对象引用与垃圾收集.ppt

J2SE 1 4 Tigerflower2005 1 主题 对象引用与垃圾收集异常处理JAVAI O正则表达式利用JAVA进行XML编程嵌套式类对象的封装与继承抽象类与接口 垃圾收集 垃圾收集器的工作原理是识别程序中不再使用的对象 并且回收其内存 垃圾收集 J2SE1 4采用的代间收集策略 垃圾收集 JDK1 4的垃圾收集器复制收集器 标记整理收集器 增量式收集器 并行复制收集器 并行清除 scavenging 收集器和并发标记 清除收集器 垃圾收集 其他收集选项 垃圾收集 观察垃圾收集运行状况有很多办法来监听垃圾回收器的活动 可用Xverbose gc选项运行JVM 然后观察输出结果一段时间 memory 13 009 13 130 GC65536K 16788K 65536K 121 000ms 垃圾收集 微调垃圾收集选项最简单的垃圾收集微调就是扩大最大堆的大小 Xmx 随着堆的增大 复制收集会变得更有效 所以在增大堆时 您就减少了每个对象的收集成本 除了增加最大堆的大小 还可以用选项 XX NewRatio增加分配给年轻代的空间份额 也可以用 Xmn选项显式指定年轻代的大小 引用对象 从JDK1 2开引入了一个引用对象应用程序接口API允许程序维持一个特别的到对象的引用 这样程序能够通过这一有限的途径和垃圾收集器进行交互 加入引用对象之后的引用与常规引用的区别在于 引用对象中的引用专门由内存管理器来处理 引用对象封装了其它一些对象的引用 我们称之为指示对象 在引用对象创建的同时 也就定义了该引用对象的指示对象 Heap中的引用对象ReferenceObjects ReferenceObjects类层次 对象的引用层次 根据对象的可获取程度 强获取 次获取 弱获取 虚获取根据应用程序要求 对象可以是强引用 strongreferences 次引用 softreferences 弱引用 weakreferences 虚引用 phantomreferences 的任意组合 强引用 strongreference JVM内存管理器从引用集合出发遍寻堆中所有到对象的路径 当到达某对象的任意路径都不含有引用对象时 则称该对象具有强获取能力 该对象为强引用对象 Rootsetofreferences strongreferences garbage 次引用 softreference 次引用 softreference publicclassDisplayImageextendsApplet SoftReferencesr null publicvoidinit System out println Initializing publicvoidpaint Graphicsg Imageim sr null null Image sr get if im null System out println Fetchingimage im getImage getCodeBase truck1 gif sr newSoftReference im System out println Painting g drawImage im 25 25 this im null publicvoidstart publicvoidstop 次引用 SoftReference 所有SoftReference到的对象保证会在java虚拟机发生OutOfMemoryError前被清除 SoftReference常被用来实现object cache memory sensitivecaches 之用的 被SoftReference指到的对象 即使没有任何DirectReference 也不会被清除 一直要到JVM内存不足时且没有DirectReference时才会清除 如此一来SoftReference不但可以把对象cache起来 也不会造成内存不足的错误 OutOfMemoryError 弱引用 weakreference 当内存管理器未发现strongreferences和softreferences时 我们称对象具有弱获取能力 即在到达该对象的路径中至少包含一个weakreference 弱引用 weakreference 弱引用 weakreferences 允许用来查询一个对象是否已被垃圾收集器回收 Imageim sr null null Image sr get if im null System out println Fetchingimage im getImage getCodeBase truck1 gif sr newSoftReference im publicclassWeakObj publicstaticvoidmain String args try ReferenceQueueaReferenceQueue newReferenceQueue ObjectanObject newObject WeakReferenceref newWeakReference anObject aReferenceQueue StringextraData newString ExtraData HashMapaHashMap newHashMap aHashMap put ref extraData key inaHashMapanObject null if anObject null ClearthestrongreferencetoextraDataextraData null catch Exceptione System err println Anexceptionoccurred e printStackTrace weakreference分析 SoftReference和WeakReference的不同在于前者是否会收集是由垃圾收集器的算法决定的 而后者是一定会被收集的 虚引用 PhantomReference 主要是用来取代对象的finalize 和WeakReference以及SoftReference最大的不同是 PhantomReference一订要搭配着ReferenceQueue使用 因为PhantomReference的get 传出值一定是null 以避免此对象不小心再度拥有DirectReference Java对象引用接口应用 1 基于Web的应用程序常常要求显示大量图片 当用户离开某一Web页时 往往不能确定是否能够顺利的返回 在这种程序中 应用Java对象引用API可以创建这样一个环境 即当堆内存以最小程度运行时 内存管理器创建对象 当用户返回时 应用程序就会重新载入已经创建的图片 Java对象引用接口应用 2 应用对象引用队列可以创建这样一个环境 当通过对象引用获得某一对象时 应用程序得到通知 然后 应用程序就可以对相关对象进行清除操作 同时使这些对象在内存管理器中合法化 内存泄漏 内存泄露的本质是无用但仍被引用的对象 仅当一个对象不再被引用时才能被统计为无用的对象 