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第一章 Java語言的產生及其特點
1.1 Java產生的歷史与現狀
1.1.1 Java產 生 的 歷 史
Java來 自 于Sun公 司 的 一 個 叫Green的 項 目， 其 原 先 的 目 的 是 為 家 用 消 費 電 子 產 品 開 發 一 個 分 布 式 代 碼 系 統， 這 樣 我 們 可 以 把E-mail發 給 電 冰 箱、 電 視 机 等 家 用 電 器， 對 它 們 進 行 控 制， 和 它 們 進 行 信 息 交 流。 開 始， 准 備 采 用C++,但C++太 复 雜， 安 全 性 差， 最 后 基 于C++開 發 一 种 新 的 語 言Oak(Java的 前 身)，Oak是 一 种 用 于 网 絡 的 精 巧 而 安 全 的 語 言，Sun公 司 曾 依 此 投 標 一 個 交 互 式 電 視 項 目， 但 結 果 是 被SGI打 敗。 可 怜 的Oak几 乎 無 家 可 歸， 恰 巧 這 時Mark Ardreesen開 發 的Mosaic和Netscape啟 發 了Oak項 目 組 成 員， 他 們 用Java編 制 了HotJava瀏 覽 器， 得 到 了Sun公 司 首 席 執 行 官Scott McNealy的 支 持， 触 發 了Java進 軍Internet。 Java的 取 名 也 有 一 則 趣 聞， 有 一 天， 几 位Java成 員 組 的 會 員 正 在
討 論 給 這 個 新 的 語 言 取 什 么 名 字， 當 時 他 們 正 在 咖 啡 館 喝 著Java(爪 哇) 咖 啡， 有 一 個 人 靈 机 一 動 說 就 叫Java怎 樣， 得 到 了 其 他 人 的 贊 賞， 于 是，Java這 個 名 字 就 這 樣 傳 開 了。
1.1.2 Java的 現 狀
Java是Sun公 司 推 出 的 新 的 一 代 面 向 對 象 程 序 設 計 語 言， 特 別 适 合 于Internet應 用 程 序 開 發， 它 的 平 台 無 關 性 直 接 威 脅 到Wintel的 壟 斷 地 位。 一 時 間，“ 連Internet， 用Java編 程”， 成 為 技 術 人 員 的 一 种 時 尚。 雖 然 新 聞 界 的 報 導 有?copy;言 過 其 實， 但Java作 為 軟 件 開 發 的 一 种 革 命 性 的 技 術， 其 地 位 已 被 确 立， 這 表 現 在 以 下 几 個 方 面： 1.計 算 机 產 業 的 許 多 大 公 司 購 買 了 Java的 許 可 証， 包 括IBM,Apple,DEC,Adobe,Silicon Graphics,HP,Oracel,Toshiba， 以 及 最 不 情 愿 的Microsoft。 這 一 點 說 明，Java已 得 到 了 工 業 界 的 認 可。 2.眾 多 的 軟 件 開 發 商 開 始 支 持Java的 軟 件 產 品。 例 如：Borland公 司 正 在 開 發 的 基 于Java的 快 速 應 用 程 序 開 發 環 境Latte， 預 計 產 品 會 在1
996年 中 期 發 布。Borland公 司 的 這 一 舉 措， 推 動 了Java進 入PC机 軟 件 市場。Sun公 司 自 己 的Java開 發 環 境Java Workshop已 經 發 布。 數 据 庫 厂 商 如：
