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Java语言的特点和实现机制
Java使得语言声明不依赖于实现的方面。例如，Java显式说明每个基本数据类型的大小和它的运算行为(这些数据类型由Java语法描述)。下面是小编整理的关于Java语言的特点和实现机制，希望大家认真阅读!
java语言定义：
Java是一种可以撰写跨平台应用程序的面向对象的程序设计语言。
Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。
组成：
Java由四方面组成：●Java编程语言，即语法。●Java文件格式，即各种文件夹、文件的后缀。●Java虚拟机(JVM)，即处理*.class文件的解释器。●Java应用程序接口(Java API)。
Java分为三个体系，分别为Java SE(J2SE，Java2 Platform Standard Edition，标准版)，JavaEE(J2EE，Java 2 Platform, Enterprise Edition，企业版)，Java ME(J2ME，Java 2 Platform Micro Edition，微型版)。
Java是功能完善的通用程序设计语言，可以用来开发可靠的、要求严格的应用程序。
优点:
指针： 任何一个学过C或者C++的人都知道指针的操作对于他们是很重要的,为什么,指针能够支持内存的直接操作,这样的直接操作能够带来的是效率上的提高.但是任何一个东西都是有副作用的,指针给程序员带了的混乱也是无可比拟的.对于一个不是很强劲的C程序员而言,指针是要命的(对我而言也是,我几乎不会写C代码).而JAVA就为我们省去了这样的麻烦,或者说JAVA完整的限制了对内存的直接操作,让程序员能够安心去搞业务逻辑,而不用管自己后院的那堆内存有没有人来收拾.
垃圾回收： 其实垃圾回收也是JAVA对于内存操作的限制之一,也大大解放了程序员的手脚.但是也正是这样的一个内存保姆的存在导致JAVA程序员在内存上几乎没有概念...一个纯粹的JAVA程序员对于内存泄露这样的问题是从来没有概念的,因为他从来不用担心,因为大多数情况下即便他大手大脚也不会有什么问题,这样也就导致了JAVA一个很显见的缺点,我们后面会讲到. 这里我说点我想到的东西吧..其实JAVA并没有让程序员完全省心,他代办的事情也仅仅是内存罢了,其他资源的调用和释放都还是需要程序员自己来关心的,比如数据库,比如文件.当然了,我们不能指望什么都吃现成的,总有东西是要自己做的吧.
平台无关性的真正意义在于程序的可移植性高，能够在多个平台平滑迁移。这点就特别适合网络应用。
缺点：
1效率
这样一个问题伴随着JAVA的出身,一直困扰了我们可怜的JAVA宝宝很久,虽然他在自己长大成人以后不断地修炼自己,来改变这个问题.但是先天的就是先天的,哎.....让我说你什么好呢.....
1.1当然首先就是内存操作限制带来安全的同时带来的副面效果了.....
1.2 其次呢,就是面对对象的一个很重要的特点所带来的——多态，这个东西是娘胎里带出来的，谁也没办法，而且这个因素的“后果很严重”(我等下会讲我们的JAVA小朋友自己跟别人学了一招来解决这个问题)。但是不对啊，C++不也声称自己面对对象的嘛，这个问题他也有，你干吗非说我呢?来自JAVA的声辩。哈哈，这你就不如人C++圆滑了吧，人家的多态是编译器编译和连接时实现的，可你是运行时实现的，效率问题可见一斑了吧。
JAVA小朋友想了很久，想了一招。。。我已经不记得他什么时候开始会这招了，但是他真的会，征对一些不会变化的程序，他就让大家可以用预编译来实现。其实这个事情也是C++真正做的。但是这样的一个解决方案就屏蔽了动态创建和连接的能力。这里还需要说明的是，这样的方法一般都运用在变化少而且对性能要求特别高的时候。毕竟如果不是面对大批量的处理和集中请求这样的问题，我们的硬件应该能满足这样的要求。
1。3平台无关性带来的。由于需要平台无关，所以JAVA是不能直接调用OS的API的，JAVA需要调用自己的API来隐式地调用OS的API，大家可想而知这样的效果。多一层调用，必然多一层代码需要加载到栈内了。不过这个问题目前也有解决方案了吧。。。这个方面我不是很在行，只是看到一些资料而已，接触太少。比如JNI(Java Native Interface)
2逆向编译问题
确实是第一次听说这样的问题，天啊，没接触的东西还真的。这里就只能套书上的话了。
由于JAVA程序是动态连接的，从一个类到另外一个类的引用是符号化的。在静态连接的可执行程序中，类之间的只是直接的指针或者偏移量，。相反地，在JAVA class文件中，指向另一个类的引用通过字符串清楚地标明了所指向的类的名字。如果引用指向一个字段的话，这个字段的名字和描述符会被详细说明。如果引用指向一个成员变量，这个成员变量的名字和描述符(方法的返回类型，方法参数的数量和类型)也会被详细说明。
这有什么关系哦。。。。不过据说这样就能通过逆向编译一下子就把我原来的代码给搞到了。。。那我写了那么久不是太亏了嘛。。。这样看来。。。产权问题咯(呼呼，上升到法律了。。。西西，我喜欢)
3 线程调度问题
关于线程调度，说老实话，我在学操作系统的时候，所有的线程问题都是在linux下用C去做的，原因第一是linux的线程API比较清晰，而且我受不了Windows的那些API的名构造。第2就是因为我觉得Java虽然是一个总进程下的多线程，但是线程间的调度没有非常的清晰，相比较而言，还不如直接调用操作系统的线程支持呢(虽然linux对线程级别支持也不是特别好，但是毕竟不是有包支持的嘛)，记得当初的哲学家饥饿问题我最后算是用JAVA调配出结果了，可是到最后我自己都晕了。这些都是我个人的看法，也很可能是一些偏见，至于别人书上专业的解释是：由于为了能够支持多种系统的不同的线程支持策略，JAVA只能采取这样笼统而又松散的线程规范。
其实优点和缺点是相对的,做过比较就知道,其实优点和缺点有时候正是同一个因素带来的.这也需要我们用唯物主义辨证原理来看待(我只是说唯物主义,没有国籍的那种).更多的时候我们需要在我们所需要的东西和我们为此需要付出的代价间作出正确的trade off.(操作系统老师最喜欢说的词).
