Java学习点滴——初识Java

基于《Java编程思想》第四版

前言

“程序就是算法加数据结构”，而算法就是控制语句加操作符，编写一个程序就是使用控制语句加操作符去操作数据结构，因此我从Java的控制语句、操作符以及如何组织数据结构开始入手。因为有C/C++的基础，所以不免会以对比的方式去理解Java。

控制语句

除了没有goto，Java的控制流程的关键字和C++是一样的，很好理解。不过Java中的break和continue除了C++的正常作用外（跳出或继续当前循环），还有类似C++中goto的功能，但是使用上是有限制的，即标签与for、while(){}、do{}while()或switch之间不能有其他语句，否则就会有编译错误。

使用break跳转到标签后，会直接跳过标签后紧跟着的循环或者switch代码，而不是从标签位置重新开始执行。

int[] a = {1,2,3,4};
Label:
// 这里不能有任何语句
for( int i : a ){
    System.out.println("loop 1 i = " + i);
    for( int j : a ){
        System.out.println("loop 2 j = " + j);
        break Label;
    }
}
// break Lable后会直接执行下面的代码，而不是继续循环
System.out.println("loop over");

使用continnue跳转到标签后，会继续执行标签后紧跟着的循环代码，但并非重头开始执行而是从原本的基础上继续执行

int[] a = {1,2,3,4};
Label:
// 这里不能有任何语句
for( int i : a ){
    System.out.println("loop 1 i = " + i);
    for( int j : a ){
        System.out.println("loop 2 j = " + j);
        continue Label;
    }
}
System.out.println("loop over");

运行以上代码就会发现break Label的含义就是跳出Label标识的循环，而continue Label的含义是继续循环Label标识的循环，这和C++的goto是不同的。C++中的goto会将让程序执行流回到Label的位置，重新执行Label后的代码。

操作符

Java多了一个无符号右移操作符>>>，其他都和C/C++一样，也很好掌握。不过Java中无法进行操作符重载，因此理论上操作符应该只能作用于数值类型。但实际上，Java的String类型也可以使用=、+和+=操作符，我想应该是因为字符串的赋值和拼接是很常见的操作，所以Java就在内部偷偷给String类型做了这些操作符的重载。这虽然带来了一定的便利，但是因为String类型的其他操作符并没有重载，所以让我感觉不一致，比较难受。比如下面这段代码，因为String的==并未重载，所以并不会打印"same string"

String s1 = new String("hello");
String s2 = new String("hello");
if( s1 == s2 ){
    System.out.println(“same string”);
}

在C++中，则可以通过操作符重载，使得std::string类型可以使用==操作符比较是否为相同字符串，很一致。

还有一点，Java中并没有sizeof操作符。我想这是因为Java不想让程序员去关注内存分配，自然也就无需关心类型大小，再者基础类型的大小在Java中是固定的，所以sizeof就无用武之地了。C中分配内存的函数，如malloc等，都是需要指定大小的，且基础类型在不同平台的大小可能是不一样大的，因此必须有sizeof计算大小。

类型

Java有以下基础类型

这些基础类型的大小都是固定的，而且所有数值类型都是有符号的。

Java通过class关键字来自定义类型，其结构与C++类似，只是不需要在}后加;。

class MyType{
     ...
}

C++中的自定义类型除非指定继承否则是没有继承关系的，但是在Java中所有类型都隐式继承自Object。Java中有很多已经定义好的类型，比如基础类型的包装器类型、String等等，学习并使用这些已经定义好的类型是水磨工夫，起初了解一下就可以了。

Java的函数的定义语法和C++是一模一样的，但是函数只能在类型的命名空间里即只能在class {这里面}定义，而不能在全局命名空间中定义。函数在Java中应该叫方法，不知道叫函数会不会有误解。
Java的自定义类型中可以包含其他类型的变量或者继续定义类型（内部类）。其他类型的变量，C++中叫成员变量，但似乎Java中叫域。

实例化类型

Java实例化类型的语法和C++一模一样，但是有一些限制。

基础类型只能直接实例化，无法用new实例化

int x = 1;

特定类型，比如基础类型的包装器类型、String类型等，可以直接赋值（本质上是编译器帮你做了一次隐式转换），或使用new实例化

Integer n1 = 1;
Integer n2 = new Integer(1);
String s1 = "hello";
String s2 = new String("hello"); // 不推荐这么用，转换后的字节码更多

其余类型的实例化必须使用new关键字

MyType m = new MyType(1);
// MyType m = 1; 不会进行一次隐式转换，编译报错

可以感觉到很强烈的不一致！！

基础类型的变量空间存储的是真实数值，而其他类型的变量空间存储的是实例化对象的引用。Java中的引用和C++的引用并不是一个意思，Java中的引用更像是C++中的指针。在C++中，引用是一个实例对象的别名，一旦确定就无法变更其引用的对象，但是在Java中可以变更引用的实例化对象，比如

Integer a = new Integer (1);
a = new Integer(2);

在函数传参中，这点就更明显了，比如下面的函数，我们叫a和b是引用，但实际呢，这只是值传递，swap()中的交换并不会影响实际对象的值。整个函数就是交换了一下a和b这两个局部变量指向的对象而已。

void swap(Integer a, Integer b){
    Integer tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

就类似于以下C++代码

void swap(int* a, int* b){
    int* tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

从上面看所谓对象的引用其实就是把对象的地址值（不是内存地址，只需要是一个唯一位置的标识即可）保存到了变量空间里。从这个角度去理解，基础类型的变量和其他类型的变量存储的东西可以认为是一样的。Java中只有值传递。

访问控制

和C++一样，Java也有针对类、方法、域的访问权限控制。Java除了public、proteceted和private这些权限外，还有一种包访问权限。当不带另外三个权限关键字时，就是包访问权限了。在Java中可以将一些源文件定义为一个包，因此就有了包访问权限，即同一包内可以访问。Java中的包类似于C++的动态库，C++中虽然没有明确说包(库)访问权限，但实际上是有的，比如Linux下可以通过链接时的参数version-script指定动态库的导出符号，那些未导出的符号就是包(库)访问权限了。

文件组织

一个.java源文件中只能有一个public类，且源文件名必须和这个public类的名字保持一致。其他类只能是包访问权限，当然内部类是不受这个限制的，可以是任意权限。每个类型都可以有一个public static void main(String[] agrs)，这是执行的入口。因为函数都是在类的命名空间里，所以存在多个main()也是可以的，指定执行的类就会调用对应的main()。

结语

因为IDE的强大，所以很多东西只需要脑子里有点印象，做到写代码时看到错误提示就能想到是为什么就可以了，熟能生巧。