java到底跟C++有啥差別？

身為C++程式設計師，我們早已掌握了物件導向程式設計的基本概念，而Java的語法無疑是非常熟悉的。事實上，Java本來就是從C++衍生出來的。

然而，C++和Java之間仍存在一些顯著的差異。可以這樣說，這些差異代表著科技的極大進步。一旦我們弄清楚了這些差異，就會理解為什麼說Java是一種優秀的程式設計語言。本附錄將引導大家認識用來區分Java和C++的一些重要特徵。

　　(1). 最大的障礙在於速度：解釋過的Java要比C的執行速度慢上約20倍。無論什麼都無法阻止Java語言進行編譯。寫作本書的時候，剛出現了一些準實時編譯器，它們能顯著加快速度。當然，我們完全有理由認為會出現適用於更多流行平台的純固有編譯器，但假若沒有那些編譯器，由於速度的限制，必須有些問題是Java不能解決的。

　　(2).和C++一樣，Java也提供了兩種類型的註解。

　　(3) 所有東西都必須置入一個類別。不存在全域函數或全域資料。如果想要獲得與全域函數等價的功能，可考慮將static方法和static資料置入一個類別裡。注意沒有像結構、枚舉或聯合這一類的東西，一切只有「類」（Class）！

　　(4) 所有方法都是在類別的主體定義的。所以用C++的眼光來看，似乎所有函數都已嵌入，但實情並非如何（嵌入的問題在後面講述）。

　　(5) 在Java中，類別定義採取幾乎和C++一樣的形式。但沒有標誌結束的分號。沒有class foo這種形式的類別聲明，只有類別定義。
　　

class aType()
　　void aMethod() {/* 方法主体*/}
　　}

　　(6) Java中沒有作用域範圍運算子「::」。 Java利用點號做所有的事情，但可以不用考慮它，因為只能在一個類別裡定義元素。即使是那些方法定義，也必須在一個類別的內部，所以根本沒有必要指定作用域的範圍。我們注意到的一項差異是對static方法的呼叫：使用ClassName.methodName()。除此之外，package（套件）的名字是用點號建立的，並能用import關鍵字實現C++的「#include」的一部分功能。例如下面這個語句：
　　import java.awt.*;
　　（#include並沒有直接映射成import，但使用時有類似的感覺。）

　　(7) 與C++類似，含有一系列Java「主與C++類似，含有一系列Java「主與C++類似，含有一系列Java「主與C++類似，含有一系列Java「主與C++類似，包括一系列Java「主與C++類似，包括一系列Java「主」　　　與C++類似，含有一系列Java「主與C++類似，含有一系列Java「主詞　　類型」（Primitive type），以實現更有效率的存取。在Java中，這些類型包括boolean，char，byte，short，int，long，float以及double。所有主類型的大小都是固有的，與特定的機器無關（考慮到移植的問題）。這肯定會對性能造成一定的影響，這取決於不同的機器。對類型的檢查和要求在Java中變得更苛刻。例如：

條件表達式只能是boolean（布林）型，且不可使用整數。

必須使用象X+Y這樣的一個表達式的結果；不能只用「X+Y」來實現「副作用」。

(8) char（字元）類型使用國際通用的16位元Unicode字元集，所以能自動表達大多數國家的字元。
(9) 靜態引用的字串會自動轉換成String物件。和C及C++不同，沒有獨立的靜態字元數組字符串可供使用。
(10) Java增加了三個右移位運算符“>>>”，具有與“邏輯”右移位運算符類似的功用，可在最末尾插入零值。 「>>」則會在移位的同時插入符號位元（即「算術」移位）。
(11) 儘管表面上類似，但與C++相比，Java數組採用的是一個相當不同的結構，並且具有獨特的行為。有一個只讀的length成員，透過它可知道數組有多大。而且一旦超過數組邊界，運行期檢查會自動丟棄一個異常。所有數組都是在記憶體「堆」裡建立的，我們可將一個陣列分配給另一個（只是簡單地複製數組句柄）。數組標識符屬於第一級對象，它的所有方法通常都適用於其他所有對象。
(12) 對於所有不屬於主類型的對象，都只能透過new指令建立。和C++不同，Java沒有對應的指令可以「在堆疊上」建立不屬於主類型的物件。所有主類型都只能在堆疊上創建，同時不使用new命令。所有主要的類別都有自己的「封裝（器）」類，所以能夠透過new創建等價的、以內存「堆」為基礎的物件（主類型數組是一個例外：它們可像C++那樣透過集合初始化進行分配，或者使用new）。

(13) Java中不必進行事先聲明。若想在定義前使用一個類別或方法，只需直接使用它即可－編譯器會保證使用適當的定義。所以和在C++中不同，我們不會碰到任何涉及事先引用的問題。

(14) Java沒有預處理機。若想使用另一個庫裡的類，只需使用import命令，並指定庫名即可。不存在類似預處理機的巨集。

(15) Java用包包取代了命名空間。由於將所有東西都置入一個類，而且由於採用了一種名為“封裝”的機制，它能針對類名進行類似於命名空間分解的操作，所以命名的問題不​​再進入我們的考慮之列。資料包也會在單獨一個庫名下收集庫的元件。我們只需簡單地「import」（導入）一個包，剩下的工作會由編譯器自動完成。