Illustra,Sysbase,Versant,Oracle都 在 開 發CGI接 口， 支 持HTML和Java。 今 天 是 以 网 絡 為 中 心 的 計 算 時 代， 不 支 持HTML和Java， 應 用 程 序 的 應 用 范 圍 只 能 限 于 同 質 的 環 境（相 同 的 硬 件 平 台?copy;。 3.Intranet正 在 成 為 企 業 信 息 系 統 最 佳 的 解 決 方 案， 而 其 中Java將 發 揮 不 可 替 代 的 作 用。Intranet的 目 的 是 把Internet用 于 企 業 內 部 的 信 息 系 統， 它 的 优 點 表 現 在： 便 宜， 易 于 使 用 和 管 理。 用 戶 不 管 使 用 何 种 類 型 的 机 器 和 操 作 系 統， 界 面 是 統 一 的Intrnet瀏 覽 器， 而 數 据 庫、Web頁 面、 應 用 程 序(用Java編 的Applet)則 存 在WWW服 務 器 上， 無 論 是 開 發 人 員， 還 是 管 理 人 員， 抑 或 是 用 戶 都 可 以 受 益 于 該 解 決 方 案。 Java語 言 正 在 不 斷 發 展 和 完 善，Sun公 司 是 主 要 的 發 展 推 動 者， 較 通 用 的 編 譯 環 境 有JDK(Java Develop Kit)与JWS(Java Workshop)。 還 有 很 多 其 他 公 司 正 在 開 發Java語 言 的 編 譯 器 与 集 成 環 境， 預 計 不 久Java語 言 的 正 确 性 与 效 率 都 將 會 提 高， 用 戶 用Java編
程 和 現 在 用C++編 程 一 樣 方 便。
1.2 Java語言的特點
Java到 底 是 一 种 什 么 樣 的 語 言 呢？ Java是 一 种 簡 單 的 面 象 對 象 的 分 布 式 的 解 釋 的 健 壯 的 安 全 的 結 构 中 立 的 可 移 植 的 性 能 很 优 异 的 多 線 程 的 動 態 的 語 言。
1.2.1 簡 單
Java最 初 是 為 對 家 用 電 器 進 行 集 成 控 制 而 設 計 的 一 种 語 言， 因 此 它 必 須 簡 單 明 了。Java語 言 的 簡 單 性 主 要 体 現 在 以 下 三 個 方 面： 1. Java的 風 格 類 似 于C++， 因 而C++程 序 員 是 非 常 熟 悉 的。 從 某 种 意 義 上 講，Java語 言 是C及C++語 言 的 一 個 變 种， 因 此，C++程 序 員 可 以 很 快 就 掌 握Java編 程 技 術。 2. Java摒 棄 了C++中 容 易 引 發 程 序 錯 誤 的 地 方， 如 指 針 和 內 存 管 理。 3. Java提 供了 丰 富 的 類 庫。
1.2.2 面 向 對 象
面 向 對 象 可 以 說 是Java最 重 要 的 特 性。Java語 言 的 設 計 完 全 是 面 向 對 象 的， 它 不 支 持 類 似C語 言 那 樣 的 面 向 過 程 的 程 序 設 計 技 術。Java支 持 靜 態 和 動 態 風 格 的 代
碼 繼 承 及 重 用。 單 從 面 向 對 象 的 特 性 來 看，Java類 似 于SmallTalk， 但 其 它 特 性、 尤 其 是 适 用 于 分 布 式 計 算 環 境 的 特 性 遠 遠 超 越 了SmallTalk。
1.2.3 分 布 式
Java包 括 一 個 支 持HTTP和FTP等 基 于TCP/IP協 議 的 子 庫。 因 此，Java應 用 程 序 可 憑 借URL打 開 并 訪 問 网 絡 上 的 對 象， 其 訪 問 方 式 与 訪 問 本 地 文 件 系 統 几 乎 完 全 相 同。 為 分 布 環 境 尤 其 是Internet提 供 動 態 內 容 無 疑 是 一 項 非 常 宏 偉 的 任 務， 但Java的 語 法 特 性 卻 使 我 們 很 容 易 地 實 現 這 項 目 標。
1.2.4 健 壯
Java致 力 于 檢 查 程 序 在 編 譯 和 運 行 時 的 錯 誤。 類 型 檢 查 幫 助 檢 查 出 許 多 開 發 早 期 出 現 的 錯 誤。Java自 已 操 縱 內 存 減 少 了 內 存 出 錯 的 可 能 性。Java還 實 現 了 真 數 組， 避 免 了 覆 蓋 數 据 的 可 能。 這 些 功 能 特 征 大 大 縮 短 了 開 發Java應 用 程 序 的 周 期。 Java提 供Null指 針 檢 測 數 組 邊 界 檢 測 异 常 出 口 字 節 代 碼 校 驗
