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java中创建对象作用是什么意思?java对象的作用

编程之家2023-10-1391次浏览

大家好,关于java中创建对象作用是什么意思很多朋友都还不太明白,不过没关系,因为今天小编就来为大家分享关于java对象的作用的知识点,相信应该可以解决大家的一些困惑和问题,如果碰巧可以解决您的问题,还望关注下本站哦,希望对各位有所帮助!

java中创建对象作用是什么意思?java对象的作用

JAVA里实现对象是什么意思

iented,OO)是当前计算机界关心的重点,它是90年代软件开发方法的主流。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发,扩展到很宽的范围。如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。

谈到面向对象,这方面的文章非常多。但是,明确地给出对象的定义或说明对象的定义的非常少——至少我现在还没有发现。其初,“面向对象”是专指在程序设计中采用封装、继承、抽象等设计方法。可是,这个定义显然不能再适合现在情况。面向对象的思想已经涉及到软件开发的各个方面。如,面向对象的分析(OOA,Object Oriented Analysis),面向对象的设计(OOD,Object Oriented Design)、以及我们经常说的面向对象的编程实现(OOP,Object Oriented Programming)。许多有关面向对象的文章都只是讲述在面向对象的开发中所需要注意的问题或所采用的比较好的设计方法。看这些文章只有真正懂得什么是对象,什么是面向对象,才能最大程度地对自己有所裨益。这一点,恐怕对初学者甚至是从事相关工作多年的人员也会对它们的概念模糊不清。

面向对象是当前计算机界关心的重点,它是90年代软件开发方法的主流。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发,扩展到很宽的范围。如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。

java中创建对象作用是什么意思?java对象的作用

一、传统开发方法存在问题

1.软件重用性差

重用性是指同一事物不经修改或稍加修改就可多次重复使用的性质。软件重用性是软件工程追求的目标之一。

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2.软件可维护性差

软件工程强调软件的可维护性,强调文档资料的重要性,规定最终的软件产品应该由完整、一致的配置成分组成。在软件开发过程中,始终强调软件的可读性、可修改性和可测试性是软件的重要的质量指标。实践证明,用传统方法开发出来的软件,维护时其费用和成本仍然很高,其原因是可修改性差,维护困难,导致可维护性差。

3.开发出的软件不能满足用户需要

用传统的结构化方法开发大型软件系统涉及各种不同领域的知识,在开发需求模糊或需求动态变化的系统时,所开发出的软件系统往往不能真正满足用户的需要。

用结构化方法开发的软件,其稳定性、可修改性和可重用性都比较差,这是因为结构化方法的本质是功能分解,从代表目标系统整体功能的单个处理着手,自顶向下不断把复杂的处理分解为子处理,这样一层一层的分解下去,直到仅剩下若干个容易实现的子处理功能为止,然后用相应的工具来描述各个最低层的处理。因此,结构化方法是围绕实现处理功能的“过程”来构造系统的。然而,用户需求的变化大部分是针对功能的,因此,这种变化对于基于过程的设计来说是灾难性的。用这种方法设计出来的系统结构常常是不稳定的,用户需求的变化往往造成系统结构的较大变化,从而需要花费很大代价才能实现这种变化。

二、面向对象的基本概念

(1)对象。

对象是人们要进行研究的任何事物,从最简单的整数到复杂的飞机等均可看作对象,它不仅能表示具体的事物,还能表示抽象的规则、计划或事件。

(2)对象的状态和行为。

对象具有状态,一个对象用数据值来描述它的状态。

对象还有操作,用于改变对象的状态,对象及其操作就是对象的行为。

对象实现了数据和操作的结合,使数据和操作封装于对象的统一体中

(3)类。

具有相同或相似性质的对象的抽象就是类。因此,对象的抽象是类,类的具体化就是对象,也可以说类的实例是对象。

类具有属性,它是对象的状态的抽象,用数据结构来描述类的属性。

类具有操作,它是对象的行为的抽象,用操作名和实现该操作的方法来描述。

(4)类的结构。

在客观世界中有若干类,这些类之间有一定的结构关系。通常有两种主要的结构关系,即一般--具体结构关系,整体--部分结构关系。

①一般——具体结构称为分类结构,也可以说是“或”关系,或者是“is a”关系。

②整体——部分结构称为组装结构,它们之间的关系是一种“与”关系,或者是“has a”关系。

(5)消息和方法。

对象之间进行通信的结构叫做消息。在对象的操作中,当一个消息发送给某个对象时,消息包含接收对象去执行某种操作的信息。发送一条消息至少要包括说明接受消息的对象名、发送给该对象的消息名(即对象名、方法名)。一般还要对参数加以说明,参数可以是认识该消息的对象所知道的变量名,或者是所有对象都知道的全局变量名。

