Java語言與面向?qū)ο笏枷敕g（中英文）

1、java語言與面向?qū)ο笏枷雑ava，是由sunmicrosystems公司于1995年5月推出的java程序設(shè)計語言和java的總稱。用java實現(xiàn)的hotjava瀏覽器（支持javaapplet）顯示了java的魅力：跨平臺、動態(tài)的web、internet計算。從此，java被廣泛接受并推動了web的迅速發(fā)展，常用的瀏覽器現(xiàn)在均支持javaapplet。1java語言的特點java語言適用于internet環(huán)境，是一種被廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)編程語言，它具有如下的一些特點：簡單java語言的語法規(guī)則和c+類似，但java語言取消了指針和多重繼承，統(tǒng)一使用引用來指示對象（c+中有兩種形式，實際上是兩種

2、產(chǎn)生對象的途徑，而java中只有一種），通過自動垃圾收集免去了程序設(shè)計人員對于內(nèi)存塊的釋放工作。面向?qū)ο螅ń谕耆﹋ava語言為了提高效率，定義了幾個基本的數(shù)據(jù)類型以非類的方式實現(xiàn)，余下的所有數(shù)據(jù)類型都以類的形式進行封裝，程序系統(tǒng)的構(gòu)成單位也是類。因而幾乎可以認為是完全面向?qū)ο?。平臺無關(guān)性（可移植、跨平臺）java虛擬機（jvm）是在各種體系結(jié)構(gòu)真實機器中用軟件模擬實現(xiàn)的一種想象機器，必要時候可以用硬件實現(xiàn)。當然，這些虛擬機內(nèi)部實現(xiàn)各異，但其功能是一致的執(zhí)行統(tǒng)一的java虛擬機指令。java編譯器將java應(yīng)用程序的源代碼文件（.java）翻譯成java字節(jié)碼文件（.class）,它是由ja

3、va虛擬機指令構(gòu)成的。由于是虛擬機器，因而java虛擬機執(zhí)行java程序的過程一般稱為解釋。依賴于虛擬機技術(shù)，java語言具有與機器體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的特性，即java程序一旦編寫好之后，不需進行修改就可以移植到任何一臺體系結(jié)構(gòu)不同的機器上。從操作系統(tǒng)的角度看，執(zhí)行一次java程序的過程就是執(zhí)行一次java虛擬機進程的過程。面向網(wǎng)絡(luò)編程java語言產(chǎn)生之初就面向網(wǎng)絡(luò)，在jdk中包括了支持tcp/ip、http和ftp等協(xié)議的類庫。多線程支持多線程是程序同時執(zhí)行多個任務(wù)的一種功能。多線程機制能夠使應(yīng)用程序并行執(zhí)行多項任務(wù)，其同步機制保證了各線程對共享數(shù)據(jù)的正確操作。良好的代碼安全性運行時（runtim

4、e）一詞強調(diào)以動態(tài)的角度看程序，研究程序運行時候的動態(tài)變化，也用運行時環(huán)境一詞表達類似的含義。java技術(shù)的很多工作是在運行時完成的，如加強代碼安全性的校驗操作。一般地，java技術(shù)的運行環(huán)境執(zhí)行如下三大任務(wù)：l加載代碼由類加載器執(zhí)行類加載器為程序的執(zhí)行加載所需要的全部類（盡可能而未必同時）。l校驗代碼由字節(jié)碼校驗器執(zhí)行java代碼在實際運行之前要經(jīng)過幾次測試。字節(jié)碼校驗器對程序代碼進行四遍校驗，這可以保證代碼符合jvm規(guī)范并且不破壞系統(tǒng)的完整性。如檢查偽造指針、違反對象訪問權(quán)限或試圖改變對象類型的非法代碼。l執(zhí)行代碼由運行時的解釋器執(zhí)行自動垃圾收集許多編程語言都允許在程序運行時動態(tài)分配內(nèi)存塊

5、，分配內(nèi)存塊的過程由于語言句法不同而有所變化，但總是要返回指向存儲區(qū)起始位置的指針。在c，c+及其它一些語言中，程序員負責取消分配內(nèi)存塊。有時這是一件很困難的事情。因為程序員并不總是事先知道內(nèi)存塊應(yīng)在何時被釋放。當在系統(tǒng)中沒有能夠被分配的內(nèi)存塊時，可導致程序癱瘓，這種程序被稱作具有內(nèi)存漏洞。當分配內(nèi)存塊不再需要時，程序或運行環(huán)境應(yīng)取消分配內(nèi)存塊。l垃圾收集就是將不再需要的已分配內(nèi)存塊回收。l在其它一般的語言中，取消分配是程序員的責任。ljava編程語言提供了一種系統(tǒng)級線程以跟蹤存儲區(qū)分配，來完成垃圾收集：l可檢查和釋放不再需要的存儲塊l可自動完成上述工作l可在jvm實現(xiàn)周期中，產(chǎn)生意想不到的變

