第15章平臺無關(guān)語言

1、.第第0909章章 平臺無關(guān)語言平臺無關(guān)語言 使用平臺無關(guān)語言的需求 腳本語言 Java語言.9.1 使用平臺無關(guān)語言的需求使用平臺無關(guān)語言的需求 高級程序設(shè)計語言本應(yīng)是平臺無關(guān)的 在高級語言中，數(shù)據(jù)、控制流等都是抽象的。 源程序經(jīng)過編譯生成的目標碼是與本地機緊密相關(guān)的。表現(xiàn)在： 基本類型定義與及其字長相關(guān)； 各機指令集不一，操作效果相當，實現(xiàn)過程有微小的差別； 同一語言在相同編譯和執(zhí)行環(huán)境下，同一程序執(zhí)行速度不一（硬件差異，優(yōu)化次數(shù)）； 已采用增加可移植手段。 設(shè)預(yù)定義環(huán)境（包）Ada； 分出頭文件 - 宏 - 編譯文件C；. 單主機時代，需要解決的主要問題是高級語言程序可移植性，以減少應(yīng)用

2、程序的開發(fā)費用，縮短開發(fā)周期。這時對平臺無關(guān)性的要求不是十分迫切。. 局域網(wǎng)時代，需要在局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)信息共享，有協(xié)作計算需求。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的平臺無關(guān)； 以文件共享形式實現(xiàn)； 客戶/服務(wù)器模式，程序可以不共享； 只要局域網(wǎng)內(nèi)使用相同或相互兼容的平臺，也可以實現(xiàn)程序的共享。. Internet時代，對資源共享提出了新的要求： 局域網(wǎng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)是可控制的；但是，沒有任何個人和機構(gòu)可以控制Internet的構(gòu)成。 Internet/Intranet包含各種類型計算機，是資源共享的平臺。不論用戶使用的是什么類型的計算機和操作系統(tǒng)，都可以瀏覽網(wǎng)絡(luò)上的信息，使用網(wǎng)絡(luò)中的資源。 Wide Web)

3、是Internet上最廣泛的信息發(fā)布/瀏覽方式。與FTP等以往的方式相比較，WWW具有較強的動態(tài)性和交互性，需要完成復(fù)雜的應(yīng)用（如電子商務(wù)等）因此，共享資源不但包括數(shù)據(jù)，也應(yīng)包括程序。這就需要一種平臺無關(guān)的語言。 激烈的競爭迫使軟件生產(chǎn)者不斷降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。平臺無關(guān)語言使開發(fā)者不需要為一個軟件開發(fā)多個操作系統(tǒng)的版本，減少了開發(fā)費用和時間。. 平臺無關(guān)語言的實現(xiàn)： 傳送源代碼 將源代碼傳送到目標機，先經(jīng)過編譯，生成目標機代碼，再執(zhí)行。前提是必須有不同平臺的編譯器，這種情況往往在編譯時缺乏源代碼原有的環(huán)境信息（全程量），且只能先編譯存入目標碼再運行。局域網(wǎng)時代服務(wù)器已經(jīng)做過了。要實時運

4、行只能是解釋（也要求有完整的信息）型語言。 傳送目標代碼 只有在相同或相互兼容的平臺之間才可以實現(xiàn)。如在Windows NT/9x組成的局域網(wǎng)中，可以在一臺機器上調(diào)用執(zhí)行其它機器上的應(yīng)用程序。 傳送中間代碼 中間代碼由源代碼經(jīng)過編譯生成。中間代碼經(jīng)過優(yōu)化。中間代碼傳送到目標機上由解釋器解釋執(zhí)行。Java語言使用的是這種方式。.9.2 腳本語言腳本語言 腳本語言的概述： 描述性語言（4GL）； 直接解釋執(zhí)行； 操作系統(tǒng)界面語言的擴大泛shell； 輔助開發(fā)（不是設(shè)計，但引用內(nèi)部過程、函數(shù)、對象）；. 常見的腳本語言有： 頁面描述類：TELEX、Postscript、HTML、VPML； 場景描述

