第2章 一切都是對象
“盡管以C++為基礎(chǔ)，但Java是一種更純粹的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言”。
無論C++還是Java都屬于雜合語言。但在Java中，設(shè)計者覺得這種雜合并不象在C++里那么重要。雜合語言允許采用多種編程風格；之所以說C++是一種雜合語言，是因為它支持與C語言的向后兼容能力。由于C++是C的一個超集，所以包含的許多特性都是后者不具備的，這些特性使C++在某些地方顯得過于復雜。
Java語言首先便假定了我們只希望進行面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。也就是說，正式用它設(shè)計之前，必須先將自己的思想轉(zhuǎn)入一個面向?qū)ο蟮氖澜纾ǔ窃缫蚜晳T了這個世界的思維方式）。只有做好這個準備工作，與其他OOP語言相比，才能體會到Java的易學易用。在本章，我們將探討Java程序的基本組件，并體會為什么說Java乃至Java程序內(nèi)的一切都是對象。
2.1 用句柄操縱對象
每種編程語言都有自己的數(shù)據(jù)處理方式。有些時候，程序員必須時刻留意準備處理的是什么類型。您曾利用一些特殊語法直接操作過對象，或處理過一些間接表示的對象嗎（C或C++里的指針）？
所有這些在Java里都得到了簡化，任何東西都可看作對象。因此，我們可采用一種統(tǒng)一的語法，任何地方均可照搬不誤。但要注意，盡管將一切都“看作”對象，但操縱的標識符實際是指向一個對象的“句柄”（Handle）。在其他Java參考書里，還可看到有的人將其稱作一個“引用”，甚至一個“指針”。可將這一情形想象成用遙控板（句柄）操縱電視機（對象）。只要握住這個遙控板，就相當于掌握了與電視機連接的通道。但一旦需要“換頻道”或者“關(guān)小聲音”，我們實際操縱的是遙控板（句柄），再由遙控板自己操縱電視機（對象）。如果要在房間里四處走走，并想保持對電視機的控制，那么手上拿著的是遙控板，而非電視機。
此外，即使沒有電視機，遙控板亦可獨立存在。也就是說，只是由于擁有一個句柄，并不表示必須有一個對象同它連接。所以如果想容納一個詞或句子，可創(chuàng)建一個String句柄：
String s;
但這里創(chuàng)建的只是句柄，并不是對象。若此時向s發(fā)送一條消息，就會獲得一個錯誤（運行期）。這是由于s實際并未與任何東西連接（即“沒有電視機”）。因此，一種更安全的做法是：創(chuàng)建一個句柄時，記住無論如何都進行初始化：
String s = "asdf";
然而，這里采用的是一種特殊類型：字串可用加引號的文字初始化。通常，必須為對象使用一種更通用的初始化類型。
2.2 所有對象都必須創(chuàng)建
創(chuàng)建句柄時，我們希望它同一個新對象連接。通常用new關(guān)鍵字達到這一目的。new的意思是：“把我變成這些對象的一種新類型”。所以在上面的例子中，可以說：
String s = new String("asdf");
它不僅指出“將我變成一個新字串”，也通過提供一個初始字串，指出了“如何生成這個新字串”。
當然，字串（String）并非唯一的類型。Java配套提供了數(shù)量眾多的現(xiàn)成類型。對我們來講，最重要的就是記住能自行創(chuàng)建類型。事實上，這應(yīng)是Java程序設(shè)計的一項基本操作，是繼續(xù)本書后余部分學習的基礎(chǔ)。
2.2.1 保存到什么地方
程序運行時，我們最好對數(shù)據(jù)保存到什么地方做到心中有數(shù)。特別要注意的是內(nèi)存的分配。有六個地方都可以保存數(shù)據(jù)：
(1) 寄存器。這是最快的保存區(qū)域，因為它位于和其他所有保存方式不同的地方：處理器內(nèi)部。然而，寄存器的數(shù)量十分有限，所以寄存器是根據(jù)需要由編譯器分配。我們對此沒有直接的控制權(quán)，也不可能在自己的程序里找到寄存器存在的任何蹤跡。
