Java语言的特点和实现机制

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。