垃圾收集器只能收集没有被应用程序引用的对象 无用但仍被引用的对象 上面说明了在Java应用程序执行期间具有不同生存周期的两个类 类A首先被实例化 并会在很长一段时间或程序的整个生存期内存在 在某个时候 类B被创建 类A添加对这个新创建的类的一个引用 现在 我们假定类B是某个用户界面小部件 它由用户显示甚至解除 如果没有清除类A对B的引用 则即便不再需要类B 并且即便在执行下一个垃圾收集周期以后 类B仍将存在并占用内存空间 内存泄漏 无意识的对象保留 publicclassStack privateObject elements privateintsize 0 publicStack intinitialCapacity this elements newObject initialCapacity publicvoidpush Objecte ensureCapacity elements size e publicObjectpop if size 0 thrownewEmptyStackException Objectresult elements size returnresult privatevoidensureCapacity if elements length size Object oldElements elements elements newObject 2 elements length 1 System arraycopy oldElements 0 elements 0 size 内存泄漏 错误的局部作用域 staticStringBuffersb newStringBuffer publicstaticStringscopingExample Stringstring sb newStringBuffer sb append hello append string sb append nicetoseeyou returnsb toString 资源泄漏 释放资源有一个简单的原则 如果有资源清理方法 colse free 就及时调用 使用finally避免资源泄漏 resourceleaks finally构件使得某些代码总是得以被执行 无论是否发生异常 在维护对象内部状态和清理non memory资源方面 finally尤其适用 资源泄漏 被放弃的JDBC对象 Connectionconn null try conn getConnection for inti 0 i NUM T i Statementstmt null ResultSetrs null stmt conn createStatement rs stmt executeQuery somequery catch SQLExceptione handleanyexceptions finally try if conn null conn close catch SQLExceptionignor 显示关闭资源 在finally块中显式关闭Connection Statement和ResultSet对象 以确保无论是在正常还是异常情况下都将所有JDBC对象关闭 try conn JNDIUtils getConnection DS NAME st con createStatement rs st executeQuery query 对结果集操 catch Exceptione handleexception finally DbUtils close rs DbUtils close st DbUtils close conn J2EE容器中的连接池 尽管根据JDBC规范的规定 关闭Connection时正常情况下也会将Statement和ResultSet关闭 但不同的提供者都有具体的实现 建议用过资源要及时释放 避免对pool实现的依赖 特别地对于connection执行close时只是将该连接返还给连接池而已 异常处理 异常的继承构架 ThrowableError 严重的系统错误 LinkageErrorThreadDeathVirtualMachineError ExceptionClassNotFoundExceptionCloneNotSupportedExceptionIllegalAccessException RuntimeException 执行期异常 ArithmeticExceptionArrayStoreExceptionClassCastException 异常处理 1 可以被抛出 2 可以被捕获 3 可以被程序化地创建 4 可以被JVM创建 5 被表示为第一级对象 6 继承的深度从3开始 7 由String 和来自1 4的StackTraceElements 组成 8 依靠本机方法fillInStackTrace 异常处理 异常处理的原则必须对异常有所作为当异常 exception 诞生时 如果你不捉 catch 它 会发生什么事呢 在Java中如果异常产生了却未被捕获 发生异常的那个线程 thread 将因而中断 所以你必须对你的代码所产生的异常有所作为 异常处理 对异常的可作为方式 1 捕捉并处理它 防止它进 步传播 propagate 2 捕捉并再次抛出它 这么 来它会被传播给调用端 3 捕捉它 然后抛出 个新异常给调用端 4 不捕捉这个异常 听任它传播给调用端 异常处理 千万不要遮掩异常 publicvoidm1 try CodethatcouldthrowaFileNotFoundException catch FileNotFoundExceptionfnfe Theexceptionstopshere Restofcodeinmethod 异常处理 避免极度通用的处理方式 意外地淹没RuntimeExceptiontry doSomething catch Exceptione log e 异常处理 理解throws子句 提供throws子句的用意在于 提醒函数调用者 告知可能发生的异常 当你给出throws子句的时候 要填写得完整无缺 虽然编译器不强求这样 但将函数可能抛出的所有异常统统列出 是良好的编程习惯 异常处理 不完整的throws子句 不完整的throws子句使调用者对真实的异常变得难于处理classException1extendsException classException2extendsException1 classException3extendsException2 classLazy publicvoidfoo inti throwsException1 if i 1 thrownewException1 if i 2 thrownewException2 if i 3 thrownewException3 异常处理 Try区段的一个陷阱 最好不要在catch块中返回值classFinallyTest