(2) 堆棧。駐留于常規(guī)RAM（隨機訪問存儲器）區(qū)域，但可通過它的“堆棧指針”獲得處理的直接支持。堆棧指針若向下移，會創(chuàng)建新的內(nèi)存；若向上移，則會釋放那些內(nèi)存。這是一種特別快、特別有效的數(shù)據(jù)保存方式，僅次于寄存器。創(chuàng)建程序時，Java編譯器必須準確地知道堆棧內(nèi)保存的所有數(shù)據(jù)的“長度”以及“存在時間”。這是由于它必須生成相應(yīng)的代碼，以便向上和向下移動指針。這一限制無疑影響了程序的靈活性，所以盡管有些Java數(shù)據(jù)要保存在堆棧里——特別是對象句柄，但Java對象并不放到其中。
(3) 堆。一種常規(guī)用途的內(nèi)存池（也在RAM區(qū)域），其中保存了Java對象。和堆棧不同，“內(nèi)存堆”或“堆”（Heap）最吸引人的地方在于編譯器不必知道要從堆里分配多少存儲空間，也不必知道存儲的數(shù)據(jù)要在堆里停留多長的時間。因此，用堆保存數(shù)據(jù)時會得到更大的靈活性。要求創(chuàng)建一個對象時，只需用new命令編制相關(guān)的代碼即可。執(zhí)行這些代碼時，會在堆里自動進行數(shù)據(jù)的保存。當然，為達到這種靈活性，必然會付出一定的代價：在堆里分配存儲空間時會花掉更長的時間！
(4) 靜態(tài)存儲。這兒的“靜態(tài)”（Static）是指“位于固定位置”（盡管也在RAM里）。程序運行期間，靜態(tài)存儲的數(shù)據(jù)將隨時等候調(diào)用?？捎胹tatic關(guān)鍵字指出一個對象的特定元素是靜態(tài)的。但Java對象本身永遠都不會置入靜態(tài)存儲空間。
(5) 常數(shù)存儲。常數(shù)值通常直接置于程序代碼內(nèi)部。這樣做是安全的，因為它們永遠都不會改變。有的常數(shù)需要嚴格地保護，所以可考慮將它們置入只讀存儲器（ROM）。
(6) 非RAM存儲。若數(shù)據(jù)完全獨立于一個程序之外，則程序不運行時仍可存在，并在程序的控制范圍之外。其中兩個最主要的例子便是“流式對象”和“固定對象”。對于流式對象，對象會變成字節(jié)流，通常會發(fā)給另一臺機器。而對于固定對象，對象保存在磁盤中。即使程序中止運行，它們?nèi)钥杀３肿约旱臓顟B(tài)不變。對于這些類型的數(shù)據(jù)存儲，一個特別有用的技巧就是它們能存在于其他媒體中。一旦需要，甚至能將它們恢復成普通的、基于RAM的對象。Java 1.1提供了對Lightweight persistence的支持。未來的版本甚至可能提供更完整的方案。
2.2.2 特殊情況：主要類型
有一系列類需特別對待；可將它們想象成“基本”、“主要”或者“主”（Primitive）類型，進行程序設(shè)計時要頻繁用到它們。之所以要特別對待，是由于用new創(chuàng)建對象（特別是小的、簡單的變量）并不是非常有效，因為new將對象置于“堆”里。對于這些類型，Java采納了與C和C++相同的方法。也就是說，不是用new創(chuàng)建變量，而是創(chuàng)建一個并非句柄的“自動”變量。這個變量容納了具體的值，并置于堆棧中，能夠更高效地存取。
Java決定了每種主要類型的大小。就象在大多數(shù)語言里那樣，這些大小并不隨著機器結(jié)構(gòu)的變化而變化。這種大小的不可更改正是Java程序具有很強移植能力的原因之一。
①：到Java 1.1才有，1.0版沒有。
數(shù)值類型全都是有符號（正負號）的，所以不必費勁尋找沒有符號的類型。
主數(shù)據(jù)類型也擁有自己的“封裝器”（wrapper）類。這意味著假如想讓堆內(nèi)一個非主要對象表示那個主類型，就要使用對應(yīng)的封裝器。例如：
char c = ‘x‘;
Character C = new Character(‘c‘);
也可以直接使用：
Character C = new Character(‘x‘);
這樣做的原因?qū)⒃谝院蟮恼鹿?jié)里解釋。
1. 高精度數(shù)字
Java 1.1增加了兩個類，用于進行高精度的計算：BigInteger和BigDecimal。盡管它們大致可以劃分為“封裝器”類型，但兩者都沒有對應(yīng)的“主類型”。
這兩個類都有自己特殊的“方法”，對應(yīng)于我們針對主類型執(zhí)行的操作。也就是說，能對int或float做的事情，對BigInteger和BigDecimal一樣可以做。只是必須使用方法調(diào)用，不能使用運算符。此外，由于牽涉更多，所以運算速度會慢一些。我們犧牲了速度，但換來了精度。