6、化l良好的代碼健壯性java能夠檢查程序在編譯和運行時的錯誤。類型檢查能幫助用戶檢查出許多在開發(fā)早期出現(xiàn)的錯誤。同時很多集成開發(fā)工具（ide）的出現(xiàn)使編譯和運行java程序更加容易，并且很多集成開發(fā)工具（如eclipse）都是免費的。2面向?qū)ο笈c面向過程的差異一種程序設(shè)計語言的產(chǎn)生，不僅是程序設(shè)計技術(shù)的改進，也包含了表達和認知思想的進步。以c語言為代表的部分早期語言，被稱為面向過程的語言，不僅因為其程序設(shè)計的表達形式是以過程為基本元素，本質(zhì)上更在于此時對計算機化的系統(tǒng)的理解的主導思想還是控制流或者數(shù)據(jù)流的，構(gòu)成系統(tǒng)的要素是模塊處理邏輯。面向?qū)ο笳Z言的產(chǎn)生，是因為對于系統(tǒng)的理解或抽象到了更為高級

7、的層次。此時的認知思想不僅更接近于現(xiàn)實世界，其抽象程度也很高。因而，既有易懂的一方面，也有難懂的另一方面，就看理解的境界了。2.1面向過程思想回顧面向過程思想和程序設(shè)計語言的體現(xiàn)，可以簡單總結(jié)為以下幾條：對系統(tǒng)的認識采用結(jié)構(gòu)化分析的過程自頂向下，逐步求精地進行功能分解；每個功能就是處理數(shù)據(jù)的一個模塊，因而ipo描述充分刻畫了模塊的內(nèi)外特征；每個模塊都是控制流的，因而有典型的三種程序結(jié)構(gòu)順序、分支、循環(huán)；模塊間的關(guān)系通過調(diào)用維系，因而模塊成為了函數(shù)，這也是面向過程方式下最主要的代碼重用方式；盡管函數(shù)調(diào)用有參數(shù)和返回值，但數(shù)據(jù)總是和函數(shù)分開的，不僅有了著名的斷言程序=算法+數(shù)據(jù)，也使得絕對平等產(chǎn)生

8、了無序的麻煩所有的函數(shù)和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系沒有限制；如果要使用數(shù)據(jù)流，那么只能是在數(shù)據(jù)產(chǎn)生之后的適當時機調(diào)用函數(shù)。這一時期的主要缺點是：對系統(tǒng)的理解比較難，系統(tǒng)地開發(fā)效率低，代碼的可重用性差。2.2面向?qū)ο笏枷虢榻B面向?qū)ο笏枷?，對現(xiàn)實世界采用直觀的理解，計算機化時候采用深度的抽象，簡單地可以總結(jié)如下：系統(tǒng)是由事物構(gòu)成的，事物之間是有聯(lián)系的，復(fù)雜的事物也是系統(tǒng)；系統(tǒng)與系統(tǒng)、系統(tǒng)與事物、事物與事物之間是有明確界限（邊界）的；系統(tǒng)或事物的狀態(tài)刻畫可以用屬性表示，屬性一般是些簡單的數(shù)據(jù)，如果復(fù)雜那就是事物了；系統(tǒng)或事物的狀態(tài)會發(fā)生變化，稱為行為，產(chǎn)生變化是有原因的（內(nèi)部的或外部的），變化的過程可能是復(fù)雜的

9、；不同的事物之間會具有共同的屬性和行為，共同的極端情形就是完全包含。基于以上的認識，一個運行時（動態(tài)）的具體系統(tǒng)或事物，是由幾個更小的具體事物構(gòu)成（極端的事物就是一個簡單的屬性數(shù)據(jù)），它們是不斷發(fā)生變化的。如果對事物這一概念進行了有效的抽象，那么問題就迎刃而解。首先，將任何一個具體的事物稱為對象（object）,它的極端情形就是過去的變量；事物是分類的，每一類事物都具有統(tǒng)一的屬性和行為，即類型抽象數(shù)據(jù)類型，簡稱為類（class）；行為既然是過程，那么就抽象成函數(shù)，命名為方法，以示區(qū)別。例如：描述身高或姓名，各自只是一個簡單的數(shù)據(jù)變量；描述一個學生，可以使用學號、姓名、宿舍、班級等；那更換宿舍算

