Ctrl+K

面向对象

面向对象#

面向对象编程#

面向对象是将编程的粒度看作是一个个独立而又相互调用的对象。 对象之间消息的传递依靠对象提供的接口，也就是 public 方法 5Object-oriented programming https://en.wikipedia.org/wiki/Object-oriented_programming。

面向过程是将编程的粒度看作是一个个独立而又相互调用的函数。函数之间的消息传递依靠的是函数参数以及返回值。

这两种思想的差异在于解决问题时，我们是将原问题分解为一个个步骤还是一个个对象。

在现代大型分布式系统中，更加提倡使用面向资源编程的方式 1凤凰架构 http://icyfenix.cn/methodology/forward-msa/governance.html。 但这并不是说完全摒弃了面向对象编程方式，我们通常在服务间交互用 RESTful，服务内部继续使用 OOP。

编译单元#

编译单元是我们编写源文件的最小单位，一个编译单元对应一个 .java 文件。

在同一个编译单元中，只能有一个 public 类。

因此，外部世界只能通过这个唯一的 public 类 “接口” 来跟这个对象通信。

如果我们希望防止客户端程序员访问越界内容，则通过访问权限控制关键字 privated 声明是标准做法。

值得注意的是，在 Java 源码中，我们推荐使用 驼峰式命名：methodName、ClassName。

继承和组合#

在面向对象模型中，我们经常会遇到一些相似或相同的概念，我们希望能在学习之初将它们区分清楚。

父类 = 基类 = 超类；子类 = 继承类 = 导出类。

组合是指在一个类的内部直接实例化另一个类，属于套娃式的写法。 类之间的组合关系一般在运行期确定，而在编译期根本不知道应该调用哪一个类的方法。

继承是指在父类的基础上添加新的功能。 类间的继承关系一般在编译期就确定了，因此它并不如组合灵活，因此更推荐使用组合写法。

从可见性上来说，在组合关系中，类间的实现互相不可知，属于黑盒式代码； 而在继承关系中，子类可以看见父类的实现，属于白盒式代码。

Java 中所有的类都继承自 Object，我们将这种现象命名为 单根继承结构。 《Java 编程思想》指出，单根继承结构有利于垃圾回收器的实现，究其原因，未能找到官方说明。 个人猜测，若借鉴操作系统中父进程和子进程之间的关系，我们在 Object 对象中维护一个计数器。 每创建一个新对象，就将计数器 +1，在对象走完生命周期后，将计数器 -1。 若没有剩余的对象后，计数器应该为 0，这时回收 Object 对象就理所当然了。

多态和后期绑定#

想要理解多态和后期绑定，我们首先需要理解什么是绑定。 绑定（也叫调用）可以是指确定对象之间的调用关系，也可以是指确定某个方法的实参 6Late binding https://en.wikipedia.org/wiki/Late_binding 9Create a Resource Controller https://spring.io/guides/gs/rest-service/#_create_a_resource_controller。 后期绑定 = 动态绑定 = 动态链接；前期绑定 = 静态绑定。

按照绑定发生的时机来划分，可以分为前期绑定和后期绑定。 后期绑定是指调用发生的时机是运行期，前期绑定是指调用发生的时机在编译期。 面向对象编程语言通常会同时具备前期绑定和后期绑定的能力，而面向过程的编程语言通常只支持前期绑定。

前期绑定是指编译后的程序，会把所有的变量、表达式等存放在虚方法表（v-table）7Virtual method table https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_method_table 的固定位置。 而后期绑定是则无法根据现有信息确定，某个方法或某些变量和参数是否已经存放在了虚方法表中， 因此，不得已才在运行期查找是否存在某个方法或参数。

动态绑定是 Java 的默认行为，最直接的体现就是多态。多态是指我们用父类型的引用指向了子类的对象。 当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法 2Java 多态 https://www.runoob.com/java/java-polymorphism.html。 多态的特性提高了代码的扩展能力。

以上文字描述可能会显得有些枯燥，但理解原理对理解代码有很大帮助，示例代码参考 动态绑定。

容器和泛型#

在我们需要保存某些数据，又不知道需要存储多少数据，也不知道存多长时间，这时数组就不合适了。 我们非常需要一个在运行时计算容量、又能够自动管理的数据结构，幸运的是，Java 为我们提供了容器类。

为了应对现实世界中不同的数据类型，Java 也为我们准备了 List、Map、Set、Queue、Stack 等数据结构。

容器也被称为集合，容器中需要存放什么类型的数据，我们可以用泛型语法来声明。 借助 Java 自带的多态特性，泛型是类型安全的容器，它解决了向下转型带来的不安全问题。 因为用泛型语法的声明语句，在编译时，编译器会自动进行类型检查。如果是多态，它又会自动帮助我们类型转换。

对象的生命周期#

变量的存活期以花括号为边界。

{
    int x = 12;
    // Only x is avaliable
    {
        int q = 96;
        // Both x & q avaliable
    }
    // Only x is avaliable
    // q is "out of scope"
}