优劣势：
java优势，是适合团队开发，软件工程可以相对做到规范，这是一个很难比拟的优势。
java劣势，是j2ee的架构很完美，第一版软件可以做满意，但是很不适合互联网模式的持续不断修改。互联网软件工程管理上的不足，持续的修修补补导致架构的破坏。系统更新需要重启web服务，很难接受。
特点：
语言特点
Java 编程语言的风格十分接近C、C++语言。Java是一个纯粹的面向对象的程序设计语言，它继承了 C++语言面向对象技术的核心。Java舍弃了C ++语言中容易引起错误的指针(以引用取代)、运算符重载(operator overloading)、多重继承(以接口取代)等特性，增加了垃圾回收器功能用于回收不再被引用的对象所占据的内存空间，使得程序员不用再为内存管理而担忧。在 Java 1.5 版本中，Java 又引入了泛型编程(Generic Programming)、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱等语言特性。
Java 不同于一般的编译执行计算机语言和解释执行计算机语言。它首先将源代码编译成二进制字节码(bytecode)，然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码。从而实现了“一次编译、到处执行”的跨平台特性。不过，每次的执行编译后的字节码需要消耗一定的时间，这同时也在一定程度上降低了 Java 程序的运行效率。
主要特征
Java语言是简单的。Java语言的语法与C语言和C++语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用Java。另一方面，Java丢弃了C++中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java语言不使用指针，并提供了自动的废料收集，使得程序员不必为内存管理而担忧。
Java语言是面向对象的。Java语言提供类、接口和继承等原语，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制(关键字为implements)。Java语言全面支持动态绑定，而C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。
Java语言是分布式的。Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口(java net)，它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI(远程方法激活)机制也是开发分布式应用的重要手段。
Java语言是健壮的。Java的强类型机制、异常处理、废料的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。Java的安全检查机制使得Java更具健壮性。
Java语言是安全的。Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java语言具有的许多安全特性以外，Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制(类ClassLoader)，如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制(类SecurityManager)让Java应用设置安全哨兵。
Java语言是体系结构中立的。Java程序(后缀为java的文件)在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式(后缀为class的文件)，然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。
Java语言是可移植的。这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java系统本身也具有很强的可移植性，Java编译器是用Java实现的，Java的运行环境是用ANSI C实现的。
Java语言是解释型的。如前所述，Java程序在Java平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。在运行时，Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。
Java是高性能的。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的确是高性能的。事实上，Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time)编译器技术的发展越来越接近于C++。
Java语言是多线程的。在Java语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由Thread类或其子(孙)类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为Thread(Runnable) 的构造子将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程，其二，从Thread类派生出子类并重写run方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口，因此，任何一个线程均有它的run方法，而run方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制(关键字为synchronized)。
Java语言是动态的。Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。
