跳入JAVA 透明 译 我看到，很多人在问：我是否应该学习JAVA；我看到，很多人在问：JAVA和C++哪个更好？  我想我没有资格回答这些问题。但我想CUJ有资格。本文出自CUJ的import.java.*专栏 ――以CUJ而开设JAVA专栏，这本身已经证明广大C++程序员对JAVA的重视程度。究竟哪个好？好在何处？是否应该学？应该怎样学？应该学什么？……太多的问题。希望本文能起抛砖引玉之效。希望本文的读者能亲自看看这些专家指点，从而形成自己的判断。  本文作者Chuck Allison对程序设计有丰富的经验，并且有多年使用C++的历史。而我也是一个C++的狂热爱好者。因此，我想这篇文章应该很对你――C++开发者――的胃口。 一次JAVA旅游的质量取决于本次旅游的向导。我们是幸运的，Chuck Allison是一个经验丰富的向导，无论对于C++还是对于JAVA都是。 --------------------------------------------------------------------------------  再一次向你问好。“import java.*”欢迎你们――C/C++程序员们――来学习JAVA。在你以前的案例中，你可能有很多理由想要这样做。JAVA远不止是一种增强WEB页面的机制。它是一种用途广泛的面向对象程序设计语言，它建立在对软件工程工业的许多需求之上。当你开始学习JAVA之后，你将成为一个更好的C/C++程序员，因为JAVA的语法与C++非常相似。并且，如果你是一个喜欢面向对象编程原则的C++程序员，你将感到象是回到了自己的家。就如同很多C程序员选择了C++一样，许多C++程序员正在寻找自然转向JAVA的途径。  我将分析JAVA所有的特征：语言、库、以及思想，但是从C/C++的视角。这意味着我不是一个JAVA的盲目信仰者（可能是一个狂热爱好者，但不是一个盲目信仰者:-)）。实际上，我对C++的掌握和爱好可能在某些时候让我偏向另一个方向。这也意味着我将可能做一些坏不堪言的事情：我将比较这两种语言并尝试说明一些有用的东西。在这篇文章中，我只提供对JAVA的一个大概的观察，而把具体的教学留在将来的部分中。但首先，我让你看一点背景。 关于“骗局”的一些话  在1984年与Apple MacIntosh的联系中，我第一次听到了“面向对象”这个术语。当我问“面向对象是什么意思”时，他们胡乱说了一通关于屏幕上的图形对象的话。这就是一个神话：图形化用户接口让某些东西变得面向对象。  在20世纪80年代中期，“面向对象”这个术语被滥用，以至于刺穿这个骗局唯一的方法就是：找到一种毫无疑义的面向对象编程语言并使用它。当我在1987年发现LISP时，我开始领悟面向对象的思想，并对“语言对封装、继承和多态的支持”有了第一手的经验。  在那一年的晚些时候，我参加了某个关系数据库管理系统（relational DBMS）厂商的现场销售演示会。我已经非常精通他们的产品，并且我是我们公司内的“专家”。在演示会的过程中我听到这样的说法：“<产品X>是面向对象的。”我跑到前面问那位演示者：“你说<产品X>是面向对象的，这是什么意思？”然后我在整个演示会中再也不说一句话。其后的讨论表明，<产品X>根本不是面向对象的――它只是他们经常说的一种东西：骗局。  你也许知道，70年代的时髦词汇是“结构化设计”，它最终在80年代的工业中得到了很好的应用；80年代的骗局是“面向对象”，而它正是今天的正统。那么，今天的骗局是什么？模式，我猜；以及，是的，JAVA。 基础 vs. 骗局  C++的声望在没有任何推销的情况下如此爆炸性的增长，这是件有趣的事。在1982年，C++的设计者Bjarn Stroustrup面临一个困难的选择：对“C with Classes”（后来被命名为C++）的用户的支持吞噬掉了他一大半的时间，但还没有足够的用户让他有资金成立一个正式机构。对于这种情况，Bjarne说：  “我看只有两种脱离困境的办法： 1. 停止支持C with Classes。 2. 开发一种更好的新语言，使它拥有足够多的用户，以获得足够的资金来支持和发展一个机构。当时我估计至少需要5000个工业用户。  第三种选择――通过推销（骗局）来增加用户数量――从来没有在我的脑海中出现过[1]。”  在1991年，C with Classes诞生后的第12年，C++的用户数量已经达到了四十万，而且这个数量每7.5个月就翻一番[2]。（一点点数学知识告诉我：如果这个增长率一直保持下去，到2000年时地球上的每个人都将是C++开发者――一个真正可怕的Y2K问题！）  