The life and death of objects, sta2cs CSCI 136: - - PowerPoint PPT Presentation

The ¡life ¡and ¡death ¡of ¡objects, ¡sta2cs ¡

CSCI ¡136: ¡Fundamentals ¡of ¡Computer ¡Science ¡II ¡ ¡• ¡ ¡Keith ¡Vertanen ¡

Overview ¡

2 ¡

• Where ¡Java ¡stores ¡stuff ¡

– The ¡Heap ¡ – The ¡Stack ¡ – Breaking ¡both ¡ – Java ¡Garbage ¡Collector ¡(GC) ¡

• CreaAng ¡objects ¡

– Copy ¡constructors ¡ – Methods ¡creaAng ¡objects ¡

• StaAc ¡keyword ¡

– StaAc ¡methods ¡and ¡instance ¡variables ¡

Stack ¡ ¡vs. ¡Heap ¡

• Stack ¡

– Where ¡method ¡invocaAons ¡live ¡ – Where ¡local ¡variables ¡live ¡ – A ¡chunk ¡of ¡memory ¡

• Heap ¡

– Where ¡all ¡objects ¡live ¡ – Another ¡chunk ¡of ¡memory ¡

3 ¡

The ¡Stack ¡

• Methods ¡are ¡“stacked” ¡

– You ¡call ¡a ¡method ¡→ ¡put ¡on ¡top ¡of ¡a ¡call ¡stack ¡ – A ¡method ¡stays ¡on ¡stack ¡unAl ¡it ¡finishes ¡execuAng ¡ – Each ¡stack ¡frame ¡contains: ¡

• What ¡line ¡it ¡is ¡execuAng ¡
• Values ¡of ¡all ¡the ¡method’s ¡local ¡variables ¡ ¡

– This ¡includes ¡parameters ¡to ¡the ¡method ¡

4 ¡

5 ¡

public ¡void ¡doStuff() ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡boolean ¡b ¡= ¡true; ¡ ¡ ¡ ¡go(4); ¡ } ¡ ¡ public ¡void ¡go(int ¡x) ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡int ¡z ¡= ¡x ¡+ ¡24; ¡ ¡ ¡ ¡crazy(); ¡ } ¡ ¡ public ¡void ¡crazy() ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡char ¡c ¡= ¡'a'; ¡ } ¡

6 ¡

public ¡void ¡doStuff() ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡boolean ¡b ¡= ¡true; ¡ ¡ ¡ ¡go(4); ¡ } ¡ ¡ public ¡void ¡go(int ¡b) ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡int ¡c ¡= ¡b ¡+ ¡24; ¡ ¡ ¡ ¡crazy(); ¡ } ¡ ¡ public ¡void ¡crazy() ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡char ¡c ¡= ¡'a'; ¡ } ¡

doStuff() ¡ boolean ¡b ¡→ ¡true ¡ doStuff() ¡ boolean ¡b ¡→ ¡true ¡ go() ¡ int ¡b ¡→ ¡4 ¡ int ¡c ¡→ ¡28 ¡

1 2

doStuff() ¡ boolean ¡b ¡→ ¡true ¡ go() ¡ int ¡b ¡→ ¡4 ¡ int ¡c ¡→ ¡28 ¡

3

crazy() ¡ char ¡c ¡→ ¡'a' ¡ doStuff() ¡ boolean ¡b ¡→ ¡true ¡ go() ¡ int ¡b ¡→ ¡4 ¡ int ¡c ¡→ ¡28 ¡

4

What ¡if ¡we ¡have ¡variables ¡in ¡different ¡ methods ¡that ¡have ¡the ¡same ¡name? ¡

CompuAng ¡a ¡factorial ¡recursively ¡

7 ¡

public ¡class ¡Factorial ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡long ¡fact(long ¡n) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡if ¡(n ¡<= ¡1) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡1; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡n ¡* ¡fact(n ¡-­‑ ¡1); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡long ¡result ¡= ¡fact(4); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("4! ¡= ¡" ¡+ ¡result); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡ ¡