10、什么呢！那描述宿舍、班級，又要有許多個項目。3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的主要概念和特征面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（objectorientedprogramming，oop）語言中，為了進行更為高度的抽象，會引入一些現(xiàn)實世界中難于找到的概念，但對于一個程序語言來說確實很有價值的。以下暫時介紹的概念基本上都來源于對現(xiàn)實世界的抽象，要從程序設(shè)計的角色中去理解它們。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計使系統(tǒng)更易于理解，也使代碼具有更好的重用性、可擴展性、易于管理和維護。3.1主要概念(1)、類類是對一類事物的抽象表示，其角色就相當于數(shù)據(jù)類型，當然可以算作復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。如學生、宿舍、班級。(2)、對象對象表示一個具體的事物，其角色就是

11、變量，即一個復(fù)雜數(shù)據(jù)類型xx類的變量。如周瑜、張飛、瑜飛居，飛虎班。(3)、成員一個事物的構(gòu)成元素，討論類的時候就是虛擬的，討論對象的時候就是具體的。如在類中，一個變量屬于成員成員變量，一個對象也屬于成員成員對象，一個函數(shù)也屬于成員成員方法。3.2主要特征oop語言有三個特征：封裝、繼承及多態(tài)性。(1)、封裝類的構(gòu)成包括成員變量/對象與成員方法，這樣將相關(guān)的數(shù)據(jù)與函數(shù)包裝在一起，同其他的類相區(qū)分，就是封裝。顯然，避免了面向過程語言的平行缺陷，說明了類和成員之間的所屬關(guān)系。進一步地，可以限制類的成員在外部的可見性，那么就將封裝體現(xiàn)得更完美。(2)、繼承當一種事物甲完全是另一種事物乙的特例，那么，

12、一般地，類甲只是比類乙多出一些成員變量/對象與成員方法，稱為類甲繼承類乙，類甲稱為（類乙的）子類，類乙稱為（類甲的）父類。父類也稱為基類、超類，子類也稱為導出類、派生類。顯然編寫子類就沒有必要重復(fù)書寫父類中乙有的代碼部分，這是oop中最典型的代碼重用。(3)、多態(tài)多態(tài)表示一個類的某種行為存在多種實現(xiàn)版本。簡單的情況是在一個類中，給出多種不同的實現(xiàn)，復(fù)雜的情況是在多個子類中各自給出不同的實現(xiàn)。overviewofjavalanguagejava,fromsunmicrosystems,launchedinmay1995ofthejavaprogramminglanguageandjavainge

13、neral.hotjavaimplementationwithjavabrowser(supportingjavaapplet)showsthecharmofjava:cross-platform,dynamicweb,internetcomputing.sincethen,javaiswidelyacceptedandpromotedtherapiddevelopmentofweb,popularbrowsersnowsupportjavaapplet1javalanguagefeaturesjavalanguageforinternetenvironment,isawidelyusedwe

14、bprogramminglanguage,ithasthefollowingfeatures:simplejavalanguageandc+syntaxrulesaresimilar,butcanceledthejavalanguageandmultipleinheritancepointer,unifiedbyreferencetoindicatetheobject(c+intwoforms,isactuallytwowaystogenerateobjects,andjava,thereisonlyone)byautomaticgarbagecollectioneliminatesthene

15、edforprogrammersworkingforthereleaseofthememoryblock.object-oriented(nearlycomplete)javalanguageinordertoimproveefficiency,definedafewbasicdatatypestoachieveanon-classmanner,andtheremainingclassofalldatatypesintheformofpackaging,theprogramstructureofthesystemunitisalsoaclass.thereforeconsideredtobea

16、lmostcompletelyobject-oriented.platformindependent(portable,cross-platform)javavirtualmachine(jvm)istrueinavarietyofmachinearchitecturesimplementedusingsoftwaretosimulateanimaginarymachine,whennecessary,canbeimplementedbyhardware.ofcourse,theinternalimplementationofthesevirtualmachinesvary,butitsfun

