浅谈Java特性

学习Java记录下此时的体会与总结。结合Java体系结构、JVM原理和JDK源码，谈谈我对Java的理解及其特性的分析。

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Java语言特性

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SUN公司对Java的描述：

“Java is a simple，object-oriented, distributed,
interpreted, robust, secure, architecture neutral, portable,
high-performance, multihreaded, and dynamic language”.

Java语言最初是面向嵌入式系统开发的语言，其主要是为了满足“一次编译，到处运行”的需求。众所周知，Java具有健壮性、安全性、平台无关性、可移植性、面向对象等特性。随着网络技术的发展，分布式的大量应用，Java语言逐渐发展出面向网络的特性。

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简易性

较之C/C++，Java简单且好用，它抛弃了指针、操作符重载、类多继承、自动强制类型转换。

不支持操作符重载

• Java中仅有的两个操作符重载为String的+ 和+=

查看String的注释，发现Java为其提供特殊支持，+操作会转化为StringBuilder或StringBuffer，调用append方法完成。

 * The Java language provides special support for the string
 * concatenation operator ( + ), and for conversion of
 * other objects to strings. String concatenation is implemented
 * through the {@code StringBuilder}(or {@code StringBuffer})
 * class and its {@code append} method.

不支持指针

• Java没有显式地使用指针
• JVM由C++实现，其操作可能涉及指针操作
• JVM调用native方法可能涉及指针操作

不支持类的多继承

• 此处放到面向对象特性讲

不支持自动强制类型转换

• 使用强制类型转换的时候要加上强制类型转换符（）
• 自动类型转换：类型要兼容且目标类型要大于源类型
• boolean不允许任何类型的转换
• 类数据类型不允许转换（同族可以）

boolean类型较为特殊

• 编译成字节码时用int或byte表示
• JVM中，0表示false；非零表示true；
• boolean用int操作
• boolean数组用byte数组访问

int i = 0;
char c = 'a';
int x = c;//使用自动类型转换
byte b1 = i;//使用自动强制类型转换，错误
byte b2 = (byte)i;//使用显式强制类型转换，正确

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面向对象

说到面向对象，不得不说其三大特性：继承、封装和多态。其作用如复用性、耦合性在此不再赘述。

继承

• Java支持类的单继承
• Java支持接口的多继承，Java集合框架中许多体现
• 创建一个类若不显式指明继承关系，隐式继承自Object
• 使用extends关键字，自动得到基类中所有域和方法（包括私有，但无法访问）
• 基类包装在子类的内部，这解释为何先调用父类构造函数

多态

相同类型的引用变量，调用同一个方法呈现不同行为特征。

重载&重写

• 重载 静态分派
  静态、私有、实例构造器、父类方法会在解析阶段把符号引用转化为直接引用

• 重写 动态分派
  运行期根据实际类型方法执行分派
  本质把常量池中类方法的符号引用解析到不同的直接引用上

重写规则：两同两小一大

• 方法名，参数列表相同
• 返回类型和抛出异常小于父类
• 访问权限大于父类

封装

访问控制符

• 外部类：public default abstract final修饰
• 内部类：所有
• 局部内部类：相当于成员变量，无访问控制修饰符

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安全性&健壮性

内置于JVM的安全特性确保了Java语言的健壮性。但Java的分布式、面向网络特性会带来安全问题，Java安全模型是一种扩展的内置安全模型，侧重于保护用户避免来自网络的恶意代码的侵害。强化其了健壮性，故一起分析。

类装载器双亲委派模型

• 防止不可靠类代替信任类
• 通过包权限控制不可靠类的活动范围

class文件检验器

• 即类加载验证阶段，在此不赘述

内置于JVM的安全特性

• 类型安全的引用转换
• 自动垃圾回收
• 内存结构化访问
  1.无指针
  2.class文件里无内存布局信息
• 数组边界检查
• 对象引用检查：引用非空
• 异常的结构化处理

安全管理器及Java API

代码签名和认证

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平台无关性

平台无关性来自于JVM、Java语言、class文件、API的支持

JVM

• Java程序只需要与JVM交互，JVM通过API和主机交互
• 字节码指令集面向操作数栈而不是寄存器

Java语言

• 基本数据类型的值域和行为都是由语言自己定义的

class文件

• 8位字节为基础单位的二进制流
• 严格限制字节码存储格式，与JVM无关

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面向网络

Class文件

• 将程序分割为各个Class文件传输：动态连接与扩展特性
• 文件格式紧凑，8位字节为基础，便于传输

RMI

• 远程对象将会把自身的一个拷贝序列化后以Socket的形式传输给客户端

序列化

• 对象可以被表示为一个字节序列，便于存储和传输

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问题

面向网络：分布式传输性能、及安全问题
健壮性：垃圾收集器给内存管理和线程调度带来问题
平台无关性：API最小公分母问题
保密性：Java语言和class文件联系紧密，class文件包含过多信息；混淆器