0! ¡= ¡1 ¡ 1! ¡= ¡1 ¡ 2! ¡= ¡1 ¡x ¡2 ¡= ¡2 ¡ 3! ¡= ¡1 ¡x ¡2 ¡x ¡3 ¡= ¡6 ¡ 4! ¡= ¡4 ¡x ¡3 ¡x ¡2 ¡x ¡1 ¡= ¡24 ¡ Some ¡example ¡factorials. ¡

main() ¡ ¡ fact(4) ¡ n ¡→ ¡4 ¡ ¡ fact(3) ¡ n ¡→ ¡3 ¡ ¡ fact(2) ¡ n ¡→ ¡2 ¡ ¡ fact(1) ¡ n ¡→ ¡1 ¡ ¡

CompuAng ¡a ¡factorial ¡recursively ¡

8 ¡

public ¡class ¡Factorial ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡long ¡fact(long ¡n) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡if ¡(n ¡<= ¡1) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡1; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡n ¡* ¡fact(n ¡-­‑ ¡1); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡long ¡result ¡= ¡fact(4); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("4! ¡= ¡" ¡+ ¡result); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡ ¡

main() ¡ fact(4) ¡= ¡24 ¡ fact(4) ¡ n ¡→ ¡4 ¡ return ¡4 ¡* ¡fact(3) ¡ fact(3) ¡ n ¡→ ¡3 ¡ return ¡3 ¡* ¡fact(2) ¡ fact(2) ¡ n ¡→ ¡2 ¡ return ¡2 ¡* ¡fact(1) ¡ fact(1) ¡ n ¡→ ¡1 ¡ return ¡1 ¡

0! ¡= ¡1 ¡ 1! ¡= ¡1 ¡ 2! ¡= ¡1 ¡x ¡2 ¡= ¡2 ¡ 3! ¡= ¡1 ¡x ¡2 ¡x ¡3 ¡= ¡6 ¡ 4! ¡= ¡4 ¡x ¡3 ¡x ¡2 ¡x ¡1 ¡= ¡24 ¡ Some ¡example ¡factorials. ¡

0! ¡= ¡1 ¡ 1! ¡= ¡1 ¡ 2! ¡= ¡1 ¡x ¡2 ¡= ¡2 ¡ 3! ¡= ¡1 ¡x ¡2 ¡x ¡3 ¡= ¡6 ¡ 4! ¡= ¡4 ¡x ¡3 ¡x ¡2 ¡x ¡1 ¡= ¡24 ¡ Some ¡example ¡factorials. ¡

Breaking ¡the ¡stack ¡

9 ¡

public ¡class ¡Factorial ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡long ¡fact(long ¡n) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡n ¡* ¡fact(n ¡-­‑ ¡1); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡long ¡result ¡= ¡fact(4); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("4! ¡= ¡" ¡+ ¡result); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡ ¡

main() ¡ fact(4) ¡ n ¡→ ¡4 ¡ fact(3) ¡ n ¡→ ¡3 ¡ fact(2) ¡ n ¡→ ¡2 ¡ fact(1) ¡ n ¡→ ¡1 ¡ fact(0) ¡ n ¡→ ¡0 ¡ fact(-­‑1) ¡ n ¡→ ¡-­‑1 ¡ fact(-­‑2) ¡ n ¡→ ¡-­‑2 ¡

Exception ¡in ¡thread ¡"main" ¡ java.lang.StackOverflowError ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ at ¡Factorial.fact(Factorial.java:6) ¡ ... ¡

Where ¡things ¡live ¡

• Local ¡variables ¡live ¡on ¡the ¡stack ¡

– Local ¡variables ¡in ¡a ¡method ¡ – Parameters ¡passed ¡to ¡a ¡method ¡ – Reference ¡variables ¡

• e.g. ¡passing ¡in ¡a ¡int ¡[] ¡array, ¡a ¡Hero ¡object, ¡… ¡
• Only ¡the ¡remote ¡control ¡lives ¡on ¡the ¡stack ¡
• Objects ¡live ¡on ¡the ¡heap ¡

– Objects ¡instanAated ¡with ¡new, ¡live ¡on ¡the ¡heap ¡ – Instance ¡variables ¡of ¡an ¡object ¡

