§ 1.2 Java的 特 点

Java是 一 个 广 泛 使 用 的 网 络 编 程 语 言 ,它 是 一 种 新 的 计算概 念 。

首 先 ,作 为 一 种 程 序 设 计 语 言 ,它 简 单 、 面向对象 、 不依 赖于 机 器 的 结 构 、具 有 可 移 植 性 、 鲁 棒 性 、 安 全 性 、 并 且提 供 了 并 发 的 机 制 、具 有 很 高 的 性 能。

其 次 ,它 最 大 限 度 地 利 用 了 网 络 ,Java的小应用程序(applet) 可在网 络 上 传 输 而 不受 CPU和 环 境 的 限 制 。 另 外 ,Java还 提 供 了 丰富 的 类 库 ,使 程 序 设计 者 可 以 很 方 便地 建 立 自 己 的 系 统 。

下 面 我 们 分 别 从 这 三 个 方 面 来 讨 论 Java的 特 点 ,然 后通 过把 Java与 C,C++相 比进 一 步 指 出 它 所 具 有 的 优 点 。

一 、 Java语 言

Java语 言 有 下 面 一 些 特 点 :简 单 、 面 向 对 象 、 分 布 式 、解释 执 行 、 鲁 棒 、安 全 、 体 系 结 构 中 立 、 可 移 植 、 高 性 能、 多 线 程 以 及 动 态 性。

1.简 单 性

Java语 言 是 一 种 面 向 对 象 的 语 言 ,它 通 过 提 供 最 基 本 的方法 来 完 成 指 定 的任 务 ,只 需 理 解 一 些 基 本 的 概 念 ,就 可 以用 它 编 写 出 适 合 于 各种 情 况 的 应 用 程 序。 Java略 去了 运 算 符重 载 、 多 重 继 承 等 模 糊 的 概 念 ,并 且 通 过实 现 自 动 垃 圾 收集大 大 简 化 了 程 序 设 计 者 的 内 存 管 理 工 作 。 另 外 ,Java也 适合于 在 小 型 机 上 运行 ,它 的 基 本 解 释 器 及 类 的 支 持 只 有 40KB左右 ,加 上 标 准 类 库 和线 程 的 支 持 也 只 有 215KB左 右 。 库 和 线程 的 支 持 也 只 有 2 15KB左 右 。

2.面 向 对 象

Java语 言 的 设 计 集 中 于 对 象 及 其 接 口 ,它 提 供 了 简 单 的类机 制 以 及 动 态 的接 口 模 型 。 对 象 中 封 装 了 它 的 状 态 变 量以 及 相 应 的 方 法 ,实现 了 模 块 化 和 信 息隐 藏 ;而 类 则 提 供 了一 类 对 象 的 原 型 ,并 且 通 过 继 承 机 制 ,子 类可 以 使 用 父 类 所提供 的 方 法 , 实 现 了 代 码 的 复 用 。

3.分 布 性

Java是 面 向 网 络 的 语 言 。 通 过 它 提 供 的 类 库 可 以 处 理TCP/IP协议 ,用 户 可 以通 过 URL地 址 在 网 络 上 很 方 便 地 访 问 其 它 对 象。

4.鲁 棒 性

Java在 编 译 和 运 行 程 序 时 ,都 要 对 可 能 出 现 的 问 题 进 行检查 ,以 消 除 错 误 的产 生 。 它 提 供 自 动 垃 圾 收 集 来 进 行 内存 管 理 ,防 止 程 序 员 在管 理 内 存 时 容 易 产生 的 错 误 。 通 过集 成 的 面 向 对 象 的 例 外 处 理 机 制 ,在 编 译 时,Java提 示 出 可能 出现 但 未 被 处 理 的 例 外 ,帮 助 程 序 员 正 确 地 进 行 选 择 以防 止 系统 的 崩 溃 。 另 外,Java在 编 译 时 还 可 捕 获 类 型 声 明 中的 许 多 常 见 错 误 ,防 止 动 态运 行 时 不 匹 配 问题 的 出 现 。