(16) 被定義成類別成員的物件句柄會自動初始化成null。基本類別資料成員的初始化在Java裡得到了可靠的保障。若不明確地進行初始化，它們就會得到一個預設值（零或等價的值）。可對它們進行明確的初始化（明確初始化）：要么在類別內定義它們，要么在建構器中定義。採用的語法比C++的語法更容易理解，而且對於static和非static成員來說都是固定不變的。我們不必從外部定義static成員的儲存方式，這和C++是不同的。

(17) 在Java裡，沒有像C和C++那樣的指標。用new建立一個物件的時候，會得到一個引用（本書一直將其稱為「句柄」）。例如：
　　String s = new String("howdy");
　　然而，C++引用在建立時必須初始化，而且不可重定義到不同的位置。但Java引用不一定局限於創建時的位置。它們可依情況任意定義，這便消除了指標的部分需求。在C和C++裡大量採用指標的另一個原因是為了能指向任意一個記憶體位置（這同時會使它們變得不安全，也是Java不提供這項支援的原因）。指標通常被看作在基本變數數組中四處移動的有效手段。 Java允許我們以更安全的形式達到相同的目標。解決指標問題的終極方法是「固有方法」（已在附錄A討論）。將指標傳遞給方法時，通常不會帶來太大的問題，因為此時沒有全域函數，只有類別。而且我們可傳遞對物件的引用。 Java語言最開始聲稱自己「完全不採用指標！」但隨著許多程式設計師都質疑沒有指標如何運作？於是後來又聲明「採用受限的指標」。大家可自行判斷它是否「真」的是一個指針。但不管在何種情況下，都不存在指針「算術」。

(18) Java提供了與C++類似的「建構器」（Constructor）。如果不自己定義一個，就會獲得一個預設建構器。而如果定義了一個非預設的建構器，就不會為我們自動定義預設建構器。這和C++是一樣的。注意沒有複製建構器，因為所有自變數都是按引用傳遞的。

(19) Java中沒有「破壞器」（Destructor）。變數不存在「作用域」的問題。一個物件的「存在時間」是由物件的存在時間決定的，並非由垃圾收集器決定。有個finalize()方法是每一個類別的成員，它在某種程度上類似於C++的「破壞器」。但finalize()是由垃圾收集器呼叫的，而且只負責釋放「資源」（如開啟的檔案、套接字、連接埠、URL等等）。如需在一個特定的地點做某樣事情，必須創建一個特殊的方法，並且呼叫它，不能依賴finalize()。而另一方面，C++中的所有物件都會（或說「應該」）破壞，但並非Java中的所有物件都會被當作「垃圾」收集掉。由於Java不支援破壞器的概念，所以在必要的時候，必須謹慎地創建一個清除方法。而且針對類別內的基礎類別以及成員對象，需要明確呼叫所有清除方法。

(20) Java具有方法「過載」機制，它的工作原理與C++函數的過載幾乎是完全相同的。

(21) Java不支援預設自變數。

(22) Java中沒有goto。它採取的無條件跳轉機制是“break 標籤”或“continue 標準”，用於跳出目前的多重嵌套循環。

(23) Java採用了一種單根式的分級結構，因此所有物件都是從根類別Object統一繼承的。而在C++中，我們可以在任何地方啟動一個新的繼承樹，所以最後往往看到包含了大量樹的「一片森林」。在Java中，我們無論如何都只有一個分級結構。儘管這表面上看似乎造成了限制，但由於我們知道每個物件肯定至少有一個Object接口，所以往往能獲得更強大的能力。 C++目前似乎是唯一沒有強制單根結構的唯一一種OO語言。

(24) Java沒有範本或參數化類型的其他形式。它提供了一系列集合：Vector（向量），Stack（堆疊）以及Hashtable（散列表），用於容納Object引用。利用這些集合，我們的一系列要求可滿足。但這些集合並非是為實現象C++「標準模板庫」（STL）那樣的快速呼叫而設計的。 Java 1.2中的新集合顯得更加完整，但仍不具備正宗模板那樣的高效率使用手段。

(25) 「垃圾收集」表示在Java中出現記憶體漏洞的情況會少得多，但也並非完全不可能（若呼叫一個用於分配儲存空間的固有方法，垃圾收集器就不能對其進行跟蹤監視）。然而，記憶體漏洞和資源漏洞多是由於編寫不當的finalize()造成的，或是由於在已分配的一個塊尾釋放一種資源造成的（「破壞器」在此時顯得特別方便）。垃圾收集器是在C++基礎上的一種極大進步，使許多程式設計問題消極於無形之中。但對少數幾個垃圾收集器力有不逮捕的問題，它卻是不適合的。但垃圾收集器的大量優點也使這個缺點顯得微不足道。

