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Java编程思想第4版[中文版](PDF格式)-第16部分
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展，这个速度有一定程度的提高，但和C 比起来仍然很悬殊。计算机最注重的就是速度；假如在一台计算机
上不能明显较快地干活，那么还不如用手做（有人建议在开发期间使用Java，以缩短开发时间。然后用一个
工具和支撑库将代码转换成C＋＋，这样可获得更快的执行速度）。
为使Java 适用于大多数Web 开发项目，关键在于速度上的改善。此时要用到人们称为“刚好及时”（Just
In Time，或JIT）的编译器，甚至考虑更低级的代码编译器（写作本书时，也有两款问世）。当然，低级代
码编译器会使编译好的程序不能跨平台执行，但同时也带来了速度上的提升。这个速度甚至接近 C 和 C＋＋。
而且Java 中的程序交叉编译应当比C 和 C＋＋中简单得多（理论上只需重编译即可，但实际仍较难实现；其他
语言也曾作出类似的保证）。
在本书附录，大家可找到与Java ／C＋＋比较．对Java 现状的观察以及编码规则有关的内容。
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第 2 章 一切都是对象
“尽管以C＋＋为基础，但 Java 是一种更纯粹的面向对象程序设计语言”。
无论C＋＋还是Java 都属于杂合语言。但在 Java 中，设计者觉得这种杂合并不象在 C＋＋里那么重要。杂合语言
允许采用多种编程风格；之所以说 C＋＋是一种杂合语言，是因为它支持与 C 语言的向后兼容能力。由于C＋＋是
C 的一个超集，所以包含的许多特性都是后者不具备的，这些特性使 C＋＋在某些地方显得过于复杂。
Java 语言首先便假定了我们只希望进行面向对象的程序设计。也就是说，正式用它设计之前，必须先将自己
的思想转入一个面向对象的世界（除非早已习惯了这个世界的思维方式）。只有做好这个准备工作，与其他
OOP 语言相比，才能体会到 Java 的易学易用。在本章，我们将探讨 Java 程序的基本组件，并体会为什么说
Java 乃至Java 程序内的一切都是对象。
2。1 用句柄操纵对象
每种编程语言都有自己的数据处理方式。有些时候，程序员必须时刻留意准备处理的是什么类型。您曾利用
一些特殊语法直接操作过对象，或处理过一些间接表示的对象吗（C 或C＋＋里的指针）？
所有这些在 Java 里都得到了简化，任何东西都可看作对象。因此，我们可采用一种统一的语法，任何地方均
可照搬不误。但要注意，尽管将一切都“看作”对象，但操纵的标识符实际是指向一个对象的“句柄”
（Handle）。在其他Java 参考书里，还可看到有的人将其称作一个“引用”，甚至一个“指针”。可将这一
情形想象成用遥控板（句柄）操纵电视机（对象）。只要握住这个遥控板，就相当于掌握了与电视机连接的
通道。但一旦需要“换频道”或者“关小声音”，我们实际操纵的是遥控板（句柄），再由遥控板自己操纵
电视机（对象）。如果要在房间里四处走走，并想保持对电视机的控制，那么手上拿着的是遥控板，而非电
视机。
此外，即使没有电视机，遥控板亦可独立存在。也就是说，只是由于拥有一个句柄，并不表示必须有一个对
象同它连接。所以如果想容纳一个词或句子，可创建一个 String 句柄：
String s；
但这里创建的只是句柄，并不是对象。若此时向 s 发送一条消息，就会获得一个错误（运行期）。这是由于
s 实际并未与任何东西连接（即“没有电视机”）。因此，一种更安全的做法是：创建一个句柄时，记住无
论如何都进行初始化：
String s = 〃asdf〃；
然而，这里采用的是一种特殊类型：字串可用加引号的文字初始化。通常，必须为对象使用一种更通用的初
始化类型。
2。2 所有对象都必须创建
创建句柄时，我们希望它同一个新对象连接。通常用new 关键字达到这一目的。new 的意思是：“把我变成
这些对象的一种新类型”。所以在上面的例子中，可以说：
String s = new String（〃asdf〃）；
它不仅指出“将我变成一个新字串”，也通过提供一个初始字串，指出了“如何生成这个新字串”。
当然，字串（String）并非唯一的类型。Java 配套提供了数量众多的现成类型。对我们来讲，最重要的就是
记住能自行创建类型。事实上，这应是Java 程序设计的一项基本操作，是继续本书后余部分学习的基础。
2。2。1 保存到什么地方
程序运行时，我们最好对数据保存到什么地方做到心中有数。特别要注意的是内存的分配。有六个地方都可
以保存数据：
（1） 寄存器。这是最快的保存区域，因为它位于和其他所有保存方式不同的地方：处理器内部。然而，寄存
