面向对象编程语言Java

1.Java语言的发展

Java是Sun公司推出的Java程序语言和Java平台的总称。Java技术广泛用于PC、智能手机、超级计算机和互联网。Java由4部分组成：Java程序语言、Java文件格式、Java虚拟机(JVM)、Java应用程序接口(Java API)。Java程序语言具有学习简单、面向对象、解释性执行、跨平台应用、多线程编程等特点。

注意：JavaScript语言与Java语言没有关系，JavaScript是一个独立的编程语言。

2.Java跨平台工作原理

1)Java语言跨平台的特性

lava语言跨平台的基本原理是：不将源程序(.iava)直接编译成机器语言，因为这样就与硬件或软件平台相关了，而是将源程序编译为中间字节码文件(.class);然后再由不同平台的虚拟机对字节码进行2次翻译，虚拟机将字节码解释成具体平台上的机器指令，然后执行这些机器指令,从而实现了“一次编写，到处执行”的跨平台特性。同一个中间字节码文件(.class),不同的虚拟机会得到不同的机器指令(如Windows和Linux的机器指令不同),不同的执行效率，但是程序执行结果相同。

2)虚拟机与跨平台性

虚拟机不是一台真实的计算机，而是建立一个致作运行环施。使某些程序能在这个环境中运行，而不是在真实的机器上运行。简单地说，虚现机是一种由数体实现的计算环境。现在主流高级语言如Java、C#等，编译后的代码都是以学节码的形式在在，这些了节码程序最后都在虚拟机上运行。
虚拟机的优点是安全性和跨平台性。可执行程序在虚拟机环境中运行时，虚拟机可以随时对程序的危险行为(如缓冲区溢出、数据访回越界等)进行控制。跨平食性是指，只要平台安装了支持这一字节码标准的虚拟机，程序就可以在达个平台上不加修改地运行。Java语言号称“一次编写，到处运行”,就是因为各个平台上的Java虚职机统一支持Java字节码，所以用户感觉不到虚拟机底层平台的差异。
虚拟机最大的缺点是占用资源多，性能差，不适用于高性能计算和欧入式系统。

3)Java与C/C++语言执行方式的区别

Java与C执行方式的区别在于：第一，C语言是编泽执行的，编泽器与平台相失，编译生成的可执行文件与平台相关；第二，Java是解释执行的，编泽为中间码的编译器与平台无关，编译生成的中间码也与平台无关，中间码再由不同的虚拟机解释执行，虚拟机是与平台相关的，也就是说不同的平台需要不同的虚拟机。
编译性语言(如C/C++等)将源程序由特定平台的编译器，一次性编泽为平台相关的机器码，它的优点是执行速度快，缺点是无法跨平台。解释性语言(如Python、PHP、JavaScript等)使用特定的解释器，将程序一行一行解释为机器码，它的优点是可以跨平台，缺点是执行速度慢，容易暴露源程序；编泽十解释性语言(如)ava、C#等)整合了编泽语言与解释语言的优点，既保证了程序的跨平台，又保持了相对致好的执行性能。同时虚拟机又可以解决垃圾回收(回收不使用的内存空间)、安全性检查(如内存溢出)等传统语言头疼的问题。微软公司的.Net平台也采用这种工作方式。

3.面向对象程序设计的概念

面向对象的基本思想是使用对象、类、方法、接口、消息等基本概念进行程序设计。

1)对象(Object)

对象是程序中事物的描述，世间万事万物都是对象，如学生、苹果等。对象名是对象的唯一标志，如学号可作为每个学生对象的标识。在Java语言中，对象的状态用属性进行定义；对象的行为用方法进行操作。简单地说，对象=属性十方法，属性用于描述对象的状态(如姓名、专业等);方法是一段程序代码，用来描述对象的行为(如选课、活动等);对象之间通过消息进行联系，消息用来请求对象执行某一处理，或者回答某些要求。需要改变对象的状态时，可以由其他对象向该对象发送消息。程序就是若干对象的集合。

2)类(Class)

类是具有共同属性和共同行为的一组对象，任何对象都隶属于某个类。使用类生成对象的过程称为实例化。例如，苹果、梨、橘子等对象都属于水果类。类的用途是封装复杂性。Java语言中的类可视为提供某种功能的程序模块，它类似C语言中的函数，类库则类似于C语言的函数库。不同之处在于类是面向对象的，而C语言没有对象的概念。

3)属性

属性是用来描述对象静态特征的一组数据。例如，汽车的颜色、型号、生产厂家等；学生的姓名、学号、性别、专业等。

4)方法

方法是一种操作，它是对象动态特征(行为)的描述。每一个方法确定对象的一种行为或功能。例如，汽车的行驶、转弯、停车等动作，可分别用move()、rotate()、stop()等方法来描述。方法与函数本质上是一回事，这两个名词没有严格区分。函数是程序设计层面的术语，而方法是软件设计层面的术语。

