Java编程思想(后)

Java编程思想(后)

持有对象

• 如果一个程序只包含固定数量的且其生命期都是已知的对象，那么这是一个非常简单的程序。
• Java中的库基本类型: List, Set, Queue和Map --- 称为集合类.
  • ArrayList用add()插入对象， 用get()访问这些对象。
• 如果一个类没有显式地声明继承那个类， 那么它自动继承自Object.
• Java 泛型穿件类会非常复杂， 预定义的泛型会很简单。
  • 通过泛型， 可以在编译器防止将错误类型的对象置到容器中。
  • 泛型对应的是编译器错误， 而不是运行时错误。
  • foreach语法来选择一个List中的每个元素。
  • Object有默认的toString()方法。
• Java容器类库的用途是保存对象:
  • Collection: 一个独立元素的序列， List, Queue, Set。
    • Collection接口概括了序列的概念， 一种存放一组对象的方式。
    • List不关心是否存在重复。
  • Map： 一组成对的键值对对象， 允许使用键来查找值(字典)。
• 任何容器类， 都必须有某种方式可以插入元素将他们再次取回， 持有事物是容器最基本的工作。
  • 迭代器(也是一种设计模式)： 是一个对象， 它的工作是变量并选择序列中的对象， 而不用直到或关心序列底层的结构。
  • 迭代器通常被称为轻量级对象， 创建代价小。
  • Java的Iterator只能单向移动， 这个Iterator只能用来:
    • 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator, Iterator将返回序列的第一个元素。
    • 使用next()获得序列中的下一个元素。
    • 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。
    • 使用remove()将迭代器最近返回的元素删除。
• iterator能够将遍历序列的操作与序列底层的结构分离。
  • ListIterator是一个更强大的Iterator的子类型， 它只能用于各种List类的访问。
  • ListIterator可以双向移动。
• LinkedList还添加了可以使其用作栈、队列或双端队列的方法。
• 栈通常是指先进先出(LIFO)的容器， 有时栈也被称为叠加栈， 最后压入栈的元素， 第一个被弹出。
• Collection是描述所有序列容器的共性的根接口，它可能会被认为是一个附属接口， 因为要表示其他若干个接口的共性而出现的接口。
  • java.util.AbstactCollection类提供了Collection的默认实现。
    

通过异常处理错误

• Java的异常处理机制建立在C++的基础之上， 使用异常能够降低错误处理代码的复杂度。

• 异常机制能够保证捕获每个错误。

• 基本异常: 异常情形(exceptional condition)是阻止当前方法或作用域继续执行的问题。

  • 当抛出异常后， Java将使用new在堆上创建异常对象， 当前执行路径被终止， 并且当前环境中弹出对异常对象的引用， 异常处理机制接管程序， 并开始寻找一个恰当的地方来继续执行程序。--- 这个恰当的地方就是异常处理程序， 程序要么换一种方式运行， 要么继续运行下去。
  • 异常允许强制程序停止运行， 并告诉出现了什么问题， 或者强制程序处理问题， 并返回到稳定状态。
  • 所有异常类都有两个构造器: 一个是默认构造器； 另一个是接受字符串作为参数， 以便把相关信息放入异常对象的构造器。
  • 使用new创建了异常对象后， 此对象的引用将传给throw。
  • 可以把异常简单地看作是一种不同的返回机制， 还能用抛出异常的方式从当前的作用域退出。返回一个异常对象， 然后退出方法或作用域。
  • Throwable对象是异常类型的根类。

• 捕获异常:

  • 异常是如何被捕获的， 必须首先理解监控区域(guarded region)的概念； --- 它是一段可能产生异常的代码， 后面需紧跟处理这些异常的代码。
  • try块： 如果在方法中抛出了异常， 这个方法将在抛出异常的过程中结束。
  • catch块: 异常处理程序， 每个catch子句(异常处理程序)看起来就像是接收一个且仅接收一个特殊类型参数的方法。