5、類：JavaScript、VBScript/ActiveX腳本、LotusScript(Lotus公司的Notes群件產(chǎn)品中的腳本語言）.9.2.1 HTML(Hyper-Text Markup Language) 用于描述Web主頁，為所有OS上的瀏覽器所識； 設(shè)計編排多媒體主頁（包括正文字體、圖形、動畫）； 以超文本方式使用，可以鏈接任何網(wǎng)址上的各種多媒體文檔，包括普通正文、HTML文檔、GIF圖形、TIFF圖形；XBM位圖、JPEG圖形、Postscript文件、AIFF聲音、AU聲音、QuickTime影片、MPEG影片；. 標簽。以尖括號括出的成對或單個標簽給出頁面編排信息。 文檔編

6、排、引用描述：一個HTML文檔文檔簡介信息文檔內(nèi)容標題鏈接名第i層編排此前為一段由此換行產(chǎn)生一個視窗寬度的水平分行符. 字符格式 邏輯描述：已定義單詞重點詞書或電影主題一段源代碼由此鍵入狀態(tài)信息特別強調(diào) 物理描述：此處黑體此處斜體此處打字機體. 內(nèi)聯(lián)圖形 其它標簽 列表：表項表項 （無號） （有號） 表項測試此表表項 （定義表） 預(yù)定義格式正文：此段文本格式已定 作者地址： . 擴展引用： 嵌入Java： 嵌入其它描述語言： .9.2.2 JavaScript語言 HTML語言是靜態(tài)的，動態(tài)性和交互性不強。于是，Netscape公司開發(fā)了JavaScript（與之對應(yīng)是Microsoft公司的

7、VBScript），擴充HTML文檔的功能。 Javascript嵌入在HTML文本中，由瀏覽器解釋執(zhí)行。.以下是一個HTML文本中嵌入JavaScript的例子：function welcome() var s = “Hello world!”; document.write(s); /document是是HTML文檔對象文檔對象 /函數(shù)的定義函數(shù)的定義 welcome() / 函數(shù)的調(diào)用函數(shù)的調(diào)用這個例子將在瀏覽器中顯示“ Hello world!”字符串?！癲ocument”是HTML文檔對象，使用它的write方法可以在文檔中寫入文本。. JavaScript有以下特點： 與C、Jav

8、a相似的語法，如常規(guī)的變量、表達式、函數(shù)和控制語句等。 弱類型。有數(shù)字、布爾、字符串和空值類型。變量的確切類型取決于所賦給它數(shù)據(jù)的類型。 基于對象。把瀏覽器和HTML文檔中的元素看作對象，對象有各自的屬性。例如，瀏覽器對象是已被預(yù)定義的Navigator；HTML頁面是document對象。程序員可以使用的對象及其屬性是已經(jīng)被瀏覽器定義和生成的，不能定義新的類和對象。因此，是基于對象而不是面向?qū)ο蟮摹?事件驅(qū)動。定義了一組系統(tǒng)、鼠標事件。可以通過事件激活定義好的函數(shù)。 在客戶端使用的小語言.一個統(tǒng)計HTML文檔中超鏈接個數(shù)的程序： for(var i=0; idocument.links.le

9、ngth; i+) document.write(link+(i+1)+: +document.linksi.href+); document.write(There are +document.links.length+ links.);其中，其中，document是整個是整個HTML頁面對象；頁面對象；links是是document對象對象中的超鏈接對象數(shù)組，中的超鏈接對象數(shù)組，length、href又是又是links的屬性，分別的屬性，分別表示鏈接的數(shù)目、鏈接的內(nèi)容表示鏈接的數(shù)目、鏈接的內(nèi)容.該HTML在瀏覽器中的顯示如下圖所示：.9.3 Java語言9.3.1 Java是C+的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

10、的擴充和改造 保留了高級語言的主要機制 與C+基本相同的字符集、標識符、關(guān)鍵字、運算符、特殊符號 比C+更加強化類型。增加了布爾類型，只保留數(shù)組類型；使用真正的類型轉(zhuǎn)換（C+中的類型轉(zhuǎn)換是“偽”的，目的是為了通過編譯器的檢查；Java中的類型轉(zhuǎn)換在運行時真正發(fā)生，如果不能轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會拋出異常） 保留聲明、作用域、變量、表達式、語句、三種結(jié)構(gòu)化控制； 保留并增強C+的異常；. 與C+相似的面向?qū)ο髾C制：類作為特殊類型、構(gòu)造函數(shù)、初始化序列、實例變量、this/super、方法的覆蓋與重載、成員可見性。 取消了C+不利于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的機制： 指針。以對象引用代替指針； 取消頭文件和預(yù)處理器（宏與機器相