5.安 全 性

用 于 网 络 、 分 布 环 境 下 的 Java必 须 要 防 止 病 毒 的 入 侵 。Java 不 支 持 指 针 ,一切 对 内 存 的 访 问 都 必 须 通 过 对 象 的 实 例 变量 来 实 现 ,这 样 就防 止 程 序 员 使 用 "特洛 伊 " 木 马 等欺 骗 手 段 访 问 对 象 的 私 有 成 员 ,同 时 也 避 免 了指 针 操 作 中容 易 产 生的 错 误 。

6.体 系 结 构 中 立

Java解 释 器 生 成 与 体 系 结 构 无 关 的 字 节 码 指 令 ,只 要 安装了 Java运 行 时 系 统,Java程 序 就 可 在 任 意 的 处 理 器 上 运 行 。这 些 字 节 码 指 令 对 应于 Java虚 拟 机 中 的表 示 ,Java 解 释 器 得到 字 节 码 后 ,对 它 进 行 转 换 ,使 之 能 够 在 不同 的 平 台 运 行 。

7.可 移 植 性

与 平 台 无 关 的 特 性 使 Java程 序 可 以 方 便 地 被 移 植 到 网 络上的 不 同 机 器 。同 时 ,Java的 类 库 中 也 实 现 了 与 不 同 平 台 的 接口 ,使 这 些 类 库 可以 移 植 。 另 外 ,Java编 译 器 是 由 Java语 言 实现 的 ,Java运 行 时 系 统 由 标 准 C实 现 ,这使 得 Java系 统 本 身 也具有 可 移 植 性 。

8.解 释 执 行

Java解 释 器 直 接 对 Java字 节 码 进 行 解 释 执 行 。 字 节 码 本身携 带 了 许 多 编 译时 信 息 ,使 得 连 接 过 程 更 加 简 单 。

9.高 性 能

和 其 它 解 释 执 行 的 语 言 如 BASIC、 TCL不 同 ,Java字 节 码 的 设计使 之 能 很 容 易地 直 接 转 换 成 对 应 于 特 定 CPU 的 机 器 码 ,从 而得 到 较 高 的 性 能。

10.多 线 程

多 线 程 机 制 使 应 用 程 序 能 够 并 行 执 行 ,而 且 同 步 机 制 保证了 对 共 享 数 据 的正 确 操 作 。 通 过 使 用 多 线 程 ,程 序 设 计 者可 以 分 别 用 不 同 的线 程 完 成 特 定 的 行为 ,而不 需 要 采 用 全 局的 事 件 循 环 机 制 ,这 样 就 很 容 易 地 实 现 网 络 上 的 实 时 交 互行为 。

11.动 态 性

Java的 设 计 使 它 适 合 于 一 个 不 断 发 展 的 环 境 。 在 类 库 中可以 自 由 地 加 入新 的 方 法 和 实 例 变 量 而 不 会 影 响 用 户 程 序的 执 行 。 并 且Java通 过 接 口 来 支 持 多重 继 承 ,使 之 比 严 格 的类 继 承 具 有 更 灵 活 的 方 式 和 扩 展 性 。

二 、 Java Applet

Java语 言 的 特 性 使 它 可 以 最 大 限 度 地 利 用 网 络 。 Applet是Jav a的 小 应 用 程序 ,它 是 动 态 、 安 全 、 跨 平 台 的 网 络 应 用 程 序。 Java Applet嵌 入HTML语 言 ,通 过 主页 发 布 到 Internet。 网 络 用 户访 问 服 务 器 的Applet时 ,这些Applet 从网 络 上 进 行 传 输 ,然 后 在支 持 Java 的 浏 览 器 中 运 行 。 由 于 Java语 言 的 安 全 机 制,用 户一 旦 载 入Applet,就 可 以 放 心 地 来 生 成 多 媒 体 的 用 户 界 面 或完 成 复 杂 的计 算 而 不 必 担 心 病毒 的 入 侵 。 虽 然 Applet可 以 和图 像 、 声 音 、 动 画 等 一 样 从 网 络上 下 载 ,但 它 并 不同 于 这些 多 媒 体 的 文 件 格 式 ,它 可 以 接 收 用 户 的 输 入 ,动 态 地进 行改 变 ,而 不 仅 仅是 动 画 的 显 示 和 声 音 的 播 放 。