类中操作的实现过程叫做方法,一个方法有方法名、参数、方法体。消息传递如图10-1所示。

二、面向对象的特征

(1)对象唯一性。

每个对象都有自身唯一的标识,通过这种标识,可找到相应的对象。在对象的整个生命期中,它的标识都不改变,不同的对象不能有相同的标识。

(2)分类性。

分类性是指将具有一致的数据结构(属性)和行为(操作)的对象抽象成类。一个类就是这样一种抽象,它反映了与应用有关的重要性质,而忽略其他一些无关内容。任何类的划分都是主观的,但必须与具体的应用有关。

(3)继承性。

继承性是子类自动共享父类数据结构和方法的机制,这是类之间的一种关系。在定义和实现一个类的时候,可以在一个已经存在的类的基础之上来进行,把这个已经存在的类所定义的内容作为自己的内容,并加入若干新的内容。

继承性是面向对象程序设计语言不同于其它语言的最重要的特点,是其他语言所没有的。

在类层次中,子类只继承一个父类的数据结构和方法,则称为单重继承。

在类层次中,子类继承了多个父类的数据结构和方法,则称为多重继承。

在软件开发中,类的继承性使所建立的软件具有开放性、可扩充性,这是信息组织与分类的行之有效的方法,它简化了对象、类的创建工作量,增加了代码的可重性。

采用继承性,提供了类的规范的等级结构。通过类的继承关系,使公共的特性能够共享,提高了软件的重用性。

(4)多态性(多形性)

多态性使指相同的操作或函数、过程可作用于多种类型的对象上并获得不同的结果。不同的对象,收到同一消息可以产生不同的结果,这种现象称为多态性。

多态性允许每个对象以适合自身的方式去响应共同的消息。

多态性增强了软件的灵活性和重用性。

三、面向对象的要素

(1)抽象。

抽象是指强调实体的本质、内在的属性。在系统开发中,抽象指的是在决定如何实现对象之前的对象的意义和行为。使用抽象可以尽可能避免过早考虑一些细节。

类实现了对象的数据(即状态)和行为的抽象。

(2)封装性(信息隐藏)。

封装性是保证软件部件具有优良的模块性的基础。

面向对象的类是封装良好的模块,类定义将其说明(用户可见的外部接口)与实现(用户不可见的内部实现)显式地分开,其内部实现按其具体定义的作用域提供保护。

对象是封装的最基本单位。封装防止了程序相互依赖性而带来的变动影响。面向对象的封装比传统语言的封装更为清晰、更为有力。

(3)共享性

面向对象技术在不同级别上促进了共享

同一类中的共享。同一类中的对象有着相同数据结构。这些对象之间是结构、行为特征的共享关系。

在同一应用中共享。在同一应用的类层次结构中,存在继承关系的各相似子类中,存在数据结构和行为的继承,使各相似子类共享共同的结构和行为。使用继承来实现代码的共享,这也是面向对象的主要优点之一。

在不同应用中共享。面向对象不仅允许在同一应用中共享信息,而且为未来目标的可重用设计准备了条件。通过类库这种机制和结构来实现不同应用中的信息共享。

4.强调对象结构而不是程序结构

四、面向对象的开发方法

目前,面向对象开发方法的研究已日趋成熟,国际上已有不少面向对象产品出现。面向对象开发方法有Coad方法、Booch方法和OMT方法等。

1.Booch方法

Booch最先描述了面向对象的软件开发方法的基础问题,指出面向对象开发是一种根本不同于传统的功能分解的设计方法。面向对象的软件分解更接近人对客观事务的理解,而功能分解只通过问题空间的转换来获得。