• Stored ¡as ¡part ¡of ¡the ¡object ¡living ¡on ¡the ¡heap ¡

10 ¡

The ¡miracle ¡of ¡object ¡creaAon ¡

• CreaAng ¡an ¡object ¡in ¡3 ¡easy ¡steps: ¡

1) Declare ¡a ¡reference ¡variable ¡

11 ¡

Heap ¡ Duck ¡myDuck ¡

myDuck ¡

The ¡miracle ¡of ¡object ¡creaAon ¡

• CreaAng ¡an ¡object ¡in ¡3 ¡easy ¡steps: ¡

1) Declare ¡a ¡reference ¡variable ¡ 2) Create ¡an ¡object ¡

12 ¡

Heap ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡new ¡Duck(); ¡

myDuck ¡

The ¡miracle ¡of ¡object ¡creaAon ¡

• CreaAng ¡an ¡object ¡in ¡3 ¡easy ¡steps: ¡

1) Declare ¡a ¡reference ¡variable ¡ 2) Create ¡an ¡object ¡ 3) Link ¡the ¡object ¡and ¡the ¡reference ¡

13 ¡

Heap ¡ Duck ¡myDuck ¡= ¡new ¡Duck(); ¡

myDuck ¡

You ¡have ¡now ¡consumed ¡memory ¡on ¡ the ¡heap ¡based ¡on ¡how ¡much ¡state ¡a ¡ Duck ¡requires ¡(i.e. ¡the ¡number ¡and ¡ type ¡of ¡its ¡instance ¡variables). ¡

Java ¡Garbage ¡Collector ¡

• Java ¡tracks ¡# ¡of ¡variables ¡referring ¡to ¡an ¡object

¡

– As ¡soon ¡as ¡nobody ¡refers ¡to ¡an ¡object, ¡its ¡memory ¡ can ¡be ¡freed ¡ – Java's ¡automaAc ¡Garbage ¡Collector ¡(GC) ¡ periodically ¡handles ¡this ¡for ¡you ¡

• Exactly ¡when ¡is ¡up ¡to ¡the ¡JVM ¡
• Enjoy ¡it ¡(while ¡it ¡lasts) ¡

14 ¡

You're ¡so ¡going ¡to ¡ have ¡to ¡this ¡yourself ¡ in ¡data ¡structures. ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#1 ¡

– Reference ¡goes ¡out ¡of ¡ scope ¡permanently ¡

15 ¡

public ¡class ¡DuckKiller1 ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡makeDuck() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡makeDuck(); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡while ¡(true) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡// ¡Do ¡something ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

main() ¡ main() ¡ makeDuck() ¡ main() ¡

d Heap ¡ Heap ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#1b ¡

– Variable ¡inside ¡curly ¡braces ¡ goes ¡out ¡of ¡scope ¡

16 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller1b ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡if ¡(args.length ¡>= ¡0) ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ ¡ ¡ ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡while ¡(true) ¡ 09 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ 10 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡// ¡Do ¡something ¡ 11 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 12 ¡ ¡ ¡} ¡ 13 ¡} ¡

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡ line ¡05 ¡ line ¡06 ¡

d Heap ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#1b ¡

– Reference ¡goes ¡out ¡of ¡ scope ¡permanently ¡

17 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller1b ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡if ¡(args.length ¡>= ¡0) ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ ¡ ¡ ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡while ¡(true) ¡ 09 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ 10 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡// ¡Do ¡something ¡ 11 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 12 ¡ ¡ ¡} ¡ 13 ¡} ¡

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡ line ¡05 ¡ line ¡06 ¡ line ¡07 ¡ line ¡08 ¡

Heap ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#2 ¡

– Assign ¡the ¡reference ¡to ¡another ¡object ¡

18 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller2 ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 09 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 10 ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 11 ¡} ¡

d Heap ¡

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#2 ¡

– Assign ¡the ¡reference ¡to ¡another ¡object ¡

19 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller2 ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 09 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 10 ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 11 ¡} ¡

Heap ¡ d

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡ line ¡05 ¡ line ¡06 ¡ A@er ¡execuAng ¡line ¡06, ¡no ¡one ¡is ¡referring ¡to ¡the ¡ first ¡Duck ¡object ¡anymore. ¡ ¡It ¡is ¡now ¡subject ¡to ¡ garbage ¡collecAon. ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#2 ¡

– Assign ¡the ¡reference ¡to ¡another ¡object ¡

20 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller2 ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 09 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 10 ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 11 ¡} ¡