1.2.5 結 构 中 立
另 外， 為 了 建
立Java作 為 网 絡 的 一 個 整 体，Java將 它 的 程 序 編 譯 成 一 种 結 构 中 立 的 中 間 文 件 格 式。 只 要 有Java運 行 系 統 的 机 器 都 能 執 行 這 种 中 間 代 碼。 現 在，Java運 行 系 統 有Solaris2.4(SPARC),Win32系 統(Windows95和Windows NT)等. Java源 程 序 被 編 譯 成 一 种 高 層 次 的 与 机 器 無 關 的byte-code格 式 語 言， 這 种 語 言 被 設 計 在 虛 擬 机 上 運 行， 由 机 器 相 關 的 運 行 調 試 器 實 現 執 行。
1.2.6 安 全
Java的 安 全 性 可 從 兩 個 方 面 得 到 保 証。 一 方 面， 在Java語 言 里， 象 指 針 和 釋 放 內 存 等C++功 能 被 刪 除， 避 免 了 非 法 內 存 操 作。 另 一 方 面， 當Java用 來 創 建 瀏 覽 器 時， 語 言 功 能 和 一 些 瀏 覽 器 本 身 提 供 的 功 能 結 合 起 來， 使 它 更 安 全。 Java語 言 在 你 的 机 器 上 執 行 前， 要 經 過 很 多 次 的 測 試。 它 經 過 代 碼 校 驗， 檢 查 代 碼 段 的 格 式， 檢 測 指 針 操 作， 對 象 操 作 是 否 過 分 以 及 試 圖 改 變 一 個 對 象 的 類 型。
1.2.6.1 Byte-code校 驗
如 果byte-code通 過 代 碼 校 驗，
沒 有 返 回 錯 誤， 我 們 可 知 道： 代 碼 沒 有 堆 棧 上 溢 出 和 下 溢 出 所 有 操 作 代 碼 參 數 類 型 都 是 正 确 的 沒 有 發 生 非 法 數 据 轉 換， 如 將 整 數 轉 換 成 指 針。 訪 問 對 象 操 作 是 合 法 的
1.2.6.2 類 裝 載
Class Loader通 過 將 本 机 類 与 网 絡 資 源 類 的 名 稱 分 開， 來 保 持 安 全 性。 因 為 調 入 類 時 總 要 經 過 檢 查， 這 樣 避 免 了 特 洛 伊 木 馬 現 象 的 出 現。 從 网 絡 上 下 載 的 類 被 調 進 一 個 与 源 相 關 的 私 有 的 名 字 域。 當 一 個 私 有 類 訪 問 另 一 個 類 時，build-in(本 机 類)首 先 被 檢 查， 然 后 檢 查 相 關 的 類。 這 樣 就 避 免 了 破 坏 本 机 類 情 況 的 出 現。
1.2.7 可 移 植 的
同 体 系 結 构 無 關 的 特 性 使 得Java應 用 程 序 可 以 在 配 備 了Java解 釋 器 和 運 行 環 境 的 任 何 計 算 机 系 統 上 運 行， 這 成 為Java應 用 軟 件 便 于 移 植 的 良 好 基礎。 但 僅 僅 如 此 還 不 夠。 如 果 基 本 數 据 類 型 設 計 依 賴 于 具 体 實 現， 也 將 為 程 序 的 移 植 帶 來 很 大 不 便。 例 如 在Windows 3.1中 整
數(Integer)為16bits， 在Windows 95中 整 數 為32bits， 在DEC Alpha中 整 數 為64bits， 在Intel 486中 為32bits。 通 過 定 義 獨 立 于 平 台 的 基 本 數 据 類 型 及 其 運 算，Java數 据 得 以 在 任 何 硬 件 平 台 上 保 持 一 致。Java語 言 的 基 本 數 据 類 型 及 其 表 示 方 式 如 下： byte 8-bit 二 進 制 補 碼 short 16-bit 二 進 制 補 碼 int 32-bit 二 進 制 補 碼 long 64-bit 二 進 制 補 碼 float 32-bit IEEE 754浮點 數 double 32-bit IEEE 754浮點 數 char 16-bit Unicode字 符