2.Coad方法

Coad方法是1989年Coad和Yourdon提出的面向对象开发方法。该方法的主要优点是通过多年来大系统开发的经验与面向对象概念的有机结合,在对象、结构、属性和操作的认定方面,提出了一套系统的原则。该方法完成了从需求角度进一步进行类和类层次结构的认定。尽管Coad方法没有引入类和类层次结构的术语,但事实上已经在分类结构、属性、操作、消息关联等概念中体现了类和类层次结构的特征。

3.OMT方法

OMT方法是1991年由James Rumbaugh等5人提出来的,其经典著作为“面向对象的建模与设计”。

该方法是一种新兴的面向对象的开发方法,开发工作的基础是对真实世界的对象建模,然后围绕这些对象使用分析模型来进行独立于语言的设计,面向对象的建模和设计促进了对需求的理解,有利于开发得更清晰、更容易维护的软件系统。该方法为大多数应用领域的软件开发提供了一种实际的、高效的保证,努力寻求一种问题求解的实际方法。

4.UML(Unified Modeling Language)语言

软件工程领域在1995年~1997年取得了前所未有的进展,其成果超过软件工程领域过去15年的成就总和,其中最重要的成果之一就是统一建模语言(UML)的出现。UML将是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。

UML不仅统一了Booch方法、OMT方法、OOSE方法的表示方法,而且对其作了进一步的发展,最终统一为大众接受的标准建模语言。UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计,还支持从需求分析开始的软件开发全过程。

五、面向对象的模型

·对象模型

对象模型表示了静态的、结构化的系统数据性质,描述了系统的静态结构,它是从客观世界实体的对象关系角度来描述,表现了对象的相互关系。该模型主要关心系统中对象的结构、属性和操作,它是分析阶段三个模型的核心,是其他两个模型的框架。

1.对象和类

(1)对象。

对象建模的目的就是描述对象。

(2)类。

通过将对象抽象成类,我们可以使问题抽象化,抽象增强了模型的归纳能力。

(3)属性。

属性指的是类中对象所具有的性质(数据值)。

(4)操作和方法。

操作是类中对象所使用的一种功能或变换。类中的各对象可以共享操作,每个操作都有一个目标对象作为其隐含参数。

方法是类的操作的实现步骤。

2.关联和链

关联是建立类之间关系的一种手段,而链则是建立对象之间关系的一种手段。

(1)关联和链的含义。

链表示对象间的物理与概念联结,关联表示类之间的一种关系,链是关联的实例,关联是链的抽象。

(2)角色。

角色说明类在关联中的作用,它位于关联的端点。

(3)受限关联。

受限关联由两个类及一个限定词组成,限定词是一种特定的属性,用来有效的减少关联的重数,限定词在关联的终端对象集中说明。

限定提高了语义的精确性,增强了查询能力,在现实世界中,常常出现限定词。

(4)关联的多重性。

关联的多重性是指类中有多少个对象与关联的类的一个对象相关。重数常描述为“一”或“多”。

图10-8表示了各种关联的重数。小实心圆表示“多个”,从零到多。小空心圆表示零或一。没有符号表示的是一对一关联。

3.类的层次结构

(1)聚集关系。

聚集是一种“整体-部分”关系。在这种关系中,有整体类和部分类之分。聚集最重要的性质是传递性,也具有逆对称性。

聚集可以有不同层次,可以把不同分类聚集起来得到一颗简单的聚集树,聚集树是一种简单表示,比画很多线来将部分类联系起来简单得多,对象模型应该容易地反映各级层次,图10-10表示一个关于微机的多极聚集。

(2)一般化关系。

一般化关系是在保留对象差异的同时共享对象相似性的一种高度抽象方式。它是“一般---具体”的关系。一般化类称为你类,具体类又能称为子类,各子类继承了交类的性质,而各子类的一些共同性质和操作又归纳到你类中。因此,一般化关系和继承是同时存在的。一般化关系的符号表示是在类关联的连线上加一个小三角形,如图10-11

4.对象模型

(1)模板。模板是类、关联、一般化结构的逻辑组成。

(2)对象模型。

对象模型是由一个或若干个模板组成。模板将模型分为若干个便于管理的子块,在整个对象模型和类及关联的构造块之间,模板提供了一种集成的中间单元,模板中的类名及关联名是唯一的。