因为没有计划周密的销售计划，而且，因为C++是如此“复杂的语言”（也许我们曾经听到过这种说法），我们可以相当有把握的说：C++只靠它的技术优势成为了面向对象开发工具的领袖。就和以前的C语言一样，C++从基础做起，它满足开发者的热情，它不断增强自己的能力以满足更多的需要。  但是，C++快速成长的故事与JAVA的故事没有任何相似之处。 JAVA人  在Bruce Eckel――著名的作者和教授――的JAVA公开讨论会上，他送给每个与会者一件T-shirt。当你穿上它时，在你的左胸上有一个图案：一个原始人正为生活而奔波。Bruce将这个人叫做“JAVA人”，因为他正代表着你和我和大多数现代计算机工业的从业者――我们正试图跟上JAVA的浪潮。稍微浏览一下JAVA库，你就会看到这个浪潮发展的速度。当太阳微系统公司（SUN）在1995年中期推出JDK（JAVA开发包）版本1.0时，它的库里有212个类和接口。其后1997年的1.1版有504个。现在的1.2版JDK库中有1592个类和接口（以及13635个方法），而且它还在beta测试阶段中！而且，好象几个新增加的语言特性（内嵌类、新的事件模型、Swing组件、可插入VM体系等等）还不足以让我们的脑子和手指忙乱似的，JAVA的每个版本还都会反对以前的许多类和方法――我们还必须忘掉他们。  美国公司在应用新技术方面都有略微保守的传统。我所工作过的三家大公司都只首先选用ANSI标准定义过的编程语言。这就是我在1978年我的第一份工作中仍然使用Fortran的原因。直到1986年，我才偷偷在我的工作中引入了C语言――C语言的标准化在几年之后才完成，但它当时已经有16年的历史、而且非常稳定。我第一次能正式在工作中使用C++是在1994年――在它被发明之后的第15年、公开之后的第9年、标准化之后的第5年。一般来说，IT公司只使用那些“得到验证的技术。”  那么，为什么几乎所有主要的软件厂商都不顾新的JAVA语言的不稳定性而飞快的提供了JAVA工具来跟上需要呢？为什么JAVA能对这么多通常谨小慎微的大公司造成如此的影响呢？相关的事件还包括：我在这个春天向一家非常保守的公司传授JAVA的知识，这样他们可以用JAVA来重写他们的国内记帐系统。这是为什么？  当然，答案很简单：Internet。当访问Internet已经成为家庭日常时，JAVA来了。“自由发布”当然没有错，但正是Internet让“自由发布”切实可行。添加applet的能力是无可争议的。applet让静态的页面活动起来，这从我国的CFO们手中诱惑出了无数的美圆。  所以，骗局――呃，我是指，推销――是答案中理所当然的一部分。在1996年我与Bjarn Stroustrup的一次会见中，我问他对“JAVA革命”有什么想法。他回答我：  “如果我没有兼容C语言的约束，我肯定也不会设计出JAVA这样的语言。可是，SUN能靠它获得如此多的美圆，这让我感到惊讶。这是不会被忘记的一课，并且这将是单个程序员、小公司和学院的恶兆。如果人们坚持要对C++和JAVA进行比较――看起来他们正在这样做――我建议他们看看D&E（The Design and Evolution of C++），看看C++为什么是现在这个样子，并考虑这两种语言在设计标准中的效果。C++和JAVA的差异不止是表面上的，并且不可能有哪个语言拥有所有的优点。[3] 牛肉在哪里？  推销可能可以吸引我们的注意力，但不能保证持续的成功。尽管JAVA革命仍在继续，但现在Javascript和GIF动画已经做了我们以前用applet做的大多数工作。JAVA获得持续的成功，那是因为在骗局的背后它有自己的价值。JAVA对程序员有吸引力，因为它是一种干净的、设计良好的软件开发工具，并且学习它不是“太困难”。JAVA对开发投资者有吸引力，因为它强调对象和包，还因为它的虚拟机体系，因为它支持可控的、划算的、（通常）安全的应用程序建造、发布途径。除了操作系统厂商之外，所有人都喜欢“编写一次，到处运行”的概念。而且JAVA对网络编程举世无双的支持让它在电子商务领域中获胜。让我们面对这样一个事实：JAVA很酷！  但是，不要就这样把你的C++编译器搁置起来。JAVA不可能做所有事。这也就是它支持JNI（JAVA固有接口）的原因。在运行速度确实重要的地方，C++仍然是胜利者（至少现在是）。而且，尽管SUN已经发布了嵌入式JAVA的规范，你仍然可以肯定：JAVA取代C作为嵌入式编程混合语言还需要一段时间。  另外，JAVA并不象你想象的那么容易学习。在我前面提到过的为某公司进行的教学的第四天，相当数量的学生带着疲惫的表情说：“伙计，这并不象我想象的那么容易！”