17、ctionisthesame-theimplementationofaunifiedjavavirtualmachineinstructions.javacompilerjavaapplicationssourcecodefiles(.java)translatedintojavabytecodefile(.class),whichiscomposedofjavavirtualmachineinstructions.becauseitisavirtualmachine,andthustheimplementationofjavavirtualmachinejavaprogramscommonl

18、yreferredtoastheprocessofinterpretation.reliesonvirtualmachinetechnology,javalanguagehasnothingtodowiththecharacteristicsofthemachinearchitecture,thatjavaprograms,onceafterbeingwritten,canbetransplantedwithoutmodificationtoanyoneonadifferentmachinearchitecture.fromtheoperatingsystempointofview,thepr

19、ocessofimplementationofajavaprogramistheprocessofimplementationofajavavirtualmachineprocess.orientednetworkprogrammingjavalanguageforgeneratingthebeginningofthenetworkofsupportinthejdkincludestcp/ip,httpandftpprotocolssuchasclasslibraries.multi-threadingsupportmultithreadingistosimultaneouslyperform

20、multipletasksofafunction.multi-threadingmechanismthatenablesapplicationstoperformmultipletasksinparallel,thevariousthreadsynchronizationmechanismstoensureproperoperationoftheshareddata.goodsecuritycoderuntime(runtime)termperspectiveemphasizesthedynamicprocessofthedynamicchangeswhentheprogramisrunnin

21、g,butalsowiththeexpressionoftheruntimeenvironmentsimilartothemeaningoftheword.javatechnologyisalotofworkdoneatruntime,suchasstrengtheningsecuritycodeverificationoperations.ingeneral,javatechnologyruntimeenvironmentperformsthefollowingthreemajortasks:lloadingcode-theimplementationbytheclassloaderclas

22、sloaderfortheimplementationoftheproceduresrequiredtoloadallclasses(asfaraspossibleandnotnecessarilythesame).lvalidationcode-theimplementationofthebytecodeverifierjavacodebeforetheactualoperationafterseveraltests.bytecodeverifierforfourtimesonthevalidationcode,whichcanensurecodecomplianceanddoesnotde

23、stroythejvmspecificationsystemintegrity.if-checkforgedpointers,objectaccessrightsviolationorattempttochangetheobjecttypeofillegalcode.lcodeexecution-fromtheimplementationoftheruntimeinterpreterlautomaticgarbagecollectionmanyprogramminglanguagesallowprogramsrunninginthememoryblockdynamicallyallocated

24、,theprocessofallocatingmemoryblocksbecauseofthelanguagesyntaxvaries,butalwayspointtothestoretoreturntothestartingpositionofthepointer.inc,c+andotherlanguages,theprogrammerisresponsiblefordeallocationofmemoryblocks.sometimesthisisaverydifficulttask.becauseprogrammersdonotalwaysknowinadvancewhenablock

25、ofmemoryshouldbereleased.whennotinthesystemcanbeallocatedmemoryblock,itcancausetheprogramtoastandstill,thisprocedureiscalledamemoryleak.whentheallocatedmemoryblockisnolongerneeded,theprogramshouldbecanceledortheoperatingenvironmenttoallocatememoryblock.lgarbagecollectionisnolongerneededrecoveryofall

26、ocatedmemoryblock.linotherlanguagesingeneral,istheprogrammersresponsibilitytocanceltheallocation.ljavaprogramminglanguageprovidesasystem-levelthreadstokeeptrackofmemoryallocation,tocompletethegarbagecollection:nnolongerneedtocheckandreleasethememoryblock,ntheaboveworkcanbecompletedautomatically,nint

27、hejvmimplementationcycle,resultinginunexpectedchanges,lgoodrobustnessofthecode.javaprogramtocheckatcompileandrun-timeerrors.typeofexaminationcanhelpdetectmanyerrorsearlyindevelopment.meanwhile,manyintegrateddevelopmenttools(ide)tocompileandruntheemergenceofjavaprogramseasierandalotofintegrateddevelo

28、pmenttools(egeclipse)arefree.2object-orientedandprocess-orienteddifferencestheproductionofaprogramminglanguage,programmingisnotonlyatechnicalimprovement,butalsoincludestheexpressionofideasandcognitiveprogress.theclanguageastherepresentativeoftheearlypartofthelanguage,knownasprocess-orientedlanguage,

29、notonlybecauseoftheirexpressionofprogramdesignisbasedonthebasicelementsoftheprocess,inessence,isnowmoreunderstandingofthecomputerizedsystemthedominantideologyorcontrolflowordataflow,constituteelementsofthesystemisthemodule-processinglogic.thegenerationofobject-orientedlanguages,becausetheunderstandi