·动态模型

动态模型是与时间和变化有关的系统性质。该模型描述了系统的控制结构,它表示了瞬间的、行为化的系统控制

性质,它关心的是系统的控制,操作的执行顺序,它表示从对象的事件和状态的角度出发,表现了对象的相互行为。

该模型描述的系统属性是触发事件、事件序列、状态、事件与状态的组织。使用状态图作为描述工具。它涉及到事件、状态、操作等重要概念。

1.事件

事件是指定时刻发生的某件事。

2.状态

状态是对象属性值的抽象。对象的属性值按照影响对象显著行为的性质将其归并到一个状态中去。状态指明了对象

对输入事件的响应。

3.状态图

状态图是一个标准的计算机概念,他是有限自动机的图形表示,这里把状态图作为建立动态模型的图形工具。

状态图反映了状态与事件的关系。当接收一事件时,下一状态就取决于当前状态和所接收的该事件,由该事件引起的状态变化称为转换。

状态图是一种图,用结点表示状态,结点用圆圈表示;圆圈内有状态名,用箭头连线表示状态的转换,上面标记事件名,箭头方向表示转换的方向。

·功能模型

功能模型描述了系统的所有计算。功能模型指出发生了什么,动态模型确定什么时候发生,而对象模型确定发生的客体。功能模型表明一个计算如何从输入值得到输出值,它不考虑计算的次序。功能模型由多张数据流图组成。数据流图用来表示从源对象到目标对象的数据值的流向,它不包含控制信息,控制信息在动态模型中表示,同时数据流图也不表示对象中值的组织,值的组织在对象模型中表示。图10-15给出了一个窗口系统的图标显示的数据流图。

数据流图中包含有处理、数据流、动作对象和数据存储对象。

1.处理

数据流图中的处理用来改变数据值。最低层处理是纯粹的函数,一张完整的数据流图是一个高层处理。

2.数据流

数据流图中的数据流将对象的输出与处理、处理与对象的输入、处理与处理联系起来。在一个计算机中,用数据流来表示一中间数据值,数据流不能改变数据值。

3.动作对象

动作对象是一种主动对象,它通过生成或者使用数据值来驱动数据流图。

4.数据存储对象

数据流图中的数据存储是被动对象,它用来存储数据。它与动作对象不一样,数据存储本身不产生任何操作,它只响应存储和访问的要求。

六、面向对象的分析

面向对象分析的目的是对客观世界的系统进行建模。本节以上面介绍的模型概念为基础,结合“银行网络系统”的具体实例来构造客观世界问题的准确、严密的分析模型。

分析模型有三种用途:用来明确问题需求;为用户和开发人员提供明确需求;为用户和开发人员提供一个协商的基础,作为后继的设计和实现的框架。

(一)面向对象的分析

系统分析的第一步是:陈述需求。分析者必须同用户一块工作来提炼需求,因为这样才表示了用户的真实意图,其中涉及对需求的分析及查找丢失的信息。下面以“银行网络系统”为例,用面向对象方法进行开发。

银行网络系统问题陈述:设计支持银行网络的软件,银行网络包括人工出纳站和分行共享的自动出纳机。每个分理处用分理处计算机来保存各自的帐户,处理各自的事务;各自分理处的出纳站与分理处计算机通信,出纳站录入帐户和事务数据;自动出纳机与分行计算机通信,分行计算机与拨款分理处结帐,自动出纳机与用户接口接受现金卡,与分行计算机通信完成事务,发放现金,打印收据;系统需要记录保管和安全措施;系统必须正确处理同一帐户的并发访问;每个分处理为自己的计算机准备软件,银行网络费用根据顾客和现金卡的数目分摊给各分理处。

图10-18给出银行网络系统的示意图。

(二)建立对象模型

首先标识和关联,因为它们影响了整体结构和解决问题的方法,其次是增加属性,进一步描述类和关联的基本网络,使用继承合并和组织类,最后操作增加到类中去作为构造动态模型和功能模型的副产品。

1.确定类

构造对象模型的第一步是标出来自问题域的相关的对象类,对象包括物理实体和概念。所有类在应用中都必须有意义,在问题陈述中,并非所有类都是明显给出的。有些是隐含在问题域或一般知识中的。

