第4章 初始化和清除

4.1 用构建器自动初始化
对于方法的创建，可将其想象成为自己写的每个类都调用一次initialize()。这个名字提醒我们在使用对象之前，应首先进行这样的调用。但不幸的是，这也意味着用户必须记住调用方法。在Java中，由于提供了名为“构建器”的一种特殊方法，所以类的设计者可担保每个对象都会得到正确的初始化。若某个类有一个构建器，那么在创建对象时，Java会自动调用那个构建器——甚至在用户毫不知觉的情况下。所以说这是可以担保的！
接着的一个问题是如何命名这个方法。存在两方面的问题。第一个是我们使用的任何名字都可能与打算为某个类成员使用的名字冲突。第二是由于编译器的责任是调用构建器，所以它必须知道要调用是哪个方法。C++采取的方案看来是最简单的，且更有逻辑性，所以也在Java里得到了应用：构建器的名字与类名相同。这样一来，可保证象这样的一个方法会在初始化期间自动调用。

下面是带有构建器的一个简单的类（若执行这个程序有问题，请参考第3章的“赋值”小节）。

//: SimpleConstructor.java
// Demonstration of a simple constructor
package c04;

class Rock {
  Rock() { // This is the constructor
    System.out.println("Creating Rock");
  }
}

public class SimpleConstructor {
  public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < 10; i++)
      new Rock();
  }
} ///:~

现在,一旦创建一个对象:

new Rock();

就会分配相应的存储空间，并调用构建器。这样可保证在我们经手之前，对象得到正确的初始化。
请注意所有方法首字母小写的编码规则并不适用于构建器。这是由于构建器的名字必须与类名完全相同！
和其他任何方法一样，构建器也能使用自变量，以便我们指定对象的具体创建方式。可非常方便地改动上述例子，以便构建器使用自己的自变量。如下所示：

class Rock {
  Rock(int i) {
    System.out.println(
      "Creating Rock number " + i);
  }
}

public class SimpleConstructor {
  public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < 10; i++)
      new Rock(i);
  }
}

利用构建器的自变量，我们可为一个对象的初始化设定相应的参数。举个例子来说，假设类Tree有一个构建器，它用一个整数自变量标记树的高度，那么就可以象下面这样创建一个Tree对象：

tree t = new Tree(12); // 12英尺高的树

若Tree(int)是我们唯一的构建器，那么编译器不会允许我们以其他任何方式创建一个Tree对象。
构建器有助于消除大量涉及类的问题，并使代码更易阅读。例如在前述的代码段中，我们并未看到对initialize()方法的明确调用——那些方法在概念上独立于定义内容。在Java中，定义和初始化属于统一的概念——两者缺一不可。
构建器属于一种较特殊的方法类型，因为它没有返回值。这与void返回值存在着明显的区别。对于void返回值，尽管方法本身不会自动返回什么，但仍然可以让它返回另一些东西。构建器则不同，它不仅什么也不会自动返回，而且根本不能有任何选择。若存在一个返回值，而且假设我们可以自行选择返回内容，那么编译器多少要知道如何对那个返回值作什么样的处理。

4.2 方法过载
在任何程序设计语言中，一项重要的特性就是名字的运用。我们创建一个对象时，会分配到一个保存区域的名字。方法名代表的是一种具体的行动。通过用名字描述自己的系统，可使自己的程序更易人们理解和修改。它非常象写散文——目的是与读者沟通。
我们用名字引用或描述所有对象与方法。若名字选得好，可使自己及其他人更易理解自己的代码。
将人类语言中存在细致差别的概念“映射”到一种程序设计语言中时，会出现一些特殊的问题。在日常生活中，我们用相同的词表达多种不同的含义——即词的“过载”。我们说“洗衬衫”、“洗车”以及“洗狗”。但若强制象下面这样说，就显得很愚蠢：“衬衫洗 衬衫”、“车洗 车”以及“狗洗 狗”。这是由于听众根本不需要对执行的行动作任何明确的区分。人类的大多数语言都具有很强的“冗余”性，所以即使漏掉了几个词，仍然可以推断出含义。我们不需要独一无二的标识符——可从具体的语境中推论出含义。
大多数程序设计语言（特别是C）要求我们为每个函数都设定一个独一无二的标识符。所以绝对不能用一个名为print()的函数来显示整数，再用另一个print()显示浮点数——每个函数都要求具备唯一的名字。
在Java里，另一项因素强迫方法名出现过载情况：构建器。由于构建器的名字由类名决定，所以只能有一个构建器名称。但假若我们想用多种方式创建一个对象呢？例如，假设我们想创建一个类，令其用标准方式进行初始化，另外从文件里读取信息来初始化。此时，我们需要两个构建器，一个没有自变量（默认构建器），另一个将字串作为自变量——用于初始化对象的那个文件的名字。由于都是构建器，所以它们必须有相同的名字，亦即类名。所以为了让相同的方法名伴随不同的自变量类型使用，“方法过载”是非常关键的一项措施。同时，尽管方法过载是构建器必需的，但它亦可应用于其他任何方法，且用法非常方便。
在下面这个例子里，我们向大家同时展示了过载构建器和过载的原始方法：