30、ngofthesystemortheabstracttoamoreadvancedlevel.cognitivethinkingatthistimenotonlyclosertotherealworld,anditshighdegreeofabstraction.thus,botheasytounderstandontheonehand,therearealsodifficulttounderstandtheotherhand,toseetherealmofunderstanding.2.1reviewprocess-orientedthinkingprocess-orientedprogra

31、mminglanguage,thoughtandexpression,canbesimplysummarizedasthefollowingfew:understandingofthesystemstructureanalysisoftheprocess-top-down,stepwiserefinementtothefunctionaldecomposition;eachfunctionisadataprocessingmodule,whichfullydescribetheipodescribedtheinternalandexternalfeaturesofthemodule;eachm

32、oduleiscontrolflow,andthereforehaveatypicalstructureofthethreeprocedures-sequence,branch,loop;therelationshipbetweenthemodulebycallingthepreserve,whichhasbecomeafunctionmodule,whichisthemostimportantprocess-orientedwayofcodereuseunderway;althoughthefunctioncallparametersandreturnvalues,butthedataand

33、functionsarealwaysseparate,notonlywiththefamousassertion-program=algorithm+data,butalsomakestheabsoluteequalityofthedisorderhavetrouble-allthefunctionsanddatarelationshipisnolimit;ifyouwanttousethedataflow,thenthedatacanonlybeproducedinanappropriatetimeafterthecallfunction.themaindrawbackofthisperio

34、dare:understandingthesystemmoredifficult,thesystematicdevelopmentoflowefficiency,codereusabilityispoor.2.2oopobject-orientedthinkingontheuseofanintuitiveunderstandingoftherealworld,whentheuseofcomputerizeddepthofabstractioncanbesummarizedbrieflyasfollows:systemiscomposedofthings,thereisaconnectionbe

35、tweenthings,thecomplexityissystem;systemandthesystem,andthings,thingsandthingsisaclearboundarybetweenthe(boundary)of;systemorthestateofthingscandescribetheproperty,saidpropertyisusuallysomesimpledata,ifthatissomethingthecomplex;systemorthestateofthingswillchange,calledthebehaviorofadifferencethereis

36、areason(internalorexternal),changesintheprocessmaybecomplex;willhavedifferentthingsincommonbetweenthepropertiesandbehavior,acommonextremecaseiscompletelycontained.basedontheaboveunderstanding,aruntime(dynamic)tothespecificsystemorsomething,byseveralsmallerthingsthatconstituteaspecific(extremethingsi

37、sasimpleattributedata),whichisconstantlychanging.ifthisconceptofthingsaneffectiveabstract,thentheproblemissolved.firstofall,anyonespecificthingcalledtheobject(object),itistheextremecaseofpreviousvariables;thingsareclassified,eachclassofthingshavethepropertiesandbehaviorofuniform,thattype-abstractdat

38、atypes,referredtoasfortheclass(class);behaviorsinceitistheprocess,thenafunctionoftheabstract,namedforthemethodtoshowthedifference.forexample:describetheheightorname,eachjustasimpledatavariable;describeastudent,youcanusethestudentnumber,name,dorm,class,etc.;whatkindofaccommodationthatreplacedit!itdes

39、cribesthedorm,class,andalsohasmanyprojects.3object-orientedprogrammingconceptsandfeaturesofthemainobject-orientedprogramming(objectorientedprogramming,oop)language,inordertobemorehighlyabstract,willintroducesomeoftherealworld,theconceptisdifficulttofind,butforaprogramminglanguageisindeedvaluable.the

40、followingdescribestheconceptofbeingbasicallyderivedfromtheabstracttotherealworld,fromtheroleofprogramdesigntounderstandthem.object-orientedprogrammingtomakethesystemeasiertounderstand,butalsomakethecodebetterreusability,scalability,easymanagementandmaintenance.3.1mainconcepts(1) classclassistheabstr

41、actofaclassofthingsthatthedatatypeisequivalenttoitsrole,ofcourse,canberegardedascomplexdatatypes.suchasstudents,dormitories,class.(2) theobjectobjectrepresentsaspecificthing,itsroleisvariable,thatis,acomplexdatatype-xxclassvariables.suchaszhouyu,zhangfei,yuflyhome,tigerclasses.(3) memberstheelementsofathingtodiscusswhenthecl