(26) Java內建了對多執行緒的支援。利用一個特殊的Thread類，我們可透過繼承來建立一個新執行緒（放棄了run()方法）。若將synchronized（同步）關鍵字作為方法的一個類型限制符使用，相互排斥現象會在物件這一級發生。在任何給定的時間，只有一個執行緒能使用一個物件的synchronized方法。在另一方面，一個synchronized方法進入以後，它首先會「鎖定」對象，防止其他任何synchronized方法再使用那個對象。只有退出了這個方法，才會將物件「解鎖」。在執行緒之間，我們仍然要負責實作更複雜的同步機制，方法是建立自己的「監視器」類別。遞歸的synchronized方法可以正常運作。若執行緒的優先等級相同，則時間的「分片」不能得到保證。

(27) 我們不是像C++那樣控制宣告程式碼區塊，而是將存取限定符（public，private和protected）置入每個類別成員的定義裡。若未規定一個「顯式」（明確的）限定符，就會預設為「友善的」（friendly）。這意味著同一個包裡的其他元素也可以訪問它（相當於它們都成為C++的“friends”——朋友），但不可由包外的任何元素訪問。類別——以及類別內的每個方法——都有一個存取限定符，決定它是否能在檔案的外部「可見」。 private關鍵字通常很少在Java中使用，因為與排斥同一個包內其他類別的存取相比，「友善的」存取通常更有用。然而，在多執行緒的環境中，對private的適當運用是非常重要的。 Java的protected關鍵字表示「可由繼承者訪問，也可由包內其他元素存取」。注意Java沒有與C++的protected關鍵字等價的元素，後者意味著「只能由繼承者存取」（以前可用「private protected」實現這個目的，但這一對關鍵字的組合已被取消了） 。

(28) 嵌套的類別。在C++中，對類別進行嵌套有助於隱藏名稱，並便於程式碼的組織（但C++的「命名空間」已使名稱的隱藏顯得多餘）。 Java的「封裝」或「打包」概念等價於C++的命名空間，所以不再是一個問題。 Java 1.1引入了「內部類別」的概念，它秘密保持指向外部類別的一個句柄－創建內部類別物件的時候需要用到。這意味著內部類別物件也許能存取外部類別物件的成員，毋需任何條件──就好像那些成員直接隸屬於內部類別物件一樣。這樣便為回呼問題提供了一個更優秀的方案－C++是用指向成員的指標解決的。

(29) 由於存在前面介紹的那種內部類別，所以Java裡沒有指向成員的指標。

(30) Java不存在「嵌入」（inline）方法。 Java編譯器或許會自行決定嵌入一個方法，但我們對此沒有更多的控制權。在Java中，可為一個方法使用final關鍵字，從而「建議」進行嵌入操作。然而，嵌入函式對於C++的編譯器來說也只是個建議。

(31) Java中的继承具有与C++相同的效果，但采用的语法不同。Java用extends关键字标志从一个基础类的继承，并用super关键字指出准备在基础类中调用的方法，它与我们当前所在的方法具有相同的名字（然而，Java中的super关键字只允许我们访问父类的方法——亦即分级结构的上一级）。通过在C++中设定基础类的作用域，我们可访问位于分级结构较深处的方法。亦可用super关键字调用基础类构建器。正如早先指出的那样，所有类最终都会从Object里自动继承。和C++不同，不存在明确的构建器初始化列表。但编译器会强迫我们在构建器主体的开头进行全部的基础类初始化，而且不允许我们在主体的后面部分进行这一工作。通过组合运用自动初始化以及来自未初始化对象句柄的异常，成员的初始化可得到有效的保证。
　　

public class Foo extends Bar {
　　 public Foo(String msg) {
　　 super(msg); // Calls base constructor
　　 }
　　 public baz(int i) { // Override
　　 super.baz(i); // Calls base method
　　 }
　　}

(32) Java中的继承不会改变基础类成员的保护级别。我们不能在Java中指定public，private或者protected继承，这一点与C++是相同的。此外，在衍生类中的优先方法不能减少对基础类方法的访问。例如，假设一个成员在基础类中属于public，而我们用另一个方法代替了它，那么用于替换的方法也必须属于public（编译器会自动检查）。

(33) Java提供了一个interface关键字，它的作用是创建抽象基础类的一个等价物。在其中填充抽象方法，且没有数据成员。这样一来，对于仅仅设计成一个接口的东西，以及对于用extends关键字在现有功能基础上的扩展，两者之间便产生了一个明显的差异。不值得用abstract关键字产生一种类似的效果，因为我们不能创建属于那个类的一个对象。一个abstract（抽象）类可包含抽象方法（尽管并不要求在它里面包含什么东西），但它也能包含用于具体实现的代码。因此，它被限制成一个单一的继承。通过与接口联合使用，这一方案避免了对类似于C++虚拟基础类那样的一些机制的需要。
　　为创建可进行“例示”（即创建一个实例）的一个interface（接口）的版本，需使用implements关键字。它的语法类似于继承的语法，如下所示：
　

　public interface Face {　　 
　public void smile();　　
　}　　
　public class Baz extends Bar implements Face {　　 
　public void smile( ) {　　 
　System.out.println("a warm smile");　　 
　}　　
　}

(34) Java中没有virtual关键字，因为所有非static方法都肯定会用到动态绑定。在Java中，程序员不必自行决定是否使用

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