在 任 何Java解 釋 器 中， 數 据 類 型 都 是 依 据 以 上 標 准 具 体 實 現 的。 因 為 几 乎 目 前 使 用 的 所 有CPU都 能 支 持 以 上 數 据 類 型、8∼64位 整 數 格 式 的 補 碼 運 算 和 單/雙 精 度浮點 運 算。 Java編 譯 器 本 身 就 是 用Java語 言 編 寫 的。Java運 算 系 統 的 編 制 依 据POSIX方 便 移 植 的 限 制， 用ANSI C語 言 寫 成。Java語 言 規 范 中 也 沒 有 任 何"同 具 体 實 現 相 關"的 內 容。
1.2.8 解 釋 的
Java解 釋 器(運 行 系 統) 直 接 運 行 目 標 代 碼 指 令。 鏈 接 程 序 通 常 比 編 譯 程 序 所 需 資
源 少， 所 以 程 序 員 可 以 在 創 建 源 程 序 上 花 上 更 多 的 時 間。
1.2.9 高 性 能
如 果 解 釋 器 速 度 不 慢，Java可 以 在 運 行 時 直 接 將 目 標 代 碼 翻 譯 成 机 器 指 令。Sun用 直 接 解 釋 器 一 秒 鐘 內 可 調 用300,000個 過 程。 翻 譯 目 標 代 碼 的 速 度 与C/C++的 性 能 沒 什 么 區 別。
1.2.10 多 線 程
Java提 供 的 多 線 程 功 能 使 得 在 一 個 程 序 里 可 同 時 執 行 多 個 小 任 務。 線 程 － － 有 時 也 稱 小 進 程 － － 是 一 個 大 進 程 里 分 出 來 的 小 的 獨 立 的 進 程。 因 為Java實 現 的 多 線 程 技 術， 所 以 比C和C++更 鍵 壯。 多 線 程 帶 來 的 更 大 的 好 處 是 更 好 的 交 互 性 能 和 實 時 控 制 性 能。 當 然 實 時 控 制 性 能 還 取 決 于 系 統 本 身(UNIX,Windows,Macintosh等)， 在 開 發 難 易 程 度 和 性 能 上 都 比 單 線 程 要 好。 任 何 用 過 當 前 瀏 覽 器 的 人， 都 感 覺 為 調 一 副 圖 片 而 等 待 是 一 件 很 煩 惱 的 事 情。 在Java里， 你 可 用 一 個 單 線 程 來 調 一 副 圖 片， 而 你 可 以 訪 問HTML里 的 其 它 信 息 而 不 必 等
它。
1.2.11 動 態
Java的 動 態 特 性 是 其 面 向 對 象 設 計 方 法 的 擴 展。 它 允 許 程 序 動 態 地 裝 入 運 行 過 程 中 所 需 要 的 類， 這 是C++語 言 進 行 面 向 對 象 程 序 設 計 所 無 法 實 現 的。 在C++程 序 設 計 過 程 中， 每 當 在 類 中 增 加 一 個 實 例 變 量 或 一 种 成 員 函 數 后， 引 用 該 類 的 所 有 子 類 都 必 須 重 新 編 譯， 否 則將 導 致 程 序 崩 潰。Java從 如 下 几 方 面 采 取 措 施 來 解 決 這 個 問 題。Java編 譯 器 不 是 將 對 實 例 變 量 和 成 員 函 數 的 引 用 編 譯 為 數 值 引 用， 而 是 將 符 號 引 用 信 息 在 字 節 碼 中 保 存 下 傳 遞 給 解 釋 器， 再 由 解 釋 器 在 完 成 動 態 連 接 類 后， 將 符 號 引 用 信 息 轉 換 為 數 值 偏 移 量。 這 樣， 一 個 在 存 儲 器 生 成 的 對 象 不 在 編 譯 過 程 中 決 定， 而 是 延 遲 到 運 行 時 由 解 釋 器 确 定 的。 這 樣， 對 類 中 的 變 量 和 方 法 進 行 更 新 時 就 不 至 于 影 響 現 存 的 代 碼。 解 釋 執 行 字 節 碼 時， 這 种 符 號 信 息 的 查 找 和 轉 換 過 程 僅 在 一 個 新 的 名 字 出 現 時 才 進 行 一 次， 隨