BigInteger支持任意精度的整數(shù)。也就是說，我們可精確表示任意大小的整數(shù)值，同時在運算過程中不會丟失任何信息。
BigDecimal支持任意精度的定點數(shù)字。例如，可用它進行精確的幣值計算。
至于調(diào)用這兩個類時可選用的構(gòu)建器和方法，請自行參考聯(lián)機幫助文檔。
2.2.3 Java的數(shù)組
幾乎所有程序設(shè)計語言都支持數(shù)組。在C和C++里使用數(shù)組是非常危險的，因為那些數(shù)組只是內(nèi)存塊。若程序訪問自己內(nèi)存塊以外的數(shù)組，或者在初始化之前使用內(nèi)存（屬于常規(guī)編程錯誤），會產(chǎn)生不可預(yù)測的后果（注釋②）。
②：在C++里，應(yīng)盡量不要使用數(shù)組，換用標準模板庫（Standard TemplateLibrary）里更安全的容器。
Java的一項主要設(shè)計目標就是安全性。所以在C和C++里困擾程序員的許多問題都未在Java里重復。一個Java可以保證被初始化，而且不可在它的范圍之外訪問。由于系統(tǒng)自動進行范圍檢查，所以必然要付出一些代價：針對每個數(shù)組，以及在運行期間對索引的校驗，都會造成少量的內(nèi)存開銷。但由此換回的是更高的安全性，以及更高的工作效率。為此付出少許代價是值得的。
創(chuàng)建對象數(shù)組時，實際創(chuàng)建的是一個句柄數(shù)組。而且每個句柄都會自動初始化成一個特殊值，并帶有自己的關(guān)鍵字：null（空）。一旦Java看到null，就知道該句柄并未指向一個對象。正式使用前，必須為每個句柄都分配一個對象。若試圖使用依然為null的一個句柄，就會在運行期報告問題。因此，典型的數(shù)組錯誤在Java里就得到了避免。
也可以創(chuàng)建主類型數(shù)組。同樣地，編譯器能夠擔保對它的初始化，因為會將那個數(shù)組的內(nèi)存劃分成零。
數(shù)組問題將在以后的章節(jié)里詳細討論。
2.3 絕對不要清除對象
在大多數(shù)程序設(shè)計語言中，變量的“存在時間”（Lifetime）一直是程序員需要著重考慮的問題。變量應(yīng)持續(xù)多長的時間？如果想清除它，那么何時進行？在變量存在時間上糾纏不清會造成大量的程序錯誤。在下面的小節(jié)里，將闡示Java如何幫助我們完成所有清除工作，從而極大了簡化了這個問題。
2.3.1 作用域
大多數(shù)程序設(shè)計語言都提供了“作用域”（Scope）的概念。對于在作用域里定義的名字，作用域同時決定了它的“可見性”以及“存在時間”。在C，C++和Java里，作用域是由花括號的位置決定的。參考下面這個例子：
{int x = 12;/* only x available */{int q = 96;/* both x & q available */}/* only x available *//* q “out of scope” */}
作為在作用域里定義的一個變量，它只有在那個作用域結(jié)束之前才可使用。
在上面的例子中，縮進排版使Java代碼更易辨讀。由于Java是一種形式自由的語言，所以額外的空格、制表位以及回車都不會對結(jié)果程序造成影響。
注意盡管在C和C++里是合法的，但在Java里不能象下面這樣書寫代碼：
{int x = 12;{int x = 96; /* illegal */}}
編譯器會認為變量x已被定義。所以C和C++能將一個變量“隱藏”在一個更大的作用域里。但這種做法在Java里是不允許的，因為Java的設(shè)計者認為這樣做使程序產(chǎn)生了混淆。
2.3.2 對象的作用域
Java對象不具備與主類型一樣的存在時間。用new關(guān)鍵字創(chuàng)建一個Java對象的時候，它會超出作用域的范圍之外。所以假若使用下面這段代碼：
{
String s = new String("a string");
} /* 作用域的終點 */
那么句柄s會在作用域的終點處消失。然而，s指向的String對象依然占據(jù)著內(nèi)存空間。在上面這段代碼里，我們沒有辦法訪問對象，因為指向它的唯一一個句柄已超出了作用域的邊界。在后面的章節(jié)里，大家還會繼續(xù)學習如何在程序運行期間傳遞和復制對象句柄。