按图10-19所示的过程确定类

查找问题陈述中的所有名词,产生如下的暂定类。

软件银行网络出纳员自动出纳机分行

分处理分处理计算机帐户事务出纳站

事务数据分行计算机现金卡用户现金

收据系统顾客费用帐户数据

访问安全措施记录保管

根据下列标准,去掉不必要的类和不正确的类。

(1)冗余类:若两个类表述了同一个信息,保留最富有描述能力的类。如"用户"和"顾客"就是重复的描述,因为"顾客"最富有描述性,因此保留它。

(2)不相干的类:除掉与问题没有关系或根本无关的类。例如,摊派费用超出了银行网络的范围。

(3)模糊类:类必须是确定的,有些暂定类边界定义模糊或范围太广,如"记录保管"就模糊类,它是"事务"中的一部分。

(4)属性:某些名词描述的是其他对象的属性,则从暂定类中删除。如果某一性质的独立性很重要,就应该把他归属到类,而不把它作为属性。

(5)操作:如果问题陈述中的名词有动作含义,则描述的操作就不是类。但是具有自身性质而且需要独立存在的操作应该描述成类。如我们只构造电话模型,"拨号"就是动态模型的一部分而不是类,但在电话拨号系统中,"拨号"是一个重要的类,它日期、时间、受话地点等属性。

在银行网络系统中,模糊类是"系统"、"安全措施"、"记录保管"、"银行网络"等。属于属性的有:"帐户数据"、"收据"、"现金"、"事务数据"。属于实现的如:"访问"、"软件"等。这些均应除去。

2.准备数据字典

为所有建模实体准备一个数据字典。准确描述各个类的精确含义,描述当前问题中的类的范围,包括对类的成员、用法方面的假设或限制。

3.确定关联

两个或多个类之间的相互依赖就是关联。一种依赖表示一种关联,可用各种方式来实现关联,但在分析模型中应删除实现的考虑,以便设计时更为灵活。关联常用描述性动词或动词词组来表示,其中有物理位置的表示、传导的动作、通信、所有者关系、条件的满足等。从问题陈述中抽取所有可能的关联表述,把它们记下来,但不要过早去细化这些表述。

下面是银行网络系统中所有可能的关联,大多数是直接抽取问题中的动词词组而得到的。在陈述中,有些动词词组表述的关联是不明显的。最后,还有一些关联与客观世界或人的假设有关,必须同用户一起核实这种关联,因为这种关联在问题陈述中找不到。

银行网络问题陈述中的关联:

·银行网络包括出纳站和自动出纳机;

·分行共享自动出纳机;

·分理处提供分理处计算机;

·分理处计算机保存帐户;

·分理处计算机处理帐户支付事务;

·分理处拥有出纳站;

·出纳站与分理处计算机通信;

·出纳员为帐户录入事务;

·自动出纳机接受现金卡;

·自动出纳机与用户接口;

·自动出纳机发放现金;

·自动出纳机打印收据;

·系统处理并发访问;

·分理处提供软件;

·费用分摊给分理处。

隐含的动词词组:

·分行由分理处组成;

·分理处拥有帐户;

·分行拥有分行计算机;

·系统提供记录保管;

·系统提供安全;

·顾客有现金卡。

基于问题域知识的关联:

·分理处雇佣出纳员;

·现金卡访问帐户。

使用下列标准去掉不必要和不正确的关联:

(1)若某个类已被删除,那么与它有关的关联也必须删除或者用其它类来重新表述。在例中,我们删除了"银行网络",相关的关联也要删除。

(2)不相干的关联或实现阶段的关联:删除所有问题域之外的关联或涉及实现结构中的关联。如"系统处理并发访问"就是一种实现的概念。

(3)动作:关联应该描述应用域的结构性质而不是瞬时事件,因此应删除"自动出纳机接受现金卡","自动出纳机与用户接口"等。

(4)派生关联:省略那些可以用其他关联来定义的关联。因为这种关联是冗余的。银行网络系统的初步对象图如图10-20所示。其中含有关联。

4.确定属性

属性是个体对象的性质,属性通常用修饰性的名词词组来表示.形容词常常表示具体的可枚举的属性值,属性不可能在问题陈述中完全表述出来,必须借助于应用域的知识及对客观世界的知识才可以找到它们。只考虑与具体应用直接相关的属性,不要考虑那些超出问题范围的属性。首先找出重要属性,避免那些只用于实现的属性,要为各个属性取有意义的名字。按下列标准删除不必要的和不正确的属性:

