里的“静态”是指“在固定的位置”(尽管也在RAM里)。静态存储区存放程序运行时一直存在的数据。你可以用关键字static来标识一个对象的特定元素是静态的,但Java对象本身从来不会存放在静态存储空间里。

5. 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(read-only memory,只读存储器)中。

6. 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。其中两个基本的例子是“流对象(streamed object)”和“持久化对象(persistent object)”。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。

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