• 终止与恢复：

  • 异常处理理论上有两种基本模型: Java支持终止模型(Java和C++所支持的模型) --- 假设错误非常关键， 程序无法返回到异常发生的地方继续执行， 一旦异常抛出，就表明错误已无法挽回， 也不能继续执行。
    • 恢复模型: 异常处理程序的工作是修正错误， 然后重新尝试调用出问题的方法， 并认为第二次能成功。恢复模型通常希望异常被处理之后能继续执行程序 --- 遇见错误时不能抛出异常， 而是调用方法来修正该错误。
    • 或者把try块放到while循环中， 直到得到满意的结果。

• 编译器创建了默认构造器， 他讲自动调用基类的默认构造器， 对异常来说， 最重要的部分是类名。

• 异常与记录日志:

  • Java可以使用呢java.util.logging工具将输出记录到日志中。

• 捕获所有异常:

  • catch(Exception e) {System.out.println("Caught an exception");}

• 利用throw e重新抛出异常。

• 异常使用指南:

  • 应该在下列情况下使用异常：
    • 在恰当的级别处理问题。(在直到该如何处理的情况下才捕获异常)。
    • 解决问题并重新调用产生异常的方法。
    • 进行少许修补, 然后绕过异常发生的地方继续执行。
    • 用别的数据进行计算， 以代替方法预计会返回的值。
    • 把当前运行环境下能做的事情尽量做完， 然后把相同(不同)的异常重抛到更高层。
    • 终止程序。
    • 进行简化。
    • 让类库和程序更安全。

字符串

• 字符串操作是极端及程序设计中最常见的行为。
• String对象是不可变的， 每个方法都会创建一个全新的String对象， 以包含修改后的字符串内容。
• 重载'+'与StringBuilder： String对象具有只读特性， 指向它的任何引用都不可能改变它的值。
• JDK自带的工具javap可以反编译代码javap -c Concatenation --- 将生成JVM字节码。
• Java中的每个类从根本上都是继承自Object， 标准容器类自然也不例外。--- 都有toString()方法。
  

正则表达式

• 正则表达式已经整合到标准Unix工具集之中， 例如sed和awk, 正则表达式是一种强大而灵活的文本处理工具。

• split()方法，其功能是将字符串从正则表达式匹配的地方切开。
  
  
  

• \\表示在正则表达式中插入一个普通(字面上的)反斜杠。

• 组是用括号来划分的正则表达式， 可以根据组的编号来引用每个组，0表示整个组， 1表示第一对括号里的组。

• StringReader将String转换可读的流对象。

• Scanner的构造器可以接受任何类型的输入对象， 包括File对象， InputStream， String或者Readable对象。

  • 有了Scanner， 所有的输入， 分词以及翻译的操作都隐藏在不同类型的next方法中。
  • Scanner类可以减轻输入的负担。

类型信息

• 运行时类型信息使得可以在程序运行时发现和使用类型信息。 --- RTTI(Run-Time Type Identification)。
• Class对象包含了与类有关的信息。 --- Class对象就是用来创建类的所有的常规对象的。
  • Class类还拥有大量的使用RTTI的其他方式。
  • 类是程序的一部分，每个类都有一个Class对象； 每当编写并且编译了一个新类，就会产生一个Class对象(被保存一个同名的.class文件中)。
  • 为了生成这个类的对象，运行这个程序的Java虚拟机(JVM)将使用被称为"类加载器"的子系统。
    • 类加载器子系统实际上可以包含一条类加载器链，但是只有一个原生类加载器，它是JVM实现的一部分。
  • 所有的类都是在对其第一次使用时， 动态加载到JVM中。创建第一个类的静态成员的引用时， 就会加载这个类。
    • new操作符创建类的新对象也会被当作对类的静态成员的引用。
• Java程序在它开始运行之前并非被完全加载， 其各个部分是在必须时才加载的。
  • 类加载器首先检查一个类的Class对象是否已经加载， 如果尚未加载， 默认的类加载器就会根据类名查找.class文件。
    • 某个附加类加载器可能会在数据库中查找字节码。
• 类字面常量：
  • Java还提供了另一种方法来生成对Class对象的引用， 即使用类字面常量FancyToy.class。
  • 类字面常量不仅可以应用于普通的类，也可以应用与接口，数组以及基本数据类型。
  • 另外，对于基本数据类型的包装器类，还有一个标准字段TYPE。
    • TYPE字段是一个引用，指向对应的基本数据类型的Class。
      