后 代 碼 便 可 以 全 速 執 行。 在 運 行 時 确 定 引 用 的 好 處 是 可 以 使 用 已 被 更 新 的 類， 而 不 必 擔 心 會 影 響 原 有 的 代 碼。 如 果 程 序 連 接 了 网 絡 中 另 一 系 統 中 的 某 一 類， 該 類 的 所 有 者 也 可 以 自 由 地 對 該 類 進 行 更 新， 而 不 會 使 任 何 引 用 該 類 的 程 序 崩 潰。 Java還 簡 化 了 使 用 一 個 升 級 的 或 全 新 的 協 議 的 方 法。 如 果 你 的 系 統 運 行Java程 序 時 遇 到 了 不 知 怎 樣 處 理 的 程 序， 沒 關 系，Java能 自 動 下 載 你 所 需 要 的 功 能 程 序。
1.3 与C和C++語言的异同
Java提 供 了 一 個 功 能 強 大 語 言 的 所 有 功 能， 但 几 乎 沒 有 一 點 含 混 特 征。C++安 全 性 不 好， 但C和C++還 是 被 大 家 所 接 受， 所 以Java設 計 成C++形 式， 讓 大 家 很 容 易 學 習。Java去 掉 了C++語 言 的 許 多 功 能， 讓Java的 語 言 功 能 很 精 煉， 并 增 加 了 一 些 很 有 用 的 功 能， Java去 掉 了 以 下 几 個C和C++功 能 和 特 征： 指 針 運 算 結 构 typedefs #define 需 要 釋 放 內 存 全 局 變 量 的 定 義 這 些 功 能 都 是 很 容 易 引 起 錯
誤 的 地 方。
1.4 Java的應用簡介
1.4.1 Web瀏 覽
Web瀏 覽 是 現 在 國 際 网 甚 至 局 域 网 的 主 要 使 用 方 式。 文 檔 能 很 容 易 地 顯 示 文 本 和 各 种 圖 片， 他 還 能 提 供 超 文 本 鏈 接。 這 樣 瀏 覽 器 調 用HTML語 言 寫 的 文 檔，HTML/WWW瀏 覽 器 技 術 只 限 于 文 本 和 圖 象。 如 果 你 想 播 放 一 种 聲 音 或 運 行 一 個 演 示 程 序， 你 不 得 不 下 載 那 個 文 件 并 用 你 本 机 上 的 能 理 解 和 運 行 那 個 文 件 格 式 的 程 序 來 播 放 它。 Java程 序 和 它 的 瀏 覽 器HotJava， 提 供 了 可 讓 你 的 瀏 覽 器 運 行 程 序 的 方 法。 你 能 從 你 的 瀏 覽 器 里 直 接 播 放 聲 音。 你 還 能 播 放 頁 面 里 的 動 畫。Java還 能 告 訴 你 的 瀏 覽 器 怎 樣 處 理 新 的 類 型 文 件。 當 我 們 能 在2400 baud線 上 傳 輸 視 頻 圖 象 時，HotJava將 能 顯 示 這 些 視 頻。
1.4.2 网 絡 應 用 系 統
Java是 一 种 与 平 台 無 關 的 語 言， 因 此 用Java開 發 的 网 絡 應 用 系 統 可 以 在 各 种 平 台 上 運 行， 大 大 增 加 了 開 發 效 率， 減 少 重
复 勞 動。 而 且，Java集 成 的 网 絡 功 能 部 分 有 利 于 開 發 网 絡 應 用 系 統。
本章小結：
1.Java的 產 生 与 流 行 是 當 今internet發 展 的 客 觀 要 求 2.java是 一 門 各 方 面 性 能 都 很 好 的 編 程 語 言， 它 的 基 本 特 點 是 簡 單、 面 象 對 象、 分 布 式、 解 釋 的、健 壯 的、 安 全 的、 結 构 中 立 的、 可 移 植 的、 性 能 很 优 异 的、 多 線 程 的、 動 態 的 十 分 适 合 在internet環 境 上 開 發 應 用 系 統。 3.java可 以 制 作 大 部 分 网 絡 應 用 程 序 系 統， 而 且 与 當 今 流 行 的WWW瀏 覽 器 結 合 得 很 好
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