三 、 丰 富 的 类 库

Java提 供 了 大 量 的 类 以 满 足 网 络 化 、 多 线 程 、 面 向 对 象系统 的 需 要 。

1.语 言 包 提 供 的 支 持 包 括 字 符 串 处 理 、 多 线 程 处 理 、例外 处 理 、 数 学 函数 处 理 等 ,可 以 用 它 简 单 地 实 现 Java 程 序的 运 行 平 台 。

2.实 用 程 序 包 提 供 的 支 持 包 括 哈 希 表 、 堆 栈 、 可 变 数组、 时 间 和 日 期 等。

3.输 入 输 出 包 用 统 一 的 "流 "模 型 来 实 现 所 有 格式 的 I/O,包括 文 件 系 统 、 网 络、 输 入 /出 设 备 等 。

4.低 级 网 络 包 用 于 实 现 Socket编 程 。

5.抽 象 图 形 用 户 接 口 包 实 现 了 不 同 平 台 的 计 算 机 的 图形用 户 接 口 部 件 ,包括 窗 口 、 菜 单 、 滚 动 条 、 对 话 框 等 ,使得 Java可 以 移 植 到 不 同平 台 的 机 器 。

6.网 络 包 支 持 Internet的 TCP/IP协 议 ,提 供 了 与 Internet的 接 口。它 支 持 URL连 接,WWW的 即 时 访 问 ,并 且 简 化 了 用 户 /服 务 器 模型 的 程 序 设 计 。

四 、 Java和 C、 C++

对 于 变 量 声 明 、 参 数 传 递 、 操 作 符 、 流 控 制 等 ,Java 使用了 和 C、 C++相 同的 传 统 ,使 得 熟 悉 C、 C++的 程 序 员 能 很 方 便地 进 行 编 程 。 同 时,Java为 了 实 现 其简 单 、 鲁 棒 、 安 全 等 特性 ,也 摒 弃 了 C和 C++中 许 多 不 合 理 的 内容 。

1.全 局 变 量

Java程 序 中 ,不 能 在 所 有 类 之 外 定 义 全 局 变 量 ,只 能 通 过在一 个 类 中 定 义 公用 、 静 态 的 变 量 来 实 现 一 个 全 局 变 量 。例 如 :

Class GlobalVar{

public static global_var;

}

在 类 GlobalVar中 定 义 变 量 global_var为 public stat-ic,使 得 其 它类可 以 访 问 和 修 改该 变 量 。

Java对 全 局 变 量 进 行 了 更 好 的 封 装 。 而 在 C和 C++中 , 依 赖于不 加 封 装 的 全局 变 量 常 常 造 成 系 统 的 崩 溃 。

2.Goto

Java不 支 持 C、 C++中 的 goto语 句 ,而 是 通 过 例 外 处 理 语 句 try,Ca tch, final等 来 代替 C、 C++中 用 goto来 处 理 遇 到 错 误 时 跳 转 的情 况 ,使 程 序 更 可 读且 更 结 构 化 。