這樣造成的結(jié)果便是：對于用new創(chuàng)建的對象，只要我們愿意，它們就會一直保留下去。這個編程問題在C和C++里特別突出?？磥碓贑++里遇到的麻煩最大：由于不能從語言獲得任何幫助，所以在需要對象的時候，根本無法確定它們是否可用。而且更麻煩的是，在C++里，一旦工作完成，必須保證將對象清除。
這樣便帶來了一個有趣的問題。假如Java讓對象依然故我，怎樣才能防止它們大量充斥內(nèi)存，并最終造成程序的“凝固”呢。在C++里，這個問題最令程序員頭痛。但Java以后，情況卻發(fā)生了改觀。Java有一個特別的“垃圾收集器”，它會查找用new創(chuàng)建的所有對象，并辨別其中哪些不再被引用。隨后，它會自動釋放由那些閑置對象占據(jù)的內(nèi)存，以便能由新對象使用。這意味著我們根本不必操心內(nèi)存的回收問題。只需簡單地創(chuàng)建對象，一旦不再需要它們，它們就會自動離去。這樣做可防止在C++里很常見的一個編程問題：由于程序員忘記釋放內(nèi)存造成的“內(nèi)存溢出”。
2.4 新建數(shù)據(jù)類型：類
如果說一切東西都是對象，那么用什么決定一個“類”（Class）的外觀與行為呢？換句話說，是什么建立起了一個對象的“類型”（Type）呢？大家可能猜想有一個名為“type”的關(guān)鍵字。但從歷史看來，大多數(shù)面向?qū)ο蟮恼Z言都用關(guān)鍵字“class”表達這樣一個意思：“我準備告訴你對象一種新類型的外觀”。class關(guān)鍵字太常用了，以至于本書許多地方并沒有用粗體字或雙引號加以強調(diào)。在這個關(guān)鍵字的后面，應(yīng)該跟隨新數(shù)據(jù)類型的名稱。例如：
class ATypeName {/*類主體置于這里}
這樣就引入了一種新類型，接下來便可用new創(chuàng)建這種類型的一個新對象：
ATypeName a = new ATypeName();
在ATypeName里，類主體只由一條注釋構(gòu)成（星號和斜杠以及其中的內(nèi)容，本章后面還會詳細講述），所以并不能對它做太多的事情。事實上，除非為其定義了某些方法，否則根本不能指示它做任何事情。
2.4.1 字段和方法
定義一個類時（我們在Java里的全部工作就是定義類、制作那些類的對象以及將消息發(fā)給那些對象），可在自己的類里設(shè)置兩種類型的元素：數(shù)據(jù)成員（有時也叫“字段”）以及成員函數(shù)（通常叫“方法”）。其中，數(shù)據(jù)成員是一種對象（通過它的句柄與其通信），可以為任何類型。它也可以是主類型（并不是句柄）之一。如果是指向?qū)ο蟮囊粋€句柄，則必須初始化那個句柄，用一種名為“構(gòu)建器”（第4章會對此詳述）的特殊函數(shù)將其與一個實際對象連接起來（就象早先看到的那樣，使用new關(guān)鍵字）。但若是一種主類型，則可在類定義位置直接初始化（正如后面會看到的那樣，句柄亦可在定義位置初始化）。
每個對象都為自己的數(shù)據(jù)成員保有存儲空間；數(shù)據(jù)成員不會在對象之間共享。下面是定義了一些數(shù)據(jù)成員的類示例：
class DataOnly {int i;float f;boolean b;}
這個類并沒有做任何實質(zhì)性的事情，但我們可創(chuàng)建一個對象：
DataOnly d = new DataOnly();
可將值賦給數(shù)據(jù)成員，但首先必須知道如何引用一個對象的成員。為達到引用對象成員的目的，首先要寫上對象句柄的名字，再跟隨一個點號（句點），再跟隨對象內(nèi)部成員的名字。即“對象句柄.成員”。例如：
d.i = 47;
d.f = 1.1f;
d.b = false;
一個對象也可能包含了另一個對象，而另一個對象里則包含了我們想修改的數(shù)據(jù)。對于這個問題，只需保持“連接句點”即可。例如：
myPlane.leftTank.capacity = 100;
除容納數(shù)據(jù)之外，DataOnly類再也不能做更多的事情，因為它沒有成員函數(shù)（方法）。為正確理解工作原理，首先必須知道“自變量”和“返回值”的概念。我們馬上就會詳加解釋。
1. 主成員的默認值
若某個主數(shù)據(jù)類型屬于一個類成員，那么即使不明確（顯式）進行初始化，也可以保證它們獲得一個默認值。
主類型 默認值
Boolean false