publicintmethod1 try return2 catch Exceptione return3 publicintmethod2 try return3 finally return4 异常处理 不要将异常用于流程控制 将异常用于流程控制会使程序性能低下 含义模糊 难以维护classDoneWithLoopExceptionextendsException classTest publicvoidfoo try while true Dosomething if someloopterminatingcondition thrownewDoneWithLoopException catch DoneWithLoopExceptione 异常处理 不要滥用异常 不要针对所有情形使用异常 应该将异常用于符合其意义的地方intdata MyInputStreamin newMyInputStream filename ext data in getData while data 0 Dosomethingwithdatadata in getData 异常处理 不要滥用异常 应该是面对不可预料的行为 才使用异常 intdata MyInputStreamin newMyInputStream filename ext try while true data in getData Dosomethingwithdata catch NoMoreDataExceptione1 异常处理 关于检查型异常和非检查型异常 检查型异常代表关于一个合法指定的请求的操作的有用信息 调用者可能已经对该操作没有控制 并且调用者需要得到有关的通知 例如 文件系统已满 或者远端已经关闭连接 或者访问权限不允许该动作 异常处理 关于检查型异常和非检查型异常 对于因为编程错误而导致的异常 或者是不能期望程序捕获的异常 解除引用一个空指针 数组越界 除零 等等 为了使开发人员免于处理这些异常 一些异常被命名为非检查型异常 即那些继承自RuntimeException的异常 并且不需要进行声明 JAVAI O Java语言程序使用的数据必须来自某个地方 通常 这些数据来自一些外部数据源 有许多不同种类的数据源 其中包括数据库 套接字上的直接字节转换和文件等 Java语言提供了许多可以用来从外部数据源获得信息的工具 这些工具大部分都在java io包中 JAVAI O 继承层次 JAVAI O 文件 File类定义了文件系统上的资源 FileaFile newFile temp txt aFile exists 文件是否存在aFile createNewFile 如果File不存在 那么可以创建它 流 可以使用流访问文件系统上的文件 在最低的级别上 流允许程序接收来自数据源的字节 或者允许将输出发送到目的地 一些流可以处理所有类型的16位字符 类型Reader和Writer 而其他一些流则只能处理8位字符 类型InputStream和OutputStream 在这些分层结构中 有几种风格的流 所有流都可以在java io包中找到 在最高级别的抽象中 有一些字符流和字节流 流 字节流 字节流读取 InputStream及其子类 并编写 OutputStream及其子类 8位字节 换句话说 可以将字节流看作是一种更原始的流 因此 也就不难理解为什么关于基本Java语言类的J教程说字节流通常用于二进制数据 比如说图像 以下是一个选定的字节流列表 FileInputStreamFileOutputStream从某一文件中读取文件 以及将字节写入某个文件中 ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStream从某个内存数组中读取字节 以及将字节写入某个内存数组中 字符流 字符流可以读取 Reader及其子类 和写入 Writer及其子类 16位的字符 子类也可以从数据接收器中读取或写入数据 或者处理转换中的字节 以下是一个选定的字符流列表 StringReaderStringWriter这些流从内存中的String中读取或写入字符 InputStreamReaderInputStreamWriter 及其子类FileReaderFileWriter 是字节流与字符流之间的桥梁 Reader风格 flavor 从字节流读取字节 并将它们转换成字符 而Writer风格将字符转换成字节 并将它们放在字节流上 BufferedReader和BufferedWriter在缓冲数据的同时读取或写入另个流 它使读取或写入操作更加有效 可以用缓冲的流包装另一个流 读取和写入文件 try Filesource newFile input txt Filesink newFile output txt FileInputStreamin newFileInputStream source FileOutputStreamout newFileOutputStream sink intc while c in read 1 out write c in close out close catch Exceptione e printStackTrace 缓冲流 写 存在着几种读取和写入File的方法 但是通常 最简便的方法如下所示 1 在File上创建一个FileWriter 2 将FileWriter包装到一个BufferedWriter中 3 只要有必要 可以在BufferedWriter上调用write 来编写File的内容 通常每个行都是以一个行终止符 即 n 结尾的 4 在BufferedWriter上调用flush 来清空它 5 关闭BufferedWriter 如果有必要 还需要清除它 代码示例 try FileWriterwriter newFileWriter aFile BufferedWriterbuffered newBufferedWriter writer buffered write Alineoftext n buffered flush catch IOExceptione1 e1 printStackTrace 缓冲流 读 Stringline null StringBufferlines newStringBuffer try FileReaderreader newFileReader aFile BufferedReaderbufferedReader newBufferedReader reader while line bufferedReader readLine null lines append line lines append n catch IOExceptione1 e1 printStackTrace System out println lines toString 正则表达式 正责表达式实质上是一个模式 用于描述共享该模式的一组字符串 例如 