import java.util.*;

class Tree {
  int height;
  Tree() {
    prt("Planting a seedling");
    height = 0;
  }
  Tree(int i) {
    prt("Creating new Tree that is "
        + i + " feet tall");
    height = i;
  }
  void info() {
    prt("Tree is " + height
        + " feet tall");
  }
  void info(String s) {
    prt(s + ": Tree is "
        + height + " feet tall");
  }
  static void prt(String s) {
    System.out.println(s);
  }
}

public class Overloading {
  public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
      Tree t = new Tree(i);
      t.info();
      t.info("overloaded method");
    }
    // Overloaded constructor:
    new Tree();
  }
} ///:~

Tree既可创建成一颗种子，不含任何自变量；亦可创建成生长在苗圃中的植物。为支持这种创建，共使用了两个构建器，一个没有自变量（我们把没有自变量的构建器称作“默认构建器”，注释①），另一个采用现成的高度。

①：在Sun公司出版的一些Java资料中，用简陋但很说明问题的词语称呼这类构建器——“无参数构建器”（no-arg constructors）。但“默认构建器”这个称呼已使用了许多年，所以我选择了它。

我们也有可能希望通过多种途径调用info()方法。例如，假设我们有一条额外的消息想显示出来，就使用String自变量；而假设没有其他话可说，就不使用。由于为显然相同的概念赋予了两个独立的名字，所以看起来可能有些古怪。幸运的是，方法过载允许我们为两者使用相同的名字。

4.2.1 区分过载方法
若方法有同样的名字，Java怎样知道我们指的哪一个方法呢？这里有一个简单的规则：每个过载的方法都必须采取独一无二的自变量类型列表。
若稍微思考几秒钟，就会想到这样一个问题：除根据自变量的类型，程序员如何区分两个同名方法的差异呢？
即使自变量的顺序也足够我们区分两个方法（尽管我们通常不愿意采用这种方法，因为它会产生难以维护的代码）：

public class OverloadingOrder {
  static void print(String s, int i) {
    System.out.println(
      "String: " + s +
      ", int: " + i);
  }
  static void print(int i, String s) {
    System.out.println(
      "int: " + i +
      ", String: " + s);
  }
  public static void main(String[] args) {
    print("String first", 11);
    print(99, "Int first");
  }
} ///:~

两个print()方法有完全一致的自变量，但顺序不同，可据此区分它们。

4.2.2 主类型的过载
主（数据）类型能从一个“较小”的类型自动转变成一个“较大”的类型。涉及过载问题时，这会稍微造成一些混乱。下面这个例子揭示了将主类型传递给过载的方法时发生的情况：

public class PrimitiveOverloading {
  // boolean can't be automatically converted
  static void prt(String s) { 
    System.out.println(s); 
  }

  void f1(char x) { prt("f1(char)"); }
  void f1(byte x) { prt("f1(byte)"); }
  void f1(short x) { prt("f1(short)"); }
  void f1(int x) { prt("f1(int)"); }
  void f1(long x) { prt("f1(long)"); }
  void f1(float x) { prt("f1(float)"); }
  void f1(double x) { prt("f1(double)"); }

  void f2(byte x) { prt("f2(byte)"); }
  void f2(short x) { prt("f2(short)"); }
  void f2(int x) { prt("f2(int)"); }
  void f2(long x) { prt("f2(long)"); }
  void f2(float x) { prt("f2(float)"); }
  void f2(double x) { prt("f2(double)"); }

  void f3(short x) { prt("f3(short)"); }
  void f3(int x) { prt("f3(int)"); }
  void f3(long x) { prt("f3(long)"); }
  void f3(float x) { prt("f3(float)"); }
  void f3(double x) { prt("f3(double)"); }

  void f4(int x) { prt("f4(int)"); }
  void f4(long x) { prt("f4(long)"); }
  void f4(float x) { prt("f4(float)"); }
  void f4(double x) { prt("f4(double)"); }

  void f5(long x) { prt("f5(long)"); }
  void f5(float x) { prt("f5(float)"); }
  void f5(double x) { prt("f5(double)"); }

  void f6(float x) { prt("f6(float)"); }
  void f6(double x) { prt("f6(double)"); }