器的数量十分有限，所以寄存器是根据需要由编译器分配。我们对此没有直接的控制权，也不可能在自己的
程序里找到寄存器存在的任何踪迹。
（2） 堆栈。驻留于常规 RAM （随机访问存储器）区域，但可通过它的“堆栈指针”获得处理的直接支持。堆
栈指针若向下移，会创建新的内存；若向上移，则会释放那些内存。这是一种特别快、特别有效的数据保存
方式，仅次于寄存器。创建程序时，Java 编译器必须准确地知道堆栈内保存的所有数据的“长度”以及“存
在时间”。这是由于它必须生成相应的代码，以便向上和向下移动指针。这一限制无疑影响了程序的灵活
性，所以尽管有些 Java 数据要保存在堆栈里——特别是对象句柄，但Java 对象并不放到其中。
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（3） 堆。一种常规用途的内存池（也在 RAM 区域），其中保存了Java 对象。和堆栈不同，“内存堆”或
“堆”（Heap ）最吸引人的地方在于编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要
在堆里停留多长的时间。因此，用堆保存数据时会得到更大的灵活性。要求创建一个对象时，只需用new 命
令编制相关的代码即可。执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存。当然，为达到这种灵活性，必然
会付出一定的代价：在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间！
（4） 静态存储。这儿的“静态”（Static）是指“位于固定位置”（尽管也在RAM 里）。程序运行期间，静
态存储的数据将随时等候调用。可用 static 关键字指出一个对象的特定元素是静态的。但 Java 对象本身永
远都不会置入静态存储空间。
（5） 常数存储。常数值通常直接置于程序代码内部。这样做是安全的，因为它们永远都不会改变。有的常数
需要严格地保护，所以可考虑将它们置入只读存储器（ROM）。
（6） 非RAM 存储。若数据完全独立于一个程序之外，则程序不运行时仍可存在，并在程序的控制范围之外。
其中两个最主要的例子便是“流式对象”和“固定对象”。对于流式对象，对象会变成字节流，通常会发给
另一台机器。而对于固定对象，对象保存在磁盘中。即使程序中止运行，它们仍可保持自己的状态不变。对
于这些类型的数据存储，一个特别有用的技巧就是它们能存在于其他媒体中。一旦需要，甚至能将它们恢复
成普通的、基于RAM 的对象。Java 1。1 提供了对Lightweight persistence 的支持。未来的版本甚至可能提
供更完整的方案。
2。2。2 特殊情况：主要类型
有一系列类需特别对待；可将它们想象成“基本”、“主要”或者“主”（Primitive）类型，进行程序设计
时要频繁用到它们。之所以要特别对待，是由于用 new 创建对象（特别是小的、简单的变量）并不是非常有
效，因为new 将对象置于“堆”里。对于这些类型，Java 采纳了与 C 和 C＋＋相同的方法。也就是说，不是用
new 创建变量，而是创建一个并非句柄的“自动”变量。这个变量容纳了具体的值，并置于堆栈中，能够更
高效地存取。
Java 决定了每种主要类型的大小。就象在大多数语言里那样，这些大小并不随着机器结构的变化而变化。这
种大小的不可更改正是 Java 程序具有很强移植能力的原因之一。
主类型 大小 最小值 最大值 封装器类型
boolean 1 位 Boolean
char 16位 Unicode 0 Unicode 2 的 16次方…1 Character
byte 8 位 …128 ＋127 Byte （注释①）
short 16 位 …2 的15 次方 ＋2 的 15次方…1 Short （注释①）
int 32位 …2 的 31 次方 ＋2 的31 次方…1 Integer
long 64位 …2 的63 次方 ＋2 的63 次方…1 Long
float 32 位 IEEE754 IEEE754 Float
double 64 位 IEEE754 IEEE754 Double
Void Void （注释①）
①：到 Java 1。1 才有，1。0 版没有。
数值类型全都是有符号（正负号）的，所以不必费劲寻找没有符号的类型。
主数据类型也拥有自己的“封装器”（wrapper）类。这意味着假如想让堆内一个非主要对象表示那个主类
型，就要使用对应的封装器。例如：
char c = 'x'；
Character C = new Character（'c'）；
也可以直接使用：
Character C = new Character（'x'）；
这样做的原因将在以后的章节里解释。
1。 高精度数字