(1)对象:若实体的独立存在比它的值重要,那么这个实体不是属性而是对象。如在邮政目录中,"城市"是一个属性,然而在人口普查中,"城市"则被看作是对象。在具体应用中,具有自身性质的实体一定是对象。

(2)定词:若属性值取决于某种具体上下文,则可考虑把该属性重新表述为一个限定词。

(3)名称:名称常常作为限定词而不是对象的属性,当名称不依赖于上下文关系时,名称即为一个对象属性,尤其是它不惟一时。

(4)标识符:在考虑对象模糊性时,引入对象标识符表示,在对象模型中不列出这些对象标识符,它是隐含在对象模型中,只列出存在于应用域的属性。

(5)内部值:若属性描述了对外不透明的对象的内部状态,则应从对象模型中删除该属性。

(6)细化:忽略那些不可能对大多数操作有影响的属性。

5.使用继承来细化类

使用继承来共享公共机构,以次来组织类,可以用两种方式来进行。

(1)自底向上通过把现有类的共同性质一般化为父类,寻找具有相似的属性,关系或操作的类来发现继承。例如"远程事务"和"出纳事务"是类似的,可以一般化为"事务"。有些一般化结构常常是基于客观世界边界的现有分类,只要可能,尽量使用现有概念。对称性常有助于发现某些丢失的类。

(2)自顶向下将现有的类细化为更具体的子类。具体化常常可以从应用域中明显看出来。应用域中各枚举字情况是最常见的具体化的来源。例如:菜单,可以有固定菜单,顶部菜单,弹出菜单,下拉菜单等,这就可以把菜单类具体细化为各种具体菜单的子类。当同一关联名出现多次且意义也相同时,应尽量具体化为相关联的类,例如"事务"从"出纳站"和"自动出纳机"进入,则"录入站"就是"出纳站"和"自动出纳站"的一般化。在类层次中,可以为具体的类分配属性和关联。各属性和都应分配给最一般的适合的类,有时也加上一些修正。

应用域中各枚举情况是最常见的具体化的来源。

6.完善对象模型

对象建模不可能一次就能保证模型是完全正确的,软件开发的整个过程就是一个不断完善的过程。模型的不同组成部分多半是在不同的阶段完成的,如果发现模型的缺陷,就必须返回到前期阶段去修改,有些细化工作是在动态模型和功能模型完成之后才开始进行的。

(1)几种可能丢失对象的情况及解决办法:

·同一类中存在毫无关系的属性和操作,则分解这个类,使各部分相互关联;

·一般化体系不清楚,则可能分离扮演两种角色的类

·存在无目标类的操作,则找出并加上失去目标的类;

·存在名称及目的相同的冗余关联,则通过一般化创建丢失的父类,把关联组织在一起。

(2)查找多余的类。

类中缺少属性,操作和关联,则可删

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Java中对象有什么用

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。

(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-bit

Boolean

char

16-bit

Unicode 0

Unicode 216- 1

Character

byte

8-bit

-128

+127

Byte[11]

short

16-bit

-215

+215– 1

Short1

int

32-bit

-231

+231– 1

Integer

long

64-bit

-263

+263– 1

Long

float

32-bit

IEEE754

IEEE754

Float

double

64-bit

IEEE754

IEEE754

Double

void

Void1

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”。

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:

{

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)。

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,告诉我们变量可能尚未初始化。这种处理正是Java优于C++的表现之一。许多C++编译器会对变量未初始化发出警告,但在Java里却是错误。

2.5方法、自变量和返回值

迄今为止,我们一直用“函数”(Function)这个词指代一个已命名的子例程。但在Java里,更常用的一个词却是“方法”(Method),代表“完成某事的途径”。尽管它们表达的实际是同一个意思,但从现在开始,本书将一直使用“方法”,而不是“函数”。

Java的“方法”决定了一个对象能够接收的消息。通过本节的学习,大家会知道方法的定义有多么简单!

