RUS / ENG

01 / Учебник по Java

Thinking in Java, 2nd edition, Revision 11

Хотя он основывается на C++, Java более “чистый” объектно-ориентированный язык.

И C++ и Java гибридные языки, но разработчики Java почувствовали, что гибридизация не так важна, как в случае C++. Гибридные языки позволяют различные стили программирования; причина гибридизации C++ в обратной совместимости с языком C. Поэтому C++ является расширением языка C, он включает много нежелательных особенностей этого языка, которые могут сделать некоторые аспекты C++ чрезмерно запутанными.

Язык Java предполагает, что вы хотите заниматься только объектно-ориентированным программированием. Это значит, что прежде чем вы сможете начать, вы должны продвинуть свой разум в объектно-ориентированный мир (если вы еще не там). Польза от этого начального достижения - это способность программировать на языке, который проще для изучения и использования, чем многие другие ООП языки. В этой главе вы увидите основные компоненты Java программы, и мы выучим, что все в Java - это объекты, даже Java программа.

Каждый язык программирования вкладывает совой собственный смысл в управление данными. Иногда программисты должны постоянно осознавать, какого типа управление происходит. Управляете ли вы объектом напрямую, или вы имеете дело с определенного рода непрямым представлением (указатель в C и C++), которое должно трактоваться в специальном синтаксисе?

Все это упрощено в Java. Вы трактуете все как объекты, так что здесь однородный синтаксис, который вы используете везде. Хотя вы трактуете все, как объекты, идентификатор, которым вы манипулируете, на самом деле является “ссылкой” на объект [20]. Вы можете вообразить эту сцену, как телевизор (объект) с вашим пультом дистанционного управление (ссылка). Столько, сколько вы держите эту ссылку, вы имеете связь с телевизором, но когда что-то говорит: “измените канал” или “уменьшите звук”, то, чем вы манипулируете, это ссылка, которая производит модификацию объекта. Если вы хотите ходить по комнате и все равно хотите управлять телевизором, вы берете пульт/ссылку с собой, но не телевизор.

Также пульт дистанционного управления может остаться без телевизора. Таким образом, если вы просто имеете ссылку, это не значит, что она связана с объектом. Так, если вы хотите иметь слово или предложение, вы создаете ссылку String:

String s;

Но здесь вы создаете только ссылку, а не объект. Если вы решите послать сообщение для s в этом месте, то вы получите ошибку (времени выполнения), потому что s ни к чему не присоединено (здесь нет телевизора). Безопасная практика, поэтому, всегда инициализировать ссылку, когда вы создаете ее:

String s = "asdf";

Однако здесь использована специальная особенность Java: строки могут быть инициализированы текстом в кавычках. Обычно, вы должны использовать более общий тип инициализации для объектов.

Когда вы создаете ссылку, вы хотите соединить ее с новым объектом. Вы делаете это, в общем случае, с помощью ключевого слова new. new говорит: “Создать один новый экземпляр этого объекта”. В приведенном выше примере вы можете сказать:

String s = new String("asdf");

Это значит не только “Создать мне новый String”, но это также дает информацию о том, как создать String, указывая инициализирующую строку.

Конечно, String - это не только существующий тип. Java пришла с полноценными готовыми типами. Что более важно, так это то, что вы можете создать свои собственные типы. Фактически, это основной род деятельность при программировании на Java, и это то, что вы будите учиться делать в оставшейся части книги.