Heap ¡ d

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡ line ¡05 ¡ line ¡06 ¡ line ¡07 ¡ line ¡08 ¡ A@er ¡execuAng ¡line ¡08, ¡both ¡the ¡first ¡and ¡second ¡ Ducks ¡objects ¡can ¡be ¡garbage ¡collected. ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#3 ¡

– Set ¡the ¡reference ¡variable ¡to ¡null ¡

21 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller3 ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡null; ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 09 ¡} ¡

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡

d Heap ¡

Killing ¡objects ¡

• Object-­‑killer ¡#3 ¡

– Set ¡the ¡reference ¡variable ¡to ¡null ¡

22 ¡

00 ¡public ¡class ¡DuckKiller3 ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡= ¡null; ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 09 ¡} ¡

Heap ¡

main() ¡ ¡ line ¡04 ¡ line ¡05 ¡ line ¡06 ¡

d

A@er ¡execuAng ¡line ¡06, ¡no ¡one ¡is ¡referring ¡to ¡the ¡ Duck ¡object ¡anymore. ¡ ¡The ¡Java ¡garbage ¡collector ¡ can ¡now ¡free ¡up ¡the ¡Duck's ¡memory. ¡

Breaking ¡the ¡heap ¡

• Memory ¡is ¡not ¡infinite ¡

– Can't ¡keep ¡new’ing ¡forever ¡w/o ¡gemng ¡rid ¡of ¡any ¡ – You ¡can ¡buy ¡yourself ¡some ¡Ame: ¡

• Increase ¡memory ¡with ¡JVM ¡flag: ¡-­‑Xmx<num>[k|m|g] ¡

23 ¡

import ¡java.util.*; ¡ ¡ public ¡class ¡HeapDeath ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ArrayList<Duck> ¡list ¡= ¡new ¡ArrayList<Duck>(); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡while ¡(true) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡list.add(d); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

While ¡variable ¡d ¡scopes ¡

• ut ¡every ¡loop, ¡the ¡

Duck ¡reference ¡persists ¡

inside ¡the ¡ArrayList. ¡ ¡

¡

Memory ¡is ¡never ¡freed! ¡

Size ¡of ¡variables ¡in ¡Java ¡

24 ¡

Type ¡ Memory ¡size ¡(bits, ¡8 ¡bits ¡= ¡byte) ¡

byte ¡

8 ¡

short ¡

16 ¡

int ¡

32 ¡

long ¡

64 ¡

float ¡

32 ¡

double ¡

64 ¡

boolean ¡

not ¡precisely ¡defined ¡

char ¡

16 ¡ NOTE: ¡The ¡size ¡of ¡a ¡reference ¡variable’s ¡ remote ¡control ¡is ¡JVM ¡dependent. ¡ ¡ ¡

¡

But ¡there ¡is ¡always ¡overhead ¡for ¡the ¡reference ¡ variable ¡and ¡for ¡any ¡instance ¡variables ¡inside ¡ the ¡data ¡type! ¡

hqp://righteousit.wordpress.com/tag/tcpip/ ¡ ¡

25 ¡

00 ¡public ¡class ¡HeapPuzzler ¡ 01 ¡{ ¡ 02 ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ 03 ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ 04 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡d ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 05 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Duck ¡[] ¡a ¡= ¡new ¡Duck[4]; ¡ 06 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡for ¡(int ¡i ¡= ¡0; ¡i ¡< ¡a.length; ¡i++) ¡ 07 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡a[i] ¡= ¡new ¡Duck(); ¡ 08 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 09 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡a[0] ¡= ¡null; ¡ 10 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡a[1] ¡= ¡d; ¡ 11 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡System.out.println("quack!"); ¡ 12 ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ 13 ¡} ¡

ABer ¡execu2ng ¡line ¡ # ¡Ducks ¡on ¡the ¡heap ¡ Variable(s) ¡that ¡point ¡to ¡a ¡Duck ¡object ¡

04 ¡ 05 ¡ 08 ¡ 09 ¡ 10 ¡

1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡ 1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d ¡ 5 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d, ¡a[0], ¡a[1], ¡a[2], ¡a[3] ¡ 4 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡d, ¡a[1], ¡a[2], ¡a[3] ¡ 3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(d, ¡a[1]), ¡a[2], ¡a[3] ¡