方法的基本组成部分包括名字、自变量、返回类型以及主体。下面便是它最基本的形式:

返回类型方法名(/*自变量列表*/){/*方法主体*/}

返回类型是指调用方法之后返回的数值类型。显然,方法名的作用是对具体的方法进行标识和引用。自变量列表列出了想传递给方法的信息类型和名称。

Java的方法只能作为类的一部分创建。只能针对某个对象调用一个方法(注释③),而且那个对象必须能够执行那个方法调用。若试图为一个对象调用错误的方法,就会在编译期得到一条出错消息。为一个对象调用方法时,需要先列出对象的名字,在后面跟上一个句点,再跟上方法名以及它的参数列表。亦即“对象名.方法名(自变量1,自变量2,自变量3...)。举个例子来说,假设我们有一个方法名叫f(),它没有自变量,返回的是类型为int的一个值。那么,假设有一个名为a的对象,可为其调用方法f(),则代码如下:

int x= a.f();

返回值的类型必须兼容x的类型。

象这样调用一个方法的行动通常叫作“向对象发送一条消息”。在上面的例子中,消息是f(),而对象是a。面向对象的程序设计通常简单地归纳为“向对象发送消息”。

③:正如马上就要学到的那样,“静态”方法可针对类调用,毋需一个对象。

2.5.1自变量列表

自变量列表规定了我们传送给方法的是什么信息。正如大家或许已猜到的那样,这些信息——如同Java内其他任何东西——采用的都是对象的形式。因此,我们必须在自变量列表里指定要传递的对象类型,以及每个对象的名字。正如在Java其他地方处理对象时一样,我们实际传递的是“句柄”(注释④)。然而,句柄的类型必须正确。倘若希望自变量是一个“字串”,那么传递的必须是一个字串。

④:对于前面提及的“特殊”数据类型boolean,char,byte,short,int,long,,float以及double来说是一个例外。但在传递对象时,通常都是指传递指向对象的句柄。

下面让我们考虑将一个字串作为自变量使用的方法。下面列出的是定义代码,必须将它置于一个类定义里,否则无法编译:

int storage(String s){

return s.length()* 2;

}

这个方法告诉我们需要多少字节才能容纳一个特定字串里的信息(字串里的每个字符都是16位,或者说2个字节、长整数,以便提供对Unicode字符的支持)。自变量的类型为String,而且叫作s。一旦将s传递给方法,就可将它当作其他对象一样处理(可向其发送消息)。在这里,我们调用的是length()方法,它是String的方法之一。该方法返回的是一个字串里的字符数。

通过上面的例子,也可以了解return关键字的运用。它主要做两件事情。首先,它意味着“离开方法,我已完工了”。其次,假设方法生成了一个值,则那个值紧接在return语句的后面。在这种情况下,返回值是通过计算表达式“s.length()*2”而产生的。

可按自己的愿望返回任意类型,但倘若不想返回任何东西,就可指示方法返回void(空)。下面列出一些例子。

boolean flag(){ return true;}

float naturalLogBase(){ return 2.718;}

void nothing(){ return;}

void nothing2(){}

若返回类型为void,则return关键字唯一的作用就是退出方法。所以一旦抵达方法末尾,该关键字便不需要了。可在任何地方从一个方法返回。但假设已指定了一种非void的返回类型,那么无论从何地返回,编译器都会确保我们返回的是正确的类型。

到此为止,大家或许已得到了这样的一个印象:一个程序只是一系列对象的集合,它们的方法将其他对象作为自己的自变量使用,而且将消息发给那些对象。这种说法大体正确,但通过以后的学习,大家还会知道如何在一个方法里作出决策,做一些更细致的基层工作。至于这一章,只需理解消息传送就足le

java对象的作用

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。

(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-bit

Boolean

char

16-bit

Unicode 0

Unicode 216- 1

Character

byte

8-bit

-128

+127

Byte[11]

short

16-bit

-215

+215– 1

Short1

int

32-bit

-231

+231– 1

Integer

long

64-bit

-263

+263– 1

Long

float

32-bit

IEEE754

IEEE754

Float

double

64-bit

IEEE754

IEEE754

Double

void

Void1

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”。

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:

{

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)。

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,告诉我们变量可能尚未初始化。这种处理正是Java优于C++的表现之一。许多C++编译器会对变量未初始化发出警告,但在Java里却是错误。

2.5方法、自变量和返回值

迄今为止,我们一直用“函数”(Function)这个词指代一个已命名的子例程。但在Java里,更常用的一个词却是“方法”(Method),代表“完成某事的途径”。尽管它们表达的实际是同一个意思,但从现在开始,本书将一直使用“方法”,而不是“函数”。

Java的“方法”决定了一个对象能够接收的消息。通过本节的学习,大家会知道方法的定义有多么简单!