11、關(guān)）； C+中原有冗余：struct、union都被類代替； 不支持模板，動態(tài)束定功能可實現(xiàn)； 取消typedef； 不支持運算符重載；.9.3.2 平臺無關(guān)性的解決 編譯解釋執(zhí)行。Java語言實現(xiàn)平臺無關(guān)的關(guān)鍵是使用了“編譯-解釋”執(zhí)行方式。Java源代碼經(jīng)過編譯，稱為Java字節(jié)代碼(byte-code)。Java虛擬機(VM)是字節(jié)代碼的解釋器。JavaVM是用軟件構(gòu)造的一個虛擬計算機，它由虛擬的寄存器、內(nèi)存、堆棧等；字節(jié)代碼就是這臺虛擬計算機的指令。所有操作系統(tǒng)上的JavaVM執(zhí)行一致的指令，這樣，就屏蔽了各個平臺之間的差異（如下圖所示）。.Java字節(jié)代碼JavaVM forWind

12、owsJavaVM forSolarisJavaVM forMac OSWindowsSolarisMac OSJava虛擬機是平臺無關(guān)性的關(guān)鍵在不同的操作系統(tǒng)上有不同的Java虛擬機，向上有一致的接口（虛擬機的指令字節(jié)代碼），向下針對不同的操作系統(tǒng)有不同的實現(xiàn)方式。. 即時編譯(JIT: Just-in-Time Compile)。使用即時編譯是為了提高Java程序的執(zhí)行效率，是對Java解釋器的改進。即時編譯在虛擬機解釋執(zhí)行Java字節(jié)代碼時發(fā)生。當虛擬機第一次調(diào)用某個方法時，不再直接解釋這個方法的字節(jié)代碼，而是用即時編譯器將這個方法的字節(jié)代碼編譯成為本機目標代碼，然后執(zhí)行這些目標代碼。即

13、時編譯不是將整個類的字節(jié)代碼進行一次性編譯，而是只編譯正在執(zhí)行的函數(shù)，“邊執(zhí)行，邊編譯”。. 小程序(applet)的傳遞運行方式 小程序是可以在Web瀏覽器中執(zhí)行的Java程序； Web瀏覽器中有一個Java虛擬機，和瀏覽器一起構(gòu)成小程序的運行環(huán)境； 瀏覽器根據(jù)HTML文檔中的標志，從指定的URL下載小程序的類字節(jié)碼（.class文件），裝入到Java虛擬機中運行； 小程序的出現(xiàn)提高了Web頁面的交互性和動態(tài)性，使瀏覽器能夠完成更加復(fù)雜的應(yīng)用。 Java虛擬機有內(nèi)置的類裝入機制，從文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中下載類代碼，然后在虛擬機中運行。瀏覽器下載運行小程序只是一個特例，這種機制可以被所有Java應(yīng)用

14、程序使用。.9.3.3 Java為應(yīng)用增加的新特性 兩層封裝：包類 “包”是一組功能相近或聯(lián)系緊密的類的集合，同一個包中的類之間有比較大的訪問權(quán)限。包是一種對語言進行擴充的機制。Java的核心類庫主要由以下幾個包組成： java.lang - 基本類庫 java.io - 讀、寫流，文件，管道 - 網(wǎng)絡(luò) java.awt - 界面、窗口. java.applet - 小程序類 java.util - 通用工具：向量表、哈希表、棧 “類”與C+的基本相同。Java只有單繼承，類庫呈樹狀結(jié)構(gòu)，所有類都是java.lang.Object類的子類。. 增加了接口（interface）的機制。 接口是一

15、種特殊的類，在接口中只有函數(shù)的聲明，而沒有函數(shù)的具體定義（與C+的純虛類相似）。接口可以繼承，但不能直接由接口生成對象； 以類實現(xiàn)（implements）接口，即在類中定義所有接口中聲明的函數(shù)。我們可以把一個接口看成某種功能的規(guī)定，實現(xiàn)了接口，就是實現(xiàn)了某種功能。類的繼承和接口的實現(xiàn)是多態(tài)的基礎(chǔ)。. 以接口實現(xiàn)多態(tài)。接口將函數(shù)的聲明和實現(xiàn)分離，允許幾個類同時享有一個接口。調(diào)用者不需要了解接口的具體實現(xiàn)，以統(tǒng)一的方式使用這些類的對象。下面是一個簡單的例子：interface Drawer public void draw();/ 定義接口class Circular implements Dra