Two ¡variables ¡that ¡refer ¡to ¡the ¡same ¡Duck ¡

Copy ¡constructors ¡

• Copy ¡constructor ¡

– A ¡special ¡constructor ¡ – Parameter ¡is ¡another ¡object ¡of ¡the ¡same ¡type ¡ – Simply ¡copies ¡all ¡the ¡state ¡of ¡the ¡passed ¡in ¡object ¡

26 ¡

public ¡class ¡Duck ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡private ¡String ¡name ¡= ¡""; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡weight ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡Duck(Duck ¡other) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.name ¡ ¡ ¡= ¡other.name; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.weight ¡= ¡other.weight; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

A ¡copy ¡ constructor! ¡

Methods ¡giving ¡birth ¡

• An ¡instance ¡method ¡can ¡create ¡a ¡new ¡object ¡

and ¡return ¡it ¡

27 ¡

Hey ¡rabbit, ¡what ¡do ¡you ¡know? ¡ ¡ “My ¡locaAon ¡and ¡my ¡size!” ¡ ¡ Hey ¡rabbit, ¡what ¡can ¡you ¡do? ¡ ¡ “I ¡can ¡draw ¡myself.” ¡

¡

“I ¡can ¡tell ¡if ¡somebody ¡clicks ¡on ¡me.” ¡

¡

“Ohh ¡and ¡um, ¡well ¡you ¡know, ¡I ¡can ¡make ¡them ¡ there ¡baby ¡rabbits…” ¡

public ¡class ¡Rabbit ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡x ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡y ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡static ¡final ¡double ¡size ¡= ¡0.06; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡Rabbit(double ¡x, ¡double ¡y) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.x ¡= ¡x; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.y ¡= ¡y; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡void ¡draw() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡StdDraw.picture(x, ¡y, ¡"rabbit.png"); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡boolean ¡intersect(double ¡x, ¡double ¡y) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡double ¡deltaX ¡= ¡(this.x ¡-­‑ ¡x); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡double ¡deltaY ¡= ¡(this.y ¡-­‑ ¡y); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡(Math.sqrt(deltaX ¡* ¡deltaX ¡+ ¡deltaY ¡* ¡deltaY) ¡< ¡size); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡... ¡ ¡ ¡

Rabbit ¡class, ¡part ¡1 ¡

28 ¡

¡ ¡ ¡public ¡Rabbit ¡breed() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Rabbit ¡baby ¡= ¡new ¡Rabbit(this.x ¡+ ¡(0.2 ¡-­‑ ¡Math.random() ¡* ¡0.4), ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.y ¡+ ¡(0.2 ¡-­‑ ¡Math.random() ¡* ¡0.4)); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡baby; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡void ¡main(String ¡[] ¡args) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ArrayList<Rabbit> ¡rabbits ¡= ¡new ¡ArrayList<Rabbit>(); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡rabbits.add(new ¡Rabbit(0.5, ¡0.5)); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡while ¡(true) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡for ¡(int ¡i ¡= ¡rabbits.size() ¡-­‑ ¡1; ¡i ¡>= ¡0; ¡i-­‑-­‑) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Rabbit ¡r ¡= ¡rabbits.get(i); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡r.draw(); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡if ¡(r.intersect(StdDraw.mouseX(), ¡StdDraw.mouseY())) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡rabbits.add(r.breed()); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡StdDraw.show(100); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

Rabbit ¡class, ¡part ¡2 ¡

29 ¡

StaAc ¡vs. ¡non-­‑staAc ¡methods ¡

• StaAc ¡methods ¡

– Forbidden ¡from ¡using ¡instance ¡vars ¡of ¡the ¡class ¡

• Non-­‑staAc ¡methods ¡(instance ¡methods) ¡

– Allowed ¡to ¡use ¡instance ¡vars ¡ ¡

• A ¡class ¡can ¡have: ¡

– All ¡staAc ¡methods ¡

• e.g. ¡Math ¡class ¡

– All ¡non-­‑staAc ¡methods ¡ – A ¡mix ¡of ¡both ¡

• e.g. ¡Wrapper ¡classes ¡like ¡Double ¡and ¡Integer ¡

30 ¡

Math.java ¡

31 ¡

Method ¡signature ¡ Descrip2on ¡

public ¡static ¡int ¡round(float ¡a) ¡

Round ¡to ¡the ¡nearest ¡integer ¡

public ¡static ¡long ¡round(double ¡a) ¡ public ¡static ¡int ¡min(int ¡a, ¡int ¡b) ¡