以下是一组包含一些常见事物的字符串 astringalongerstringamuchlongerstring这些字符串中的每个字符串都是以 a 开头并以 string 结尾 Stringinput one two threefour five String result input split s for inti 0 i result length i System out println result i 正则表达式 Java语言的regex功能有三个核心类 Pattern 描述了一个字符串模式 Matcher 测试字符串 查看它是否与模式匹配 PatternSyntaxException java lang Objectjava util regex Matcher implementsjava util regex MatchResult java util regex Pattern implementsjava io Serializable 正则表达式 语法 模式语法regex模式描述了表达式试图在输入字符串中查找的字符串的结构 构造什么才是合格的匹配 任何字符 以前的零 0 或壹 1 以前的零 0 或其他数字 以前的壹 1 或其他数字 字符或数字的范围 否定情况 也就是说 不是 d任何数字 可以用 0 9 替换 D任何非数字 可以用 0 9 替换 s任何空白字符 可以用 n t f r 替换 S任何非空白字符 可以用 n t f r 替换 w任何单词字符 可以用 a zA Z 0 9 替换 W任何非单词字符 可以用 w 替换 Pattern类 方法 staticPatterncompile Stringregex 将给定的正则表达式编译并赋予给Pattern类Matchermatcher CharSequenceinput 生成一个给定命名的Matcher对象String split CharSequenceinput 将目标字符串按照Pattern里所包含的正则表达式为模进行分割 String split CharSequenceinput intlimit 作用同上 增加参数limit目的在于要指定分割的段数 如将limi设为2 那么目标字符串将根据正则表达式分为割为两段 Pattern类 示例 Stringinput Kevinhasseen LEON sevealtimes becauseitisagoodfilm 凯文已经看过 这个杀手不太冷 几次了 因为它是一部 好电影 名词 凯文 Patternp Ppile String result p split input p split input 3 for inti 0 i result length i System out println result i 输出 Kevinhasseen LEON sevealtimes becauseitisagoodfilm 凯文已经看过 这个杀手不太冷 几次了 因为它是一部好电影 名词 凯文 Pattern类 示例 Patternp Ppile String result p split Kevinhasseen LEON sevealtimes becauseitisagoodfilm 凯文已经看过 这个杀手不太冷 几次了 因为它是一部 好电影 名词 凯文 2 for inti 0 i result length i System out println result i 输出 Kevinhasseen LEON sevealtimes becauseitisagoodfilm 凯文已经看过 这个杀手不太冷 几次了 因为它是一部好电影 名词 凯文 正则表达式 匹配 字符串以 a 开头 然后是零个或多个字符 最后以 string 结尾Patternpattern Ppile a string Matchermatcher pattern matcher astring booleandidMatch matcher matches System out println 是否匹配 didMatch intpatternStartIndex matcher start System out println 起始索引值 patternStartIndex intpatternEndIndex matcher end System out println 终止索引值 patternEndIndex 输出 是否匹配 true起始索引值 0终止索引值 8matches 只告诉我们整个输入顺序是否与模式严格匹配 start 告诉我们所匹配字符串起始的那个字符串中的索引值 end 告诉我们所匹配字符串终止的那个字符串中的索引值 并用该值减去1 Matcher类 方法 StringreplaceAll Stringreplacement 将目标字符串里与既有模式相匹配的子串全部替换为指定的字符串 StringreplaceFirst Stringreplacement 将目标字符串里第一个与既有模式相匹配的子串替换为指定的字符串 MatcherappendReplacement StringBuffersb Stringreplacement 将当前匹配子串替换为指定字符串 并且将替换后的子串以及其之前到上次匹配子串之后的字符串段添加到一个StringBuffer对象 StringBufferappendTail StringBuffersb 将最后一次匹配工作后剩余的字符串添加到一个StringBuffer对象里 booleanfind 尝试在目标字符串里查找下一个匹配子串 booleanlookingAt 检测目标字符串是否以匹配的子串起始 booleanmatches 尝试对整个目标字符展开匹配检测 也就是只有整个目标字符串完全匹配时才返回真值 Matcher类 示例 Stringinput HereisaWikiWordfollowedbyAnotherWikiWord thenSomeWikiWord Patternpattern Ppile A Z a z A Z a z Matchermatcher pattern matcher input StringBufferbuffer newStringBuffer while matcher find matcher appendReplacement buffer blah 0blah matcher group 0 System out println 匹配后的内容为 buffer matcher appendTail buffer System out println After buffer toString 输出 匹配后的内容为 HereisablahWikiWordblah匹配后的内容为 HereisablahWikiWordblahfollowedbyblahAnotherWikiWordblah匹配后的内容为 HereisablahWikiWor