  void f7(double x) { prt("f7(double)"); }

  void testConstVal() {
    prt("Testing with 5");
    f1(5);f2(5);f3(5);f4(5);f5(5);f6(5);f7(5);
  }
  void testChar() {
    char x = 'x';
    prt("char argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  void testByte() {
    byte x = 0;
    prt("byte argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  void testShort() {
    short x = 0;
    prt("short argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  void testInt() {
    int x = 0;
    prt("int argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  void testLong() {
    long x = 0;
    prt("long argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  void testFloat() {
    float x = 0;
    prt("float argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  void testDouble() {
    double x = 0;
    prt("double argument:");
    f1(x);f2(x);f3(x);f4(x);f5(x);f6(x);f7(x);
  }
  public static void main(String[] args) {
    PrimitiveOverloading p = 
      new PrimitiveOverloading();
    p.testConstVal();
    p.testChar();
    p.testByte();
    p.testShort();
    p.testInt();
    p.testLong();
    p.testFloat();
    p.testDouble();
  }
} ///:~

若观察这个程序的输出，就会发现常数值5被当作一个int值处理。所以假若可以使用一个过载的方法，就能获取它使用的int值。在其他所有情况下，若我们的数据类型“小于”方法中使用的自变量，就会对那种数据类型进行“转型”处理。char获得的效果稍有些不同，这是由于假期它没有发现一个准确的char匹配，就会转型为int。

若我们的自变量“大于”过载方法期望的自变量，这时又会出现什么情况呢？对前述程序的一个修改揭示出了答案：

public class Demotion {
  static void prt(String s) { 
    System.out.println(s); 
  }

  void f1(char x) { prt("f1(char)"); }
  void f1(byte x) { prt("f1(byte)"); }
  void f1(short x) { prt("f1(short)"); }
  void f1(int x) { prt("f1(int)"); }
  void f1(long x) { prt("f1(long)"); }
  void f1(float x) { prt("f1(float)"); }
  void f1(double x) { prt("f1(double)"); }

  void f2(char x) { prt("f2(char)"); }
  void f2(byte x) { prt("f2(byte)"); }
  void f2(short x) { prt("f2(short)"); }
  void f2(int x) { prt("f2(int)"); }
  void f2(long x) { prt("f2(long)"); }
  void f2(float x) { prt("f2(float)"); }

  void f3(char x) { prt("f3(char)"); }
  void f3(byte x) { prt("f3(byte)"); }
  void f3(short x) { prt("f3(short)"); }
  void f3(int x) { prt("f3(int)"); }
  void f3(long x) { prt("f3(long)"); }

  void f4(char x) { prt("f4(char)"); }
  void f4(byte x) { prt("f4(byte)"); }
  void f4(short x) { prt("f4(short)"); }
  void f4(int x) { prt("f4(int)"); }

  void f5(char x) { prt("f5(char)"); }
  void f5(byte x) { prt("f5(byte)"); }
  void f5(short x) { prt("f5(short)"); }

  void f6(char x) { prt("f6(char)"); }
  void f6(byte x) { prt("f6(byte)"); }

  void f7(char x) { prt("f7(char)"); }

  void testDouble() {
    double x = 0;
    prt("double argument:");
    f1(x);f2((float)x);f3((long)x);f4((int)x);
    f5((short)x);f6((byte)x);f7((char)x);
  }
  public static void main(String[] args) {
    Demotion p = new Demotion();
    p.testDouble();
  }
} ///:~

在这里，方法采用了容量更小、范围更窄的主类型值。若我们的自变量范围比它宽，就必须用括号中的类型名将其转为适当的类型。如果不这样做，编译器会报告出错。
大家可注意到这是一种“缩小转换”。也就是说，在造型或转型过程中可能丢失一些信息。这正是编译器强迫我们明确定义的原因——我们需明确表达想要转型的愿望。
4.2.3 返回值过载
我们易对下面这些问题感到迷惑：为什么只有类名和方法自变量列出？为什么不根据返回值对方法加以区分？比如对下面这两个方法来说，虽然它们有同样的名字和自变量，但其实是很容易区分的：
void f() {}
int f() {}
若编译器可根据上下文（语境）明确判断出含义，比如在int x=f()中，那么这样做完全没有问题。然而，我们也可能调用一个方法，同时忽略返回值；我们通常把这称为“为它的副作用去调用一个方法”，因为我们关心的不是返回值，而是方法调用的其他效果。所以假如我们象下面这样调用方法：
f();
Java怎样判断f()的具体调用方式呢？而且别人如何识别并理解代码呢？由于存在这一类的问题，所以不能根据返回值类型来区分过载的方法。
4.2.4 默认构建器
正如早先指出的那样，默认构建器是没有自变量的。它们的作用是创建一个“空对象”。若创建一个没有构建器的类，则编译程序会帮我们自动创建一个默认构建器。例如