1.3 了解Java語言

Java是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它誕生于1995年，在不長的發(fā)展歷史中，很快受到業(yè)界和許多開發(fā)人員的推崇。它具有以下特性。

（1）簡單性

Java 語言是一種面向?qū)ο蟮恼Z言，它通過提供最基本的方法來完成指定的任務(wù)，只需理解一些基本的概念，就可以用它編寫出適合于各種情況的應(yīng)用程序。Java 略去了運算符重載、多重繼承和數(shù)據(jù)類型自動轉(zhuǎn)換等模糊的概念，并且通過實現(xiàn)自動垃圾收集大大簡化了程序設(shè)計者的內(nèi)存管理工作，有助于減少軟件出現(xiàn)的錯誤。另外，Java 也適合于在小型機上運行，它的基本解釋器及類的支持只有40 KB左右，加上標準類庫和線程的支持也只有215 KB左右。

Java 語言的簡單性是以增加運行時系統(tǒng)的復(fù)雜性為代價的。以內(nèi)存管理為例，自動內(nèi)存垃圾處理減輕了面向?qū)ο缶幊痰呢摀?dān)。對開發(fā)人員而言，Java 的簡單性可以使我們的學(xué)習(xí)曲線更趨于合理化，加快了我們的開發(fā)進度，減少了程序出錯的可能性。

（2）面向?qū)ο?/p>

Java 語言的設(shè)計集中于對象及其接口，它提供了簡單的類機制以及動態(tài)的接口模型。對象中封裝了它的狀態(tài)變量以及相應(yīng)的方法，實現(xiàn)了模塊化和信息隱藏；而類則提供了一類對象的原型，并且通過繼承機制，子類可以使用父類所提供的方法，實現(xiàn)了代碼的復(fù)用。

（3）可移植性

程序的可移植性（平臺無關(guān)性）是指Java程序不經(jīng)修改可以方便地被移植到網(wǎng)絡(luò)上的不同機器上運行，包括在不同硬件和軟件平臺上運行。同時，Java的類庫中也實現(xiàn)了與不同平臺的接口，使這些類庫可以移植。另外，Java編譯器是由Java語言實現(xiàn)的，Java運行時系統(tǒng)由標準C實現(xiàn)，這使得Java系統(tǒng)本身也具有可移植性。可移植性在一定程度上決定了程序的可應(yīng)用性。

可移植性分為兩個層次：源代碼級可移植性和二進制代碼可移植性。C 和 C++只具有一定程度的源代碼級可移植性，其源程序要想在不同平臺上運行，必須重新編譯，而Java不僅源代碼級是可移植的，甚至源代碼經(jīng)過編譯之后形成的字節(jié)碼，同樣也是可移植的。

（4）安全性和穩(wěn)定性

網(wǎng)絡(luò)分布式計算環(huán)境要求軟件具有良好的穩(wěn)定性和安全性。為此，Java 首先摒棄了指針數(shù)據(jù)類型，這樣，程序員就不能憑著指針在內(nèi)存空間中任意“遨游”；其次，Java提供了數(shù)組下標越界檢查機制，從而使網(wǎng)絡(luò)“黑客”無法構(gòu)造出類似C和C++語言所支持的那種指針；第三， Java 提供了自動內(nèi)存管理機制，可以利用系統(tǒng)的空閑時間來執(zhí)行諸如垃圾清除等操作。例如， Java不支持指針，一切對內(nèi)存的訪問都必須通過對象的實例變量來實現(xiàn)，這樣就防止了網(wǎng)絡(luò)“黑客”使用“特洛伊木馬”等欺騙手段訪問對象的私有成員，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，同時也避免了指針操作中容易產(chǎn)生的錯誤。

（5）高性能

在一般情況下，可移植性、穩(wěn)定性和安全性幾乎都是以犧牲性能為代價的，解釋型語言（如Python/JavaScript/Perl/Shell 等語言）的執(zhí)行效率一般也要低于直接執(zhí)行源碼的速度，而 Java字節(jié)碼的設(shè)計和多線程的支持，很好地彌補了這些性能的不足，從而得到較高的性能。

① 高效的字節(jié)碼

Java 字節(jié)碼格式的設(shè)計充分考慮了性能因素，其字節(jié)碼的格式非常簡單，能很容易地直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于特定CPU的機器碼。

② 多線程

多線程機制使應(yīng)用程序能夠并行執(zhí)行，而且同步機制保證了對共享數(shù)據(jù)的正確操作。通過使用多線程，開發(fā)人員可以分別用不同的線程完成特定的行為，而不需要采用全局的事件循環(huán)機制，這樣就很容易地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的實時交互行為。Java提供了完全意義上的多線程支持。

③ 即時編譯和嵌入C代碼

Java的運行環(huán)境還提供了另外兩種可選的性能提高措施：即時編譯和嵌入C代碼。即時編譯的另一個作用是，在運行時把字節(jié)碼編譯成機器碼，這意味著代碼仍然是可移植的，但在開始時會有一個編譯字節(jié)碼的延遲過程；而嵌入 C 代碼在運行速度方面效果當(dāng)然是最理想的，但會給開發(fā)人員帶來一些負擔(dān)，同時還會降低代碼的可移植性。

④ 動態(tài)性

Java 程序的基本組成單元為類，在類庫中可以自由地加入新的方法和實例變量，類庫升級后不會影響用戶程序的執(zhí)行，使Java程序適應(yīng)于一個不斷發(fā)展變化的環(huán)境。它允許程序動態(tài)地裝入運行過程中所需要的類（在C++中，類的變化必將要重新編譯），Java在運行時才確定引用類，而類的編譯早在編譯階段已完成，正在編譯到運行間的延遲使得Java可以引用最新的類。Java的動態(tài)性使用戶能夠真正擁有“即插即用”的軟件模塊功能。

⑤ 分布性

分布式包括數(shù)據(jù)分布和操作分布。數(shù)據(jù)分布是指數(shù)據(jù)可以分散在網(wǎng)絡(luò)的不同主機上，操作分布是指把一個計算分散在不同主機上處理。Java 支持瀏覽器/服務(wù)器（B/S）和客戶端/服務(wù)器（C/S）兩種分布式計算模式。對于前者，Java提供了一個叫作URL的對象，利用這個對象，可以打開并訪問指定URL地址上的對象，訪問方式與訪問本地文件系統(tǒng)相同。對于后者，Java提供了Socket編程機制，以及一整套網(wǎng)絡(luò)類庫，開發(fā)人員可以利用類庫進行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計，實現(xiàn)Java的分布式特性。