Find ¡the ¡minimum ¡of ¡two ¡numbers ¡

public ¡static ¡long ¡min(long ¡a, ¡long ¡ ¡b) ¡ public ¡static ¡float ¡min(float ¡a, ¡float ¡b) ¡ public ¡static ¡double ¡min(double ¡a, ¡double ¡b) ¡ public ¡static ¡int ¡abs(int ¡a) ¡

Return ¡absolute ¡value ¡of ¡a ¡number ¡

public ¡static ¡long ¡abs(long ¡a) ¡ public ¡static ¡float ¡abs(float ¡a) ¡ public ¡static ¡double ¡abs(double ¡a) ¡ public ¡static ¡double ¡random() ¡

Get ¡a ¡random ¡number ¡in ¡[0.0, ¡1.0) ¡

public ¡static ¡double ¡sqrt(double ¡a) ¡

Take ¡the ¡square ¡root ¡of ¡a ¡number ¡

A ¡selecAon ¡of ¡the ¡staAc ¡methods ¡in ¡Math.java ¡

Math.java ¡

32 ¡

¡public ¡static ¡final ¡double ¡E ¡ ¡= ¡2.7182818284590452354; ¡ ¡public ¡static ¡final ¡double ¡PI ¡= ¡3.14159265358979323846; ¡ /** ¡ ¡ ¡* ¡Don't ¡let ¡anyone ¡instantiate ¡this ¡class. ¡ ¡*/ ¡ private ¡Math() ¡{} ¡

Constants ¡in ¡Math.java. ¡ The ¡constructor ¡of ¡the ¡Math ¡class. ¡

A ¡private ¡constructor. ¡ ¡Makes ¡it ¡ impossible ¡to ¡instanAate ¡an ¡

• bject ¡of ¡type ¡Math. ¡

¡

All ¡calls ¡via ¡staAc ¡method ¡calls, ¡ e.g. ¡Math.sqrt(), ¡Math.min() ¡

Using ¡Math ¡class ¡

33 ¡

int ¡x ¡= ¡Math.round(42.2); ¡ int ¡y ¡= ¡Math.min(56, ¡12); ¡ int ¡z ¡= ¡Math.abs(-­‑343); ¡

These ¡methods ¡don't ¡use ¡instance ¡variables, ¡so ¡ there ¡is ¡no ¡specific ¡object ¡to ¡call ¡the ¡methods ¡

• n. ¡Methods ¡called ¡using ¡class ¡name. ¡

Math ¡mathObj ¡= ¡new ¡Math(); ¡

You ¡can't ¡do ¡this ¡since ¡the ¡constructor ¡is ¡private: ¡

Exception ¡in ¡thread ¡"main" ¡java.lang.Error: ¡Unresolved ¡ compilation ¡problem: ¡ ¡ ¡The ¡constructor ¡Math() ¡is ¡not ¡visible ¡

There ¡is ¡no ¡persistent ¡state ¡in ¡the ¡Math ¡object, ¡so ¡no ¡need ¡to ¡create ¡ an ¡object ¡on ¡the ¡heap. ¡

Limits ¡of ¡staAc ¡methods ¡

• StaAc ¡methods ¡

– Cannot ¡use ¡non-­‑staAc ¡instance ¡variables ¡

34 ¡

public ¡class ¡Cow ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡private ¡String ¡name ¡= ¡""; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡weight ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡double ¡getWeight() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡weight; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

Since ¡getWeight() ¡is ¡declared ¡staAc, ¡any ¡use ¡of ¡a ¡non-­‑ staAc ¡instance ¡variable ¡results ¡in ¡a ¡compile ¡error: ¡

¡

Cow.java:8: ¡non-­‑static ¡variable ¡weight ¡cannot ¡be ¡ referenced ¡from ¡a ¡static ¡context ¡ ¡return ¡weight; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡^ ¡

Cow ¡cow1 ¡= ¡new ¡Cow(); ¡ Cow ¡cow2 ¡= ¡new ¡Cow(); ¡ System.out.println("weight ¡= ¡", ¡Cow.getWeight()); ¡

The ¡weight ¡of ¡ which ¡cow?