16、wer . . . public void draw()畫一個圓; / 類Circular實現(xiàn)了Drawer接口.class Rectangle implements Drawer . . . public void draw()畫一個矩形; / 類Rectangle實現(xiàn)了Drawer接口class User void paint(Drawer drawer)drawer.draw(); . . .public static void main() Circular c = new Circular(); Rectangle r = new Rectangle(); User user = n

17、ew User(); user.paint(c);/ 畫圓 user.paint(r);/ 畫方 / End of class Useruser對象的paint方法使用統(tǒng)一的方式調(diào)用對象c和r的draw方法，產(chǎn)生不同的結(jié)果。.接口實現(xiàn)多態(tài)示意圖：. 以接口實現(xiàn)多繼承。一個類可以實現(xiàn)多個接口，間接實現(xiàn)多繼承，同時不影響類的繼承結(jié)構(gòu)。Object類 B類 A類 B B類 AA接口C繼承繼承繼承繼承實現(xiàn)實現(xiàn)接口D實現(xiàn)類接口實現(xiàn). 以synchronized控制模塊的同步 Java使用監(jiān)控器(Monitor)作為線程同步的機制。每一個對象都有一個監(jiān)控器與之相對應(yīng)?？梢杂胹ynchronized關(guān)鍵字請

18、求得到某個對象的監(jiān)控器。在任何時刻，只能有一個線程可以擁有某個對象的監(jiān)控器。如果有多個線程申請某個對象的監(jiān)控器，系統(tǒng)會阻塞這些線程。如果監(jiān)控器的使用者釋放了監(jiān)控器的擁有權(quán)，系統(tǒng)就會喚醒某個申請該監(jiān)控器的阻塞線程。. 增加了修飾符 final：變量或函數(shù)不能被重新賦值或定義。final變量就是常量；final方法是不能被子類覆蓋的方法 native：本地方法聲明，其定義放在本地庫中 abstract：抽象方法/類。抽象方法是只有聲明而沒有定義的方法；含有抽象方法的類必須聲明為抽象類 transient：被聲明為transient的變量不能在網(wǎng)絡(luò)中傳遞. 增強對象性 所有的基本數(shù)據(jù)類型都有與之對應(yīng)

19、的類：int java.lang.Integershort java.lang.Shortlong java.lang.Longchar java.lang.Characterbyte java.lang.Bytefloat java.lang.Floatdouble java.lang.Doubleboolean java.lang.Boolean. 數(shù)組也是一種對象。用new語句創(chuàng)建，且有l(wèi)ength屬性； 沒有獨立存在的全局變量、函數(shù)。程序完全由對象和類組成，甚至入口函數(shù)main也必須從屬于某個類； 對象引用。所有非基本數(shù)據(jù)類型變量都是對象的引用。與指針相比，引用只能訪問對象，不能訪問內(nèi)

20、存地址。比較 MyClass a; 這個聲明語句： 在C+中將生成一個對象，名為a 在Java中只有一個對象的引用a，它不指向任何對象，只有再通過a = new MyClass()才能創(chuàng)建一個對象.再比較 MyClass myObject;/Java還要執(zhí)行myObject = new MyClass(); myObject = otherObject; 在C+中，myObject始終指向聲明時分配的存儲區(qū)，賦值語句的效果只是將otherObject的值拷貝給myObject對象 在Java中，myObject和otherObject將成為同一個對象的引用，如下圖所示。對象myObjectMy

21、Object myObject = new MyObject();myObjectotherObject對象對象myObject = otherObject;. 支持多線程編程 線程的狀態(tài)初始態(tài)：線程對象被創(chuàng)建但沒有被運行時的狀態(tài)；運行態(tài)：線程對象被啟動，進入CPU的調(diào)度隊列，開始執(zhí)行另外的運行線索；阻塞態(tài)：線程對象由于某種原因，不能繼續(xù)執(zhí)行，CPU不再為它分配時間片。但是，這時的線程仍然是有生命的，一旦條件滿足，它能夠再次進入運行態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行剩余的任務(wù)；死亡態(tài)：線程執(zhí)行完任務(wù)，或者被強行結(jié)束。進入死亡態(tài)后，該線程不能再次返回運行態(tài)。.Java線程狀態(tài)的轉(zhuǎn)化：Java的線程也是對象，由java