（在我的记忆中，那天我们在谈论对象克隆、反射和I/O。）我想Larry O'Brien做出了最好的总结，他说：“说‘JAVA比C++简单’，就好象说‘2000年比珠穆朗玛峰短’一样。”JAVA是复杂的，但复杂的方式与C++不同。它是否真的更简单，这取决于你和你的需要。解决实际问题从来不会容易，不管你使用什么工具。 缺少了什么？  JAVA来自Oak，一种剥除了C++的一些特性以用于嵌入式系统的语言。虽然你现在从JDK里得到的JAVA比Oak大（并且不再适用于嵌入式应用），但JAVA还是不支持C++的下列特性：  显式指针和引用  delete运算符  析构子  默认参数  模板  全局函数和数据  局部静态数据  宏  算符重载  多继承  声明和定义分离  前两个条目看起来似乎是JAVA的一个大卖点。指针是最难掌握的概念之一，而“赶走指针”正是C/C++从业者共同的愿望。但是，你仍然必须理解“间接使用”的基础，否则你还是无法使用JAVA的对象（那么你也就无法使用JAVA了）。所有的JAVA对象都是动态的，并且存在于堆空间中。你使用new运算符来创建一个JAVA对象。 Foo f = new Foo();  f实际上还是一个指针，它指向堆空间中真正的Foo对象，但你只能把f作为访问对象的工具来使用；比如说，你不能对f做算术运算。为了让事情对我们这些C/C++程序员更简单，我们需要用“指针”或“引用”之外的一个术语来表示f。“句柄”看起来是个不错的术语。然后，为了访问一个类成员，你可以在句柄上使用普通的成员选择算符，例如f.x。如果你把一个对象当作参数传递给一个函数，实际上是句柄的一个拷贝被传递。就象C一样，所有的参数都是按值传递的，所以JAVA没有与C++的引用等价的东西。  这意味着你不能写一个函数来有效的交换它的两个参数，但函数可以修改参数对象的数据成员。举个例子，假设我定义了Foo类，它有一个int型成员x： class Foo {     public int x; }  那么下列的swap函数将交换其参数对象的x成员值： public static void swap(Foo f1, Foo f2) {     int temp = f1.x;     f1.x = f2.x;     f2.x = temp; }  这样的行为和下列的C函数本质上是相同的： void swap(struct Foo* f1,     struct Foo* f2) {     int temp = f1->x;     f1->x = f2->x;     f2->x = temp; }  现在看看上面这个列表的第二项。什么？没有delete算符？多么不负责任！不，不是的。程序员不需要将使用过的内存返回到堆空间中，因为JAVA拥有垃圾收集机制，它将自动回收所有不被引用的存储空间。好消息是：你不必担心内存泄漏。坏消息是：你不会知道垃圾收集将在何时运行、哪些对象将在何时被回收。这使你不可能通过垃圾收集来控制资源的回收，这也就是JAVA没有析构子的原因之一。如果你希望在某个特定时间点释放某些资源，你必须显式释放。 有什么？  我们讲了那么多JAVA没有的东西。它拥有的是对类和对象的牢固的支持，以及一个特点丰富的库――这个库能满足你能想象到的任何编程任务。C++程序员在学习JAVA时将发现下列重要的项目：  所有东西都属于某个类。（记住，没有全局的东西。）  你不必担心内存泄漏。  字符按照Unicode编码。  异常不是可选的。（做好处理异常的准备吧。）  库支持线程和网络编程。  内建（基本）类型在所有平台上的大小都一样。  为了说明第一点，我在这里给出了一个完整的“交换”的程序： // Swap.java class Foo {     public int x; } public class Swap {     public static void swap(Foo f1, Foo f2) {         int temp = f1.x;         f1.x = f2.x;         f2.x = temp;     }     public static void     main(String[] args) {         Foo f1 = new Foo();         f1.x = 1;         Foo f2 = new Foo();         f2.x = 2;         swap(f1, f2);         System.out.println(f1.x);  // 2         System.out.println(f2.x);  // 1     } }  请注意，这里没有任何类似delete算符的东西。  