Limits ¡of ¡staAc ¡methods ¡

• StaAc ¡methods ¡

– Cannot ¡call ¡non-­‑staAc ¡methods ¡

35 ¡

public ¡class ¡Cow ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡private ¡String ¡name ¡= ¡""; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡weight ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡double ¡getWeight() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡weight; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡boolean ¡isBig() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡(getWeight() ¡> ¡500.0); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

Since ¡isBig() ¡is ¡declared ¡staAc, ¡any ¡use ¡of ¡ a ¡non-­‑staAc ¡instance ¡method ¡results ¡in ¡a ¡ compile ¡error: ¡

¡

Cow.java:13: ¡non-­‑static ¡method ¡ getWeight() ¡cannot ¡be ¡referenced ¡from ¡a ¡ static ¡context ¡ ¡return ¡(getWeight() ¡> ¡500.0); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡^ ¡

StaAc ¡variables ¡

• StaAc ¡instance ¡variable ¡

– One ¡var ¡shared ¡among ¡all ¡instances ¡of ¡a ¡class ¡ – Why? ¡

• Commonly ¡used ¡for ¡constants

¡ ¡

• Eliminate ¡repeated ¡variables ¡that ¡are ¡always ¡the ¡same ¡

– Reduce ¡memory, ¡doesn’t ¡keep ¡copies ¡of ¡idenAcal ¡objects ¡

• Track ¡a ¡single ¡value ¡related ¡to ¡a ¡class ¡type ¡ ¡

– e.g. ¡Number ¡of ¡objects ¡created ¡for ¡a ¡parAcular ¡class ¡

36 ¡

public ¡static ¡final ¡double ¡PI ¡= ¡3.14159265358979323846; ¡

Reducing ¡memory ¡usage ¡

37 ¡

public ¡class ¡Cow ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡private ¡String ¡name ¡= ¡""; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡weight ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡private ¡static ¡AudioFile ¡sound ¡= ¡new ¡AudioFile("cow.wav"); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡void ¡makeNoise() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sound.play(); ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

Normal ¡instance ¡variables, ¡ each ¡Cow ¡object ¡has ¡its ¡own ¡ set ¡of ¡these ¡variables. ¡ All ¡Cow ¡objects ¡share ¡the ¡same ¡ sound ¡object. ¡ ¡Only ¡one ¡

AudioFile ¡object ¡is ¡created ¡on ¡

the ¡heap, ¡thus ¡saving ¡memory. ¡

CounAng ¡created ¡objects ¡

38 ¡

public ¡class ¡Cow ¡ { ¡ ¡ ¡ ¡private ¡String ¡name ¡= ¡""; ¡ ¡ ¡ ¡private ¡double ¡weight ¡= ¡0.0; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡private ¡static ¡int ¡numCows ¡= ¡0; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡Cow() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡numCows++; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡Cow(Cow ¡otherCow) ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.name ¡ ¡ ¡= ¡otherCow.name; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this.weight ¡= ¡otherCow.weight; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡numCows++; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ ¡ ¡ ¡ ¡public ¡static ¡int ¡getNumCows() ¡ ¡ ¡ ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡return ¡numCows; ¡ ¡ ¡ ¡} ¡ } ¡

No ¡maqer ¡how ¡many ¡Cow ¡

• bjects ¡we ¡create, ¡there ¡is ¡
• nly ¡ever ¡one ¡numCows ¡

instance ¡variable ¡that ¡has ¡a ¡ single ¡value. ¡ Normal ¡instance ¡variables, ¡ each ¡Cow ¡object ¡has ¡its ¡own ¡ set ¡of ¡these ¡variables. ¡ Methods ¡that ¡only ¡use ¡staAc ¡ variables ¡can ¡be ¡declared ¡ staAc ¡(but ¡don't ¡have ¡to ¡be). ¡

Summary ¡

• How ¡your ¡data ¡is ¡stored ¡

– Stack ¡ – Heap ¡ – Garbage ¡collector ¡

• CreaAng ¡new ¡objects ¡

– Copy ¡constructor ¡ – Other ¡methods ¡creaAng ¡new ¡object ¡ instances ¡

• StaAc ¡keyword

¡ ¡

– For ¡methods ¡ – For ¡instance ¡variables ¡

39 ¡

Heap ¡