3.指 针

指 针 是 C、 C++中 最 灵 活 ,也 是 最 容 易 产 生 错 误 的 数 据 类型。 由 指 针 所 进 行的 内 存 地 址 操 作 常 会 造 成 不 可 预 知 的 错误 ,同 时 通 过 指 针 对某 个 内 存 地 址 进 行显 式 类 型 转 换 后 ,可以 访 问 一 个 C++中 的 私 有 成 员 ,从 而 破 坏 安全 性 ,造 成 系 统 的崩 溃 。 而 Java 对 指 针 进 行 完 全 的 控 制 ,程 序 员 不 能 直 接进行 任 何 指 针 操 作 ,例 如把 整 数 转 化 为 指 针 ,或 者 通 过 指 针释放 某 一 内 存 地 址 等 。 同时 ,数 组 作 为 类 在Java中 实 现 ,良 好 地解 决 了 数 组 访 问 越 界 这 一 C、 C++中 不 作 检 查的 错 误 。

4.内 存 管 理

在 C中 ,程 序 员 通 过 库 函 数 malloc()和 free()来 分 配 和 释 放 内存 , C++中 则 通 过 运算 符 new和 delete来 分 配 和 释 放 内 存 。 再 次 释放 已 释 放 的 内 存 块或 未 被 分 配 的 内存 块 ,会 造 成 系 统 的 崩溃 ;同 样 ,忘 记 释 放 不 再 使 用 的 内 存 块 也会 逐 渐 耗 尽 系 统资源 。 而 在 Java中 ,所 有 的 数 据 结 构 都 是 对 象 , 通 过 运 算 符 new为它们 分 配 内 存 堆。 通 过 new得 到 对 象 的 处 理 权 ,而 实 际 分 配 给对 象 的 内 存 可 能随 程 序 运 行 而 改变, Java对 此 自 动 地 进 行 管理 并 且 进 行 垃 圾 收 集 ,有 效 防 止 了 由 于程 序 员 的 误 操 作而导 致 的 错 误 ,并 且 更 好 地 利 用 了 系 统 资 源 。

5.数 据 类 型 的 支 持

在 C、 C++中 ,对 于 不 同 的 平 台 ,编 译 器 对 于 简 单 数 据 类 型如in t,float等 分 别 分配 不 同 长 度 的 字 节 数 ,例 如 :int在 IBM PC中为 16位 ,在 VAX-11中 为32位 ,这 导 致 了 代 码的 不 可 移 植 性 ,但 在 Java中 ,对 于 这 些 数 据 类 型 总 是 分 配 固 定 长 度 的 位 数 ,如 对 int型 ,它 总 占 32位 ,这 就 保 证 了 Java的 平 台 无 关 性 。

6.类 型 转 换

在 C、 C++中 ,可 以 通 过 指 针 进 行 任 意 的 类 型 转 换 ,常 常 带来不 安 全 性 ,而 Java中 ,运 行 时 系 统 对 对 象 的 处 理 要 进 行 类型 相 容 性 检 查 ,以 防 止不 安 全 的 转 换 。

7.头 文 件

C、 C++中 用 头 文 件 来 声 明 类 的 原 型 以 及 全 局 变 量 、 库 函数等 ,在 大 的 系 统中 ,维 护 这 些 头 文 件 是 很 困 难 的 。 而 Java不支 持 头 文 件 ,类 成 员的 类 型 和 访 问 权限 都 封 装 在 一 个 类 中 ,运 行 时 系 统 对 访 问 进 行 控 制 ,防 止 对 私有 成 员 的 操 作 。 同时 ,Java中 用 import语 句 来 与 其 它 类 进 行 通 讯 ,以 便 使 用它 们 的方法 。

8.结 构 和 联 合

C、 C++中 的 结 构 和 联 合 中 所 有 成 员 均 为 公 有 ,这 就 带 来了安 全 性 问 题 。Java中 不 包 含 结 构 和 联 合 ,所 有 的 内 容 都 封装 在 类 中 。

9.预 处 理

C、 C++中 用 宏 定 义 来 实 现 的 代 码 给 程 序 的 可 读 性 带 来 了困难 。 在 Java中 ,不 支 持 宏 ,它 通 过 关 键 字 final 来 声 明 一 个 常量 ,以 实 现 宏 定 义中 广 泛 使 用 的 常 量定 义 。

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