Char ‘\u0000‘(null)
byte (byte)0
short (short)0
int 0
long 0L
float 0.0f
double 0.0d
一旦將變量作為類成員使用，就要特別注意由Java分配的默認值。這樣做可保證主類型的成員變量肯定得到了初始化（C++不具備這一功能），可有效遏止多種相關(guān)的編程錯誤。
然而，這種保證卻并不適用于“局部”變量——那些變量并非一個類的字段。所以，假若在一個函數(shù)定義中寫入下述代碼：
int x;
那么x會得到一些隨機值（這與C和C++是一樣的），不會自動初始化成零。我們責任是在正式使用x前分配一個適當?shù)闹?。如果忘記，就會得到一條編譯期錯誤，告訴我們變量可能尚未初始化。這種處理正是Java優(yōu)于C++的表現(xiàn)之一。許多C++編譯器會對變量未初始化發(fā)出警告，但在Java里卻是錯誤。
2.5 方法、自變量和返回值
迄今為止，我們一直用“函數(shù)”（Function）這個詞指代一個已命名的子例程。但在Java里，更常用的一個詞卻是“方法”（Method），代表“完成某事的途徑”。盡管它們表達的實際是同一個意思，但從現(xiàn)在開始，本書將一直使用“方法”，而不是“函數(shù)”。
Java的“方法”決定了一個對象能夠接收的消息。通過本節(jié)的學習，大家會知道方法的定義有多么簡單！
方法的基本組成部分包括名字、自變量、返回類型以及主體。下面便是它最基本的形式：
返回類型 方法名( /* 自變量列表*/ ) {/* 方法主體 */}
返回類型是指調(diào)用方法之后返回的數(shù)值類型。顯然，方法名的作用是對具體的方法進行標識和引用。自變量列表列出了想傳遞給方法的信息類型和名稱。
Java的方法只能作為類的一部分創(chuàng)建。只能針對某個對象調(diào)用一個方法（注釋③），而且那個對象必須能夠執(zhí)行那個方法調(diào)用。若試圖為一個對象調(diào)用錯誤的方法，就會在編譯期得到一條出錯消息。為一個對象調(diào)用方法時，需要先列出對象的名字，在后面跟上一個句點，再跟上方法名以及它的參數(shù)列表。亦即“對象名.方法名(自變量1，自變量2，自變量3...)。舉個例子來說，假設(shè)我們有一個方法名叫f()，它沒有自變量，返回的是類型為int的一個值。那么，假設(shè)有一個名為a的對象，可為其調(diào)用方法f()，則代碼如下：
int x = a.f();
返回值的類型必須兼容x的類型。
象這樣調(diào)用一個方法的行動通常叫作“向?qū)ο蟀l(fā)送一條消息”。在上面的例子中，消息是f()，而對象是a。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計通常簡單地歸納為“向?qū)ο蟀l(fā)送消息”。
③：正如馬上就要學到的那樣，“靜態(tài)”方法可針對類調(diào)用，毋需一個對象。
2.5.1 自變量列表
自變量列表規(guī)定了我們傳送給方法的是什么信息。正如大家或許已猜到的那樣，這些信息——如同Java內(nèi)其他任何東西——采用的都是對象的形式。因此，我們必須在自變量列表里指定要傳遞的對象類型，以及每個對象的名字。正如在Java其他地方處理對象時一樣，我們實際傳遞的是“句柄”（注釋④）。然而，句柄的類型必須正確。倘若希望自變量是一個“字串”，那么傳遞的必須是一個字串。
④：對于前面提及的“特殊”數(shù)據(jù)類型boolean，char，byte，short，int，long，，float以及double來說是一個例外。但在傳遞對象時，通常都是指傳遞指向?qū)ο蟮木浔?br>
下面讓我們考慮將一個字串作為自變量使用的方法。下面列出的是定義代碼，必須將它置于一個類定義里，否則無法編譯：
int storage(String s) {
return s.length() * 2;
}
這個方法告訴我們需要多少字節(jié)才能容納一個特定字串里的信息（字串里的每個字符都是16位，或者說2個字節(jié)、長整數(shù)，以便提供對Unicode字符的支持）。自變量的類型為String，而且叫作s。一旦將s傳遞給方法，就可將它當作其他對象一樣處理（可向其發(fā)送消息）。在這里，我們調(diào)用的是length()方法，它是String的方法之一。該方法返回的是一個字串里的字符數(shù)。