4.Java程序的结构

Java程序设计从类开始，类的程序结构由类说明和类体两部分组成。类说明部分由关键字class与类名组成；类体是类声明中花括号所包括的全部内容，它由数据成员(属性)和成员方法(方法)两部分组成。数据成员描述对象的属性；成员方法描述对象的行为或动作，每一个成员方法确定一个功能或操作。
例：编制Java程序，向控制台输出“hello,world”。源代码如下：

//文件名：helloworld.java        //1:Java程序注释，helloworld为文件名

Package mypack;        //2:Package是关键字，代表目录，mypack是包名

public class helloworld        //3:类声明，public class是关键字，helloworld是类名

{        //4:类体开始

        public static void main(String args[])        //s:方法声明

        {        //6:方法开始

        System.out.println("hello,world");        //7:方法(输出字符串)

        }        //8:方法结束

}        //9:类体结束

第2行，在Java中，类多了就用“包”(Package)来管理，包与存放目录一一对应。例如，Swing就是一个Java程序图形用户界面的开发工具包。
第3行，关键字public声明该类为公有类。关键字class声明一个类，标识符helloworld是主类名，用来标志这个类的引用。在Java程序中，主类名必须与文件名一致。
第5行，关键字public声明该方法为公有类。关键字atatie声明这个方法是静态的。关键字void说明main()方法没有返回值。标识符main()是主方法名，每个Java程序必须有且只能有一个主方法，而且名字必须是mainO,它是程序执行的入口，它的功能与C语音的主函数main()相同。关键字String args[]表示这个方法接收的参数是数组([]表示数组)。String是一个类名，其对象是字符串。参数args是数值名。
第7行，关键字System是类名，out是输出对象，Print是方法。这个语句的含义是；利用System类下的，out对象的.println()方法，在控制台输出字符串“Hello,World!”。
例：编制Java程序，计算从1+2+3+…+100的累加和。源代码如下：
//文件名：Sum.java        //Java程序注释

public class Sum  {        //类声明；类体开始

public static void main(String[]args)  {        //方法声明

        int s = 0,i = 0;  {        //变量声明，并将变量s、1初始化为0

        for(i <= 100;i++)        //for循环，对变量i进行递增

                s+=i;  }        //对和s进行累加

        System.out.println("累加和为："+s):        //方法，输出提示信息和累加值

}  }        //方法结束；类体结束

5.面向对象程序设计的特征

1)封装

封装是把对象的属性和行为包装起来，对象只能通过已定义好的接口进行访问。简单地说，封装就是尽可能隐藏代码的实现细节。
例：人(对象)可以用下面的方式封装。

类  人  {

        姓名(属性1)

        年龄(属性2)

        性别(属性3)

        做事(行为1)

        说话(行为2)

}

封装可以使程序代码更加模块化。例如，当一段程序代码有3个程序都要用到它时，就可以对该段代码进行封装，其他3个程序只需要调用封装好的代码段即可，如果不进行封装，就得在3个程序里重复写出这段代码，这样增加了程序的复杂性。

2)继承

继承是一个对象从另一个对象中获得属性和方法的过程。例如，子类从父类继承方法，使得子类具有与父类相同的行为。继承实现了程序代码的重用。
例：如果不采用继承的方式，“教师”需要用下面的方式进行封装。

类  教师  {

        姓名(属性1)

        年龄(属性2)

        性别(属性3)

        做事(行为1)

        说话(行为2)

        授课(行为3)

}

例：例中“教师”的封装与例中“人”的封装差不多，只多了一个特征行为“授课”。如果采用继承的方式，“教师”可以用下面的方式封装。
子类  教师  父类  人  {

        授课(行为3)

}

这样，教师继承了“人”的一切属性和行为，同时还拥有自己的特征行为“授课”。

由例可以看到，继承要求父类更通用，子类更具体。

3)多态

多态以封装和继承为基础。多态是在抽象的层面上去实施一个统一的行为，到个体层面时，这个统一的行为会因为个体的形态特征的不同，而实施自己的特征行为。通俗地说，多态是一个接口，多种方法。多态性允许不同类的对象对同一消息作出响应。
例：“学生”也是“人”的子类，同样继承了人的属性与行为。当然学生有自己的特征行为，如“做作业”。如果采用继承的方式，学生可以用下面的方式封装。
子类  学生  父类  人  {

        做作业(行为4)

}

通过例可以看到,"人"是多态的,在不同的形态时,"人"的特征行为不一样。这里的"人"同时有两种形态,一种是教师形态,另一种是学生形态,所对应的特征行为分别是"投课"与"做作业"。多态的概念比封装和继承要复杂得多。