Java语言的优良特性使得Java应用具有无比的健壮性和可靠性，这也减少了应用系统的维护费用。Java对对象技术的全面支持和Java平台内嵌的API能缩短应用系统的开发时间并降低成本。Java的编译一次，到处可运行的特性使得它能够提供一个随处可用的开放结构和在多平台之间传递信息的低成本方式。特别是Java企业应用编程接口(Java Enterprise APIs)为企业计算及电子商务应用系统提供了有关技术和丰富的类库。
和C/C++的差异
熟悉C语言和C++语言的读者一定想搞清楚这个问题，实际上，Java确实是从C语言和C++语言继承了许多成份，甚至可以将Java看成是类C语言发展和衍生的产物。比如Java语言的变量声明，操作符形式，参数传递，流程控制等方面和C语言，C++语言完全相同.尽管如此，Java和C语言，C++语言又有许多差别，主要表现在如下几个方面：
(1) Java中对内存的分配是动态的。它采用运算符new为每个对象分配内存空间。而且，实际内存还会随程序运行情况而改变。程序运行中 Java系统自动对内存进行扫描，对长期不用的空间作为”垃圾”进行收集，使得系统资源得到更充分地利用。按照这种机制，程序员不必关注内存管理问题，这使Java程序的编写变得简单明了，并且避免了由于内存管理方面的差错而导致系统出问题。而C语言通过malloc()和free()这两个库函数来分别实现分配内存和释放内存空间的，C++语言中则通过运算符operator new和operator delete来分配和释放内存。在C和C++中，程序员必须非常仔细地处理内存的使用问题。一方面，如果对己释放的内存再作释放或者对未曾分配的内存作释放，都会造成不可预料的后果;而另一方面，如果对长期不用的或不再使用的内存不释放，则会浪费系统资源，甚至因此造成资源枯竭。
(2) Java不在所有类之外定义全局变量，而是在某个类中定义一种公用静态的变量来完成全局变量的功能。
(3) Java不用goto语句，而是用try-catch-finally异常处理语句来代替goto语句处理出错的功能。Java中有goto保留字，但它没有任何效果，换句话说，我们不能使用goto来进行跳转到某行。实际上，结构化程序设计完全不需要goto语句即可完成各种流程，而goto语句的使用往往会使程序的可读性降低，所以Java不允许goto跳转，Java中的标签是为循环设计的是为了在多重循环中方便的使用break和coutinue而设计的。
(4) Java不支持头文件，而C和C++语言中都用头文件来声明类、变量、函数等，这种采用头文件的结构使得系统的运行维护相当繁杂。
(5) Java不支持宏定义，而是使用关键字final来定义常量，在C/C++中可以用宏定义来实现常量定义，这可能有害于程序的可维护性。
(6) Java对每种数据类型都分配固定长度。比如，在Java中，int类型总是32位的，而在C和C++中，对于不同的平台，同一个数据类型分配不同的字节数，同样是int类型，在PC机中为二字节即16位，而在VAX-11中，则为32位.这使得C语言造成不可移植性，而Java则具有跨平台性(平台无关性)。
(7) 类型转换不同。在C和C++中，可通过指针进行几乎任意的类型转换，常常带来不安全性。而在Java中，运行时系统对对象的处理要进行类型相容性检查，及早发现转换错误。
(8) 没有结构和联合。在C和C++中，结构和联合的所有成员均为公有，可能造成安全性问题。而Java中根本就不包含结构和联合，所有的内容都封装在类里面。
(9) Java不再使用指针。指针是C和C++中最灵活，也最容易产生错误的数据类型。由指针所进行的内存地址操作常会造成不可预知的错误，同时通过指针对某个内存地址进行显式类型转换后，可以访问一个C++中的私有成员，从而破坏安全性。而Java对指针进行完全地控制，程序员不能直接进行任何指针操作。
(10)避免运行时平台依赖。Java语言实现的库可以在其它平台的Java应用程序中使用，而不像通常的C、C++等实现一样，目标代码依赖于特定的硬件体系结构乃至操作系统等环境。
基本概念：
final类：为防止他人从你的类上派生新类，此类是不可扩展的。
多态类：在java中，对象变量是多态的。而java中不支持多重继承。
抽象类：规定一个或多个抽象方法的类本身必须定义为abstract。
接口：Java中的接口是一系列方法的声明，是一些方法特征的集合，一个接口只有方法的特征没有方法的实现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现可以具有不同的行为(功能)。
Java中的每一个类都是从Object类扩展而来的。
object类中的equal和toString方法。
equal用于测试一个对象是否同另一个对象相等。
toString返回一个代表该对象的字符串，每一个类都会从Object类继承该方法，有些类重写了该方法，以便返回当前状态的正确表示。
(toString 方法是一个很重要的方法)
通用编程：任何类类型的所有值都可以同object类型的变量来代替。
封装：就是把数据和行为结合起在一个包中，并对对象使用者隐藏数据的实现过程，一个对象中的数据叫他的实例字段(instance field)。
重载：当多个方法具有相同的名字而含有不同的参数时，便发生重载。编译器必须挑选出调用哪个方法。
重写：在Java中，子类可继承父类中的方法，而不需要重新编写相同的方法。但有时子类并不想原封不动地继承父类的方法，而是想作一定的修改，这就需要采用方法的重写。
数组列表：ArrayList动态数组列表，是一个类库，定义在java.util包中，可自动调节数组的大小。
class类 object类中的getclass方法返回class类型的一个实例，程序启动时包含在main方法的类会被加载，虚拟机要加载他需要的所有类，每一个加载的类都要加载它需要的类。
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