Java 1。1 增加了两个类，用于进行高精度的计算：BigInteger 和 BigDecimal。尽管它们大致可以划分为
“封装器”类型，但两者都没有对应的“主类型”。
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这两个类都有自己特殊的“方法”，对应于我们针对主类型执行的操作。也就是说，能对 int或 float做的
事情，对BigInteger 和BigDecimal 一样可以做。只是必须使用方法调用，不能使用运算符。此外，由于牵
涉更多，所以运算速度会慢一些。我们牺牲了速度，但换来了精度。
BigInteger 支持任意精度的整数。也就是说，我们可精确表示任意大小的整数值，同时在运算过程中不会丢
失任何信息。
BigDecimal 支持任意精度的定点数字。例如，可用它进行精确的币值计算。
至于调用这两个类时可选用的构建器和方法，请自行参考联机帮助文档。
2。2。3 Java 的数组
几乎所有程序设计语言都支持数组。在C 和 C＋＋里使用数组是非常危险的，因为那些数组只是内存块。若程
序访问自己内存块以外的数组，或者在初始化之前使用内存（属于常规编程错误），会产生不可预测的后果
（注释②）。
②：在 C＋＋里，应尽量不要使用数组，换用标准模板库（Standard TemplateLibrary）里更安全的容器。
Java 的一项主要设计目标就是安全性。所以在C 和 C＋＋里困扰程序员的许多问题都未在Java 里重复。一个
Java 可以保证被初始化，而且不可在它的范围之外访问。由于系统自动进行范围检查，所以必然要付出一些
代价：针对每个数组，以及在运行期间对索引的校验，都会造成少量的内存开销。但由此换回的是更高的安
全性，以及更高的工作效率。为此付出少许代价是值得的。
创建对象数组时，实际创建的是一个句柄数组。而且每个句柄都会自动初始化成一个特殊值，并带有自己的
关键字：null （空）。一旦Java 看到null，就知道该句柄并未指向一个对象。正式使用前，必须为每个句
柄都分配一个对象。若试图使用依然为null 的一个句柄，就会在运行期报告问题。因此，典型的数组错误在
Java 里就得到了避免。
也可以创建主类型数组。同样地，编译器能够担保对它的初始化，因为会将那个数组的内存划分成零。
数组问题将在以后的章节里详细讨论。
2。3 绝对不要清除对象
在大多数程序设计语言中，变量的“存在时间”（Lifetime ）一直是程序员需要着重考虑的问题。变量应持
续多长的时间？如果想清除它，那么何时进行？在变量存在时间上纠缠不清会造成大量的程序错误。在下面
的小节里，将阐示Java 如何帮助我们完成所有清除工作，从而极大了简化了这个问题。
2。3。1 作用域
大多数程序设计语言都提供了“作用域”（Scope）的概念。对于在作用域里定义的名字，作用域同时决定了
它的“可见性”以及“存在时间”。在C，C＋＋和 Java 里，作用域是由花括号的位置决定的。参考下面这个
例子：
｛
int x = 12；
/* only x available */
｛
int q = 96；
/* both x & q available */
｝
/* only x available */
/* q “out of scope” */
｝
作为在作用域里定义的一个变量，它只有在那个作用域结束之前才可使用。
在上面的例子中，缩进排版使 Java 代码更易辨读。由于 Java 是一种形式自由的语言，所以额外的空格、制
表位以及回车都不会对结果程序造成影响。
注意尽管在 C 和 C＋＋里是合法的，但在 Java 里不能象下面这样书写代码：
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｛
int x = 12；
｛
int x = 96； /* illegal */
｝
｝
编译器会认为变量 x 已被定义。所以C 和C＋＋能将一个变量“隐藏”在一个更大的作用域里。但这种做法在
Java 里是不允许的，因为Java 的设计者认为这样做使程序产生了混淆。
2。3。2 对象的作用域
Java 对象不具备与主类型一样的存在时间。用 new 关键字创建一个Java 对象的时候，它会超出作用域的范
围之外。所以假若使用下面这段代码：
｛
String s = new String（〃a string〃）；
｝ /* 作用域的终点 */
那么句柄 s 会在作用域的终点处消失。然而，s指向的 String 对象依然占据着内存空间。在上面这段代码
里，我们没有办法访问对象，因为指向它的唯一一个句柄已超出了作用域的边界。在后面的章节里，大家还
会继续学习如何在程序运行期间传递和复制对象句柄。
这样造成的结果便是：对于用 new 创建的对象，只要我们愿意，它们就会一直保留下去。这个编程问题在C