方法的基本组成部分包括名字、自变量、返回类型以及主体。下面便是它最基本的形式:

返回类型方法名(/*自变量列表*/){/*方法主体*/}

返回类型是指调用方法之后返回的数值类型。显然,方法名的作用是对具体的方法进行标识和引用。自变量列表列出了想传递给方法的信息类型和名称。

Java的方法只能作为类的一部分创建。只能针对某个对象调用一个方法(注释③),而且那个对象必须能够执行那个方法调用。若试图为一个对象调用错误的方法,就会在编译期得到一条出错消息。为一个对象调用方法时,需要先列出对象的名字,在后面跟上一个句点,再跟上方法名以及它的参数列表。亦即“对象名.方法名(自变量1,自变量2,自变量3...)。举个例子来说,假设我们有一个方法名叫f(),它没有自变量,返回的是类型为int的一个值。那么,假设有一个名为a的对象,可为其调用方法f(),则代码如下:

int x= a.f();

返回值的类型必须兼容x的类型。

象这样调用一个方法的行动通常叫作“向对象发送一条消息”。在上面的例子中,消息是f(),而对象是a。面向对象的程序设计通常简单地归纳为“向对象发送消息”。

③:正如马上就要学到的那样,“静态”方法可针对类调用,毋需一个对象。

2.5.1自变量列表

自变量列表规定了我们传送给方法的是什么信息。正如大家或许已猜到的那样,这些信息——如同Java内其他任何东西——采用的都是对象的形式。因此,我们必须在自变量列表里指定要传递的对象类型,以及每个对象的名字。正如在Java其他地方处理对象时一样,我们实际传递的是“句柄”(注释④)。然而,句柄的类型必须正确。倘若希望自变量是一个“字串”,那么传递的必须是一个字串。

④:对于前面提及的“特殊”数据类型boolean,char,byte,short,int,long,,float以及double来说是一个例外。但在传递对象时,通常都是指传递指向对象的句柄。

下面让我们考虑将一个字串作为自变量使用的方法。下面列出的是定义代码,必须将它置于一个类定义里,否则无法编译:

int storage(String s){

return s.length()* 2;

}

这个方法告诉我们需要多少字节才能容纳一个特定字串里的信息(字串里的每个字符都是16位,或者说2个字节、长整数,以便提供对Unicode字符的支持)。自变量的类型为String,而且叫作s。一旦将s传递给方法,就可将它当作其他对象一样处理(可向其发送消息)。在这里,我们调用的是length()方法,它是String的方法之一。该方法返回的是一个字串里的字符数。

通过上面的例子,也可以了解return关键字的运用。它主要做两件事情。首先,它意味着“离开方法,我已完工了”。其次,假设方法生成了一个值,则那个值紧接在return语句的后面。在这种情况下,返回值是通过计算表达式“s.length()*2”而产生的。

可按自己的愿望返回任意类型,但倘若不想返回任何东西,就可指示方法返回void(空)。下面列出一些例子。

boolean flag(){ return true;}

float naturalLogBase(){ return 2.718;}

void nothing(){ return;}

void nothing2(){}

若返回类型为void,则return关键字唯一的作用就是退出方法。所以一旦抵达方法末尾,该关键字便不需要了。可在任何地方从一个方法返回。但假设已指定了一种非void的返回类型,那么无论从何地返回,编译器都会确保我们返回的是正确的类型。

到此为止,大家或许已得到了这样的一个印象:一个程序只是一系列对象的集合,它们的方法将其他对象作为自己的自变量使用,而且将消息发给那些对象。这种说法大体正确,但通过以后的学习,大家还会知道如何在一个方法里作出决策,做一些更细致的基层工作。至于这一章,只需理解消息传送就足le

关于java中创建对象作用是什么意思的内容到此结束,希望对大家有所帮助。

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