22、.lang.Thread類繼承而來。Thread類中有run方法，子類線程覆蓋這個方法，將需要執(zhí)行的語句填入run方法中。這樣，當該線程被啟動時，它會自動執(zhí)行run方法中的語句。. 線程原語。java.lang.Thread類中有如下方法：start / stop：啟動和停止線程suspend / resume：懸掛和恢復(fù)線程sleep：使線程睡眠join：等待其它線程的停止interrupt：喚醒被阻塞的或是睡眠的線程yield：讓出CPU時間，使其它線程執(zhí)行. wait / notify （等待-喚醒）原語wait和notify方法是所有Java對象父類：java.lang.Object類

23、的方法。當一個線程擁有一個對象的監(jiān)控器（通過synchronized關(guān)鍵字）時，它可以調(diào)用該對象的wait或notify方法。 調(diào)用wait方法，該線程將放棄該對象的監(jiān)控器，并且被阻塞，直到其它線程調(diào)用了該對象的notify方法喚醒它為止。 調(diào)用notify方法，該線程將喚醒某個由于等待（調(diào)用了wait方法）而被阻塞的線程，將該對象的監(jiān)控器交給它，使其恢復(fù)執(zhí)行。. 以下是利用Java實現(xiàn)的生產(chǎn)者-消費者問題：import java.util.*;public class CPVector pool; /Vector是可以存儲任何對象的表.這里 / 當作產(chǎn)品池.int product = 0;p

24、ublic static int EMPTY = 0;public static int FULL = 25; public static void main(String args)CP cp = new CP();Consumer consumer = new Consumer(cp);Producer producer = new Producer(cp);consumer.start();/啟動線程，使其運行它的run函數(shù)producer.start();.public CP()pool = new Vector();/CP類的構(gòu)造函數(shù)類的構(gòu)造函數(shù).public synchronize

25、d void produce()try if(pool.size() = FULL)pool.wait(); product+; /produce a product. pool.addElement(new Integer(product);/put the product into the pool. System.out.println(Produce: + product); if(pool.size() = EMPTY + 1)pool.notify();catch(InterruptedException e).public synchronized void consume()t

26、ry int i = pool.size(); if(i = EMPTY)pool.wait(); System.out.println(Consume: + pool.firstElement().toString(); pool.removeElementAt(0); if(pool.size() = FULL - 1)pool.notify();catch(InterruptedException e) /End of class CP.CP類以監(jiān)控器的方式來管理產(chǎn)品池。它封裝了數(shù)據(jù)對象產(chǎn)品池，和操縱該對象的方法生產(chǎn)(produce)和消費(consume)方法，并且通過Java的同步機

27、制對這些方法的并發(fā)性進行控制。.以下是消費者類Consumerclass Consumer extends ThreadCP cp;public Consumer(CP cp)super();this.cp = cp;public void run()/線程的執(zhí)行函數(shù)while(true) cp.consume();/調(diào)用監(jiān)控器的consume方法 Thread.sleep(1000);/模擬做其它工作的時間 / End of class Consumer.以下是生產(chǎn)者類Producerclass Producer extends ThreadCP cp;public Producer(CP

28、cp)super();this.cp = cp;/ 構(gòu)造函數(shù)public void run()while(true) duce();/調(diào)用監(jiān)控器的produce方法 Thread.sleep(200);/模擬做其它工作的時間. 線程通信有以下幾種方式：共享對象管道流異地線程之間可以通過socket或RMI進行通信以下是一個利用管道流（PipedStream）進行線程之間通信的例子。.import java.io.*;public class CommThreadspublic static void main(String args)/ 生成一個單向管道流PipedInputStr

29、eam in = new PipedInputStream();PipedOutputStream out = new PipedOutputStream(in);Thread sender = new Sender(out);Thread receiver = new Receiver(in);sender.start(); / 啟動發(fā)送者線程receiver.start(); / 啟動接收者線程.class Receiver extends ThreadPipedInputStream in;public Receiver(PipedInputStream in)super();this.in = in;/ 得到管道流對象public void run()StringBuffer sBuffer = new StringBuffer();int b = 0;while(b != -1)/如果b=-1，表明已經(jīng)讀完 b = in.read();/從管道中讀取信息 if(b != -1) sBuffer.append(char)b);System.out.println(Receiver: + sBuffer.toString();/ 輸出得到的消息.class Sender extends ThreadPipedOutputStr