通過上面的例子，也可以了解return關(guān)鍵字的運用。它主要做兩件事情。首先，它意味著“離開方法，我已完工了”。其次，假設(shè)方法生成了一個值，則那個值緊接在return語句的后面。在這種情況下，返回值是通過計算表達式“s.length()*2”而產(chǎn)生的。
可按自己的愿望返回任意類型，但倘若不想返回任何東西，就可指示方法返回void（空）。下面列出一些例子。
boolean flag() { return true; }
float naturalLogBase() { return 2.718; }
void nothing() { return; }
void nothing2() {}
若返回類型為void，則return關(guān)鍵字唯一的作用就是退出方法。所以一旦抵達方法末尾，該關(guān)鍵字便不需要了?？稍谌魏蔚胤綇囊粋€方法返回。但假設(shè)已指定了一種非void的返回類型，那么無論從何地返回，編譯器都會確保我們返回的是正確的類型。
到此為止，大家或許已得到了這樣的一個印象：一個程序只是一系列對象的集合，它們的方法將其他對象作為自己的自變量使用，而且將消息發(fā)給那些對象。這種說法大體正確，但通過以后的學習，大家還會知道如何在一個方法里作出決策，做一些更細致的基層工作。至于這一章，只需理解消息傳送就足夠了。
2.6 構(gòu)建Java程序
正式構(gòu)建自己的第一個Java程序前，還有幾個問題需要注意。
2.6.1 名字的可見性
在所有程序設(shè)計語言里，一個不可避免的問題是對名字或名稱的控制。假設(shè)您在程序的某個模塊里使用了一個名字，而另一名程序員在另一個模塊里使用了相同的名字。此時，如何區(qū)分兩個名字，并防止兩個名字互相沖突呢？這個問題在C語言里特別突出。因為程序未提供很好的名字管理方法。C++的類（即Java類的基礎(chǔ)）嵌套使用類里的函數(shù)，使其不至于同其他類里的嵌套函數(shù)名沖突。然而，C++仍然允許使用全局數(shù)據(jù)以及全局函數(shù)，所以仍然難以避免沖突。為解決這個問題，C++用額外的關(guān)鍵字引入了“命名空間”的概念。
由于采用全新的機制，所以Java能完全避免這些問題。為了給一個庫生成明確的名字，采用了與Internet域名類似的名字。事實上，Java的設(shè)計者鼓勵程序員反轉(zhuǎn)使用自己的Internet域名，因為它們肯定是獨一無二的。由于我的域名是BruceEckel.com，所以我的實用工具庫就可命名為com.bruceeckel.utility.foibles。反轉(zhuǎn)了域名后，可將點號想象成子目錄。
在Java 1.0和Java 1.1中，域擴展名com，edu，org，net等都約定為大寫形式。所以庫的樣子就變成：COM.bruceeckel.utility.foibles。然而，在Java 1.2的開發(fā)過程中，設(shè)計者發(fā)現(xiàn)這樣做會造成一些問題。所以目前的整個軟件包都以小寫字母為標準。
Java的這種特殊機制意味著所有文件都自動存在于自己的命名空間里。而且一個文件里的每個類都自動獲得一個獨一無二的標識符（當然，一個文件里的類名必須是唯一的）。所以不必學習特殊的語言知識來解決這個問題——語言本身已幫我們照顧到這一點。
2.6.2 使用其他組件
一旦要在自己的程序里使用一個預(yù)先定義好的類，編譯器就必須知道如何找到它。當然，這個類可能就在發(fā)出調(diào)用的那個相同的源碼文件里。如果是那種情況，只需簡單地使用這個類即可——即使它直到文件的后面仍未得到定義。Java消除了“向前引用”的問題，所以不要關(guān)心這些事情。
但假若那個類位于其他文件里呢？您或許認為編譯器應(yīng)該足夠“聯(lián)盟”，可以自行發(fā)現(xiàn)它。但實情并非如此。假設(shè)我們想使用一個具有特定名稱的類，但那個類的定義位于多個文件里?；蛘吒悖僭O(shè)我們準備寫一個程序，但在創(chuàng)建它的時候，卻向自己的庫加入了一個新類，它與現(xiàn)有某個類的名字發(fā)生了沖突。
為解決這個問題，必須消除所有潛在的、糾纏不清的情況。為達到這個目的，要用import關(guān)鍵字準確告訴Java編譯器我們希望的類是什么。import的作用是指示編譯器