Полезно показать некоторые аспекты тог, как размещаются вещи во время работы программы, особенно, как распределяется память. Есть шесть разных вещей для хранения данных:

1. Регистры. Это самое быстрое хранилище, потому что оно существует в месте, отличном от других хранилищ: внутри процессора. Однако число регистров сильно ограничено, так что регистры резервируются компилятором в соответствии с его требованиями. Вы не имеете прямого контроля, и при этом вы не видите никакого свидетельства в вашей программе, что регистры вообще существуют.
2. Стек. Он расположен в области обычной RAM (память произвольного доступа - random-access memory), но имеет прямую поддержку процессора через указатель стека. Указатель стека перемещается вниз при создании новой памяти, и перемещается вверх при освобождении памяти. Это чрезвычайно быстрый и эффективный способ для выделения хранилища, второй после регистров. Компилятор Java должен знать во время создания программы точный размер и продолжительность жизни всех данных, которые хранятся в стеке, потому что он должен генерировать код для перемещения указателя стека вверх и вниз. Это ограничение сказывается на гибкости ваших программ, так что пока хранилище Java существует в стеке — обычно, для ссылок на объекты — объекты Java не помещаются в стек.
3. Куча. Это пул памяти общего назначения (также в области RAM), где живут объекты Java. Главная прелесть кучи, в отличие от стека, в том, что компилятору нет необходимости знать, как много места необходимо выделить из кучи для хранилища или как долго это хранилище будет оставаться в куче. Поэтому, большой плюс для гибкости при создании хранилища в куче. Когда бы вам ни понадобилось создавать объект, вы просто пишите код для его создания, используя new, а когда такой код выполняется, хранилище выделяется в куче. Конечно, вы платите за эту гибкость: это занимает больше времени при выделении хранилища в куче, чем при выделении хранилища в стеке (если бы вы могли создать объект в стеке в Java, как вы это можете в C++).
4. Статическое хранилище. “Статическое” здесь используется в смысле “в фиксированном месте” (хотя это тоже в RAM). Статическое хранилище содержит данные, которые доступны в течение всего времени выполнения программы. Вы можете использовать ключевое слово static, чтобы указать, что определенный элемент объекта - статический, но Java объект никогда не помещается в статическое хранилище.
5. Хранилище констант. Константные значения часто помещаются прямо в код программы, что является безопасным, так как они никогда не могут измениться. Иногда константы огораживают себя так, что они могут быть по выбору помещены в память только для чтения (ROM).
6. Не RAM хранилище. Если данные живут полностью вне программы, они могут существовать, пока программа не работает, вне управления программы. Два основных примера - это потоковые объекты, в которых объекты переведены в поток байтов, обычно для посылки на другую машину, и объекты представления, в которых объекты помещаются на диск, так что они сохраняют свое состояние, даже когда программа завершена. Фокус этих типов хранилищ в переводи объектов во что-то, что может существовать на другом носителе, и даже могут быть воскрешены в обычный объект в RAM, когда необходимо. Java обеспечивает поддержку для легковесной живучести, и будущие версии Java могут предлагать более полное решение для живучести.

Есть группа типов, имеющих особое обращение; вы можете думать о них, как о “примитивных” типах, которые вы достаточно часто используете в вашем программировании. Причина специального использования в том, что создание объектов с помощью new —особенно маленьких, простые переменных — не очень существенно, поскольку new помещает объекты в кучу. Для этих типов Java возвращается к подходу, принятому в C и C++. Так что, вместо создания переменной с использованием new, “автоматические” переменные создаются не по ссылке. Переменная хранит значение, и оно помещается в стек, так как это более эффективно.

Java определяет размер каждого примитивного типа. Размеры не меняются при переходе от одной архитектуры машины к другой, как это сделано во многих языках. Этот размер инвариантен - это причина того, что программирование на Java так переносимо.

Все числовые типы знаковые, так что не ищите беззнаковые типы.

Размер boolean типов точно не определено; только указано, что они способны принимать литерные значения true или false.

Примитивные типы данных также имеют классы “оболочки” для них. Это означает, что если вы хотите создать не примитивный объект в куче для представления примитивного типа, вы используете ассоциированную оболочку. Например:

char c = 'x';
Character C = new Character(c);

Или вы также моги использовать:

Character C = new Character('x');

Обоснования для этого действия будет дано в последующих главах.