• 为了使用类而做的准备工作实际包含三个步骤:
  • 加载: 加载器执行，查找字节码，并从字节码中创建一个Class对象。
  • 链接: 在链接阶段将验证类中的字节码， 为静态域分配存储空间，如果必要的话，将解析这个类创建这个类对其他类的所有索引。
  • 初始化: 如果这个类是超类(父类), 则对其初始化，执行静态初始化器和静态初始化块。
    • 初始化被延迟到对静态方法(构造器隐式地是静态的)或者非常数静态域进行首次引用时才执行。
• 泛化的Class引用： class引用总是指向某个Class对象，可以制造类的实例， 并包含可用作与这些实例的所有方法代码。
  • Class引用表示的就是它所指向的对象的确切类型，而该对象便是Class类的一个对象。
• 利用cast方法进行转型。
• instanceof与Class的等价性。
• RTTI的前提是， 这个类在编译时必须是已知的。
• 动态代理。
• 空对象 --- null。
• interface关键字的一种重要目标就是允许程序员隔离构建， 进而降低耦合性。
• instanceof关键字返回一个布尔值，告诉我们对象是不是某个特定类型的实例。
• 工厂方法设计模式: 将对象的创建工作交给类自己去完成。
  • 工厂方法可以被多态地调用， 从而创建恰当的对象。

泛型

• 一般的类和方法， 只能使用具体的类型: 要么是基本类型， 要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码， 这种限制对代码的约束会很大。
• 在面向对象编程中， 多态是一种泛化机制。
• final类不能扩展， 其他任何类都可以被扩展。
• 泛型实现了参数化类型的概念， 是代码可以运用于多种类型， 希望类或方法具有最广泛的表达能力。
• Java的泛型相比C++来说要弱很多。 --- 理解边界所在，只有知道一个技术不能做什么，才能更好地做到所能做的。
• 元组(tuple)：是将一组对象直接打包存储于其中的一个单一对象，允许读取其中元素，但不允许向其中存放新的对象。(数据传送对象)。
• 泛型也可以应用于接口， 例如生成器(generator) --- 专门负责创建对象的类。
• 泛型的主要目的之一就是用来指定容器要持有什么类型的对象，而且由编译器来保证类型的正确性。
• Java泛型的核心概念: 告诉编译器想使用什么类型， 然后编译器帮助处理一切细节。 --- 可以简单地认为泛型和其他类型差不多，只是多了参数列表而已。
• 声明为final的元素便不能再赋予其他值了。
• 基本类型不能作为泛型的类型参数。
• 创建一个适配器(adapter)来实现所需的接口。
• static方法，无法访问泛型类的类型参数， 如果static方法需要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法。
• 在使用泛型类时， 必须在创建对象的时候指定类型参数的值，而使用泛型方法的时候，通常不必指明参数类型， 因为编译器会自动找出具体的类型， --- 类型参数腿短(type arguement inference)。
• 编译器能够从泛型参数列表中的一个参数推断出另一个参数。
• 泛型方法与可变参数能够很好地共存。
• 生成某个类对象的类，必须具备两个特点:
  • 它必须声明为public；
  • 必须具备默认的构造器(无参数的构造其)。
• 泛型的一个重要好处是能够简单而安全地创建复杂的模型。

泛型方法

• 泛型方法使方法能够独立于类而产生变化。
  • 使用泛型方法可以取代将整个类泛型化。
• 在泛型代码内部，无法获得任何有关泛型参数类型的信息。
• Java泛型重用了extends关键字。
• 无界通配符<?>看起来意味着任何事物, <?>可以被认为是一种装饰。
• 混型的价值之一是它们可以将特性和行为一致地应用与多个类之上。

数组

• 数组与其他容器之间的区别有三方面: 效率, 类型和保存基类类型的能力.
  • 数组是一种效率最高的存储和随机访问对象引用序列的方式.
  • ArrayList.
• 数组是第一级对象.
• 返回一个数组.
• 多维数组.
• 数组与泛型.
• Arrays实用功能.

容器深入研究

• 完整的容器分类法
  
• 散列与散列码 --- HashMap.

Java I/O系统

• File类
• Reader和Writer.