对象的生命周期并不受花括号限制，可以存活于作用域之外。

{
    String s = new String("a string");
} // End of scope

在花括号结束时，变量 s 就消失了，但是 s 指向的 String 对象仍然占据内存空间。 String 对象只要你需要，就会一直存在，直到没有指向该对象的引用时（可能是有一个计数器来记录有多少个指向该对象的引用），由垃圾回收器回收。

由 Java 创建的数据，可以存储在以下几个位置：

  • 寄存器：位于处理器内部，最快，但是数量有限。

  • 堆栈：位于 RAM 中，通过堆栈指针分配和释放空间，创建时知道生命周期。

  • 堆：位于 RAM 中，通用内存池，用于存储 Java 对象，不知道对象的生命周期。

  • 常量存储：位于程序代码内部，安全，且永远不会被改变。

    • 3流对象：对象转化为字节流，通常发送给另一台机器。4持久化对象：对象存放于磁盘上，JDBC 和 Hibernate 提供轻量级持久化支持。

  • 非 RAM 对象：存活于程序之外，程序结束后也可以存在，如流对象 3流对象：对象转化为字节流，通常发送给另一台机器。 和持久化对象 4持久化对象：对象存放于磁盘上，JDBC 和 Hibernate 提供轻量级持久化支持。。

如何实现更快的执行速度（C++ 是这样做的）：

  • 编译时确定对象的存储空间和声明周期（将对象置于堆栈或静态存储区域）

  • 优先考虑存储空间的分配和释放

  • 缺点：牺牲了灵活性（必须在编写程序时知道对象数量、生命周期、类型信息）

解决灵活性，牺牲执行速度（Java 是这样做的）：

  • 运行时确定对象数量、生命周期和类型信息（在堆(内存池)中动态地创建对象）

  • 需要大量时间在堆中分配存储空间

  • 垃圾回收器负责释放存储空间

备注

  • 在堆中分配空间的时间大于在堆栈中分配空间的时间

  • 在堆栈中分配和释放空间，只需要将栈顶指针向下或向上移动

  • 创建堆存储空间的时间依赖于存储机制的设计

异常处理#

异常是一种对象，它从错误地点被 “抛出”，并被专门设计用来处理特定类型错误的响应的异常处理器 “捕获”。

异常处理就像是与程序正常执行路径并行的、在错误发生时执行的另一条路径。 它是另一条完全分离的执行路径，所以它不会干扰正常的执行代码。

异常不能被忽略，所以它保证一定会在某处得到处理。

并发编程#

早期的并发实现通常是编写中断服务程序，由硬件中断触发主进程挂起。隐患是难度大、不能移植。

现在实现并发的思路是把大问题分成多个可独立运行的任务，每个任务占用一个线程，线程受 CPU 调度。 隐患是共享资源容易发生冲突和数据不一致性问题。

在程序中，这些彼此独立运行的部分称之为线程，上述概念被称为 “并发”。并发最常见的例子就是用户界面。

网络编程#

互联网之所以这么精彩，是因为全球每个人都可以参与其中。而 Java Web 作为技术支持，功不可没。 在互联网中，一个最基本的需求就是通信。而只要涉及到网络编程，不可避免地就要用到计算机网络的知识。 只有遵循各种各样的协议，才能顺畅地完成通信。

Web 是一个巨型 客户端-服务器 系统。 服务器是分发信息的软件，它存储了大量用于信息，分布于世界各地。 客户端是驻留在用户机器上的软件，用于和服务器通信，这是普通用户能接触到的最近的设备。

而在网络模型中，我们需要考虑事务处理、最小化延迟、以及数据一致性等问题。 当然，现在有很多工具和中间件可以帮助我们解决这些问题。

由于网络编程涉及到两个端点，客户端和服务端。因此，我们自然而然地将开发工作分为客户端编程和服务端编程。 客户端编程（也叫 前端开发）是指使用浏览器支持的语言（如 JavaScript）编写运行在客户端上的软件。 服务端编程（也叫 后端开发）是指使用服务器支持的语言（如 Java、C++）编写运行在服务端上的软件。

当我们编写完程序，最后一步就是将代码 封装 起来，做成压缩包。这个压缩包通常是 .jar 或 .war 格式。 .jar 包是 Java 应用程序打的包，包含类和一些相关资源，可供其他人调用。 .war 包是 Java Web 打的包，包含一个网站的所有内容（.class 文件、依赖包、配置文件、.html 文件等）。 因此，可以将一个 .war 包理解为一个 Web 项目 8jar 包和 war 包的介绍与区别 https://developer.aliyun.com/article/634962。

Hello, World!#

首先配置 CLASSPATH 以显式声明搜索路径，搜索类库的完整路径为 %CLASSPATH%\{import后面的路径}。

public class HelloDate {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, it's: ");
        System.out.println(new Date());
    }
}
目录