正如这个列表所提到的，JAVA程序完全由类组成，每个类都包含字段（数据成员）和/或方法（成员函数）。这个简单的组织，再加上我将在以后的文章中介绍的方便的库包装机制，为大规模应用的管理提供了一种实用的规范。  为了使用JDK编译这个程序，我在命令行中做如下输入： C:> javac Swap.java  JAVA源代码的文件扩展名是.java。每个文件中必须至少有一个public类，这个类的名字必须与文件名（不包括.java）相同。javac命令为每个选定的.java文件生成一个.class文件。.class文件包含字节码，字节码将由你的JVM（JAVA虚拟机）来执行。java命令会装载JVM，并指示JVM开始执行.class文件――首先翻译main方法中的字节码，就象这样 C:> java Swap 2 1  Swap类自己不包含数据，并且它所有的方法都是static的，这意味着它们不需要一个Swap对象就可以执行（就象在C++里一样）。实际上，Swap类的存在只是提供一个地方来安置swap方法和main方法。System.out就是JAVA中等价于stdout的东西，而println方法将把参数转换成字符串然后输出。  一个真正工作的JAVA程序通常包括多个.class文件。当一个类需要调用其他类的服务时，JVM搜索后者相应的.class文件。因为JAVA中的每个函数都是某个类的方法，所以在一个程序中有多个main方法也不会造成冲突。实际上，通常我们会出于测试的目的在每个public类中都放一个main方法。不存在唯一的程序级的main方法也就意味着main方法不会返回什么结果给操作系统，但JAVA为这个目的提供了一个特殊的方法，类似于C的exit函数。  正是虚拟机体系给了JAVA“编写一次，到处运行”的可移植性。只要一个平台支持JVM，它就可以运行来自任何平台的字节码。但是，因为JVM是一个解释器，在与纯编译语言的比较中，它也表现出了速度上的劣势。为了部分的补偿这一点，JDK现在使用了“即时”（JIT）编译器，它在类第一次被装载时将字节码编译成固有代码。这样代码只需要被解释一次，而不是每次被调用时都需要解释。你还可以使用其他的商用JIT编译器和纯固有代码编译器。 总结  正如你能看到的，JAVA的语法几乎与C++完全一样――语句以分号结尾，大括号内的复合语句。但是请注意，类的定义不以分号结尾。此外，JAVA中没有struct关键字（这不会让任何人烦恼）。你还必须为每个字段或方法定义单独指定访问级（public/private/protected），这逼迫我们更多的敲打键盘。也许最大的文化冲突是格式化I/O 。比如说，JAVA没有等价于scanf或printf的东西，这使JAVA的命令行I/O成为了对潜在的C/C++移居者纯粹的打击。但是，这种命令行I/O在今天这个图形化用户界面的世界里变得越来越不重要，并且我在今后的文章中将展示JAVA的I/O包中的一些非常完善的特性。  这就是所有了吗？不，这只是我的系列文章的开头。我在第一部分里的目的是为这个系列做一些铺垫，并稍微吊吊你的胃口。在后续的部分中，我将从基本数据类型、运算符和控制结构（简单的材料）开始，对JAVA语言做深入的观察。如果你对这个主题的书感兴趣，你最好浏览CUJ网站（www.cuj.com）的“编辑角”，那里有一个“基本读物列表”。我推荐下列两本最好的书： 1. Arnold & Gosling. The Java Programming Language, Second Edition (Addison-Wesley, 1998)。由JAVA的发明者所著的一本庄重、简练的语言介绍。 2. Bruce Eckel. Thinking in Java (Prentice-Hall, 1998) 。市面上能买到的最友好、最全面的JAVA书籍。 请开始享受你的JAVA之旅吧。 参考书目 [1] Bjarne Stroustrup. The Design and Evolution of C++ (Addison-Wesley, 1994), p. 63. [2] Bjarne Stroustrup. The Design and Evolution of C++, p. 163-164. [3] Chuck Allison. "C++: The Making of a Standard," C/C++ Users Journal, October 1996.