和C＋＋里特别突出。看来在C＋＋里遇到的麻烦最大：由于不能从语言获得任何帮助，所以在需要对象的时候，
根本无法确定它们是否可用。而且更麻烦的是，在 C＋＋里，一旦工作完成，必须保证将对象清除。
这样便带来了一个有趣的问题。假如Java 让对象依然故我，怎样才能防止它们大量充斥内存，并最终造成程
序的“凝固”呢。在C＋＋里，这个问题最令程序员头痛。但 Java 以后，情况却发生了改观。Java 有一个特别
的“垃圾收集器”，它会查找用new 创建的所有对象，并辨别其中哪些不再被引用。随后，它会自动释放由
那些闲置对象占据的内存，以便能由新对象使用。这意味着我们根本不必操心内存的回收问题。只需简单地
创建对象，一旦不再需要它们，它们就会自动离去。这样做可防止在 C＋＋里很常见的一个编程问题：由于程
序员忘记释放内存造成的“内存溢出”。
2。4 新建数据类型：类
如果说一切东西都是对象，那么用什么决定一个“类”（Class）的外观与行为呢？换句话说，是什么建立起
了一个对象的“类型”（Type ）呢？大家可能猜想有一个名为“type”的关键字。但从历史看来，大多数面
向对象的语言都用关键字“class”表达这样一个意思：“我准备告诉你对象一种新类型的外观”。class 关
键字太常用了，以至于本书许多地方并没有用粗体字或双引号加以强调。在这个关键字的后面，应该跟随新
数据类型的名称。例如：
class ATypeName ｛/*类主体置于这里｝
这样就引入了一种新类型，接下来便可用new 创建这种类型的一个新对象：
ATypeName a = new ATypeName（）；
在ATypeName 里，类主体只由一条注释构成（星号和斜杠以及其中的内容，本章后面还会详细讲述），所以
并不能对它做太多的事情。事实上，除非为其定义了某些方法，否则根本不能指示它做任何事情。
2。4。1 字段和方法
定义一个类时（我们在 Java 里的全部工作就是定义类、制作那些类的对象以及将消息发给那些对象），可在
自己的类里设置两种类型的元素：数据成员（有时也叫“字段”）以及成员函数（通常叫“方法”）。其
中，数据成员是一种对象（通过它的句柄与其通信），可以为任何类型。它也可以是主类型（并不是句柄）
之一。如果是指向对象的一个句柄，则必须初始化那个句柄，用一种名为“构建器”（第4 章会对此详述）
的特殊函数将其与一个实际对象连接起来（就象早先看到的那样，使用new 关键字）。但若是一种主类型，
则可在类定义位置直接初始化（正如后面会看到的那样，句柄亦可在定义位置初始化）。
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每个对象都为自己的数据成员保有存储空间；数据成员不会在对象之间共享。下面是定义了一些数据成员的
类示例：
class DataOnly ｛
int i；
float f；
boolean b；
｝
这个类并没有做任何实质性的事情，但我们可创建一个对象：
DataOnly d = new DataOnly（）；
可将值赋给数据成员，但首先必须知道如何引用一个对象的成员。为达到引用对象成员的目的，首先要写上
对象句柄的名字，再跟随一个点号（句点），再跟随对象内部成员的名字。即“对象句柄。成员”。例如：
d。i = 47；
d。f = 1。1f；
d。b = false；
一个对象也可能包含了另一个对象，而另一个对象里则包含了我们想修改的数据。对于这个问题，只需保持
“连接句点”即可。例如：
myPlane。leftTank。capacity = 100；
除容纳数据之外，DataOnly 类再也不能做更多的事情，因为它没有成员函数（方法）。为正确理解工作原
理，首先必须知道“自变量”和“返回值”的概念。我们马上就会详加解释。
1。 主成员的默认值
若某个主数据类型属于一个类成员，那么即使不明确（显式）进行初始化，也可以保证它们获得一个默认
值。
主类型 默认值
Boolean false
Char 'u0000'（null）
byte （byte）0
short （short）0
int 0
long 0L
float 0。0f
double 0。0d
一旦将变量作为类成员使用，就要特别注意由 Java 分配的默认值。这样做可保证主类型的成员变量肯定得到
了初始化（C＋＋不具备这一功能），可有效遏止多种相关的编程错误。
然而，这种保证却并不适用于“局部”变量——那些变量并非一个类的字段。所以，假若在一个函数定义中
写入下述代码：
int x；
那么x 会得到一些随机值（这与C 和C＋＋是一样的），不会自动初始化成零。我们责任是在正式使用x 前分
配一个适当的值。如果忘记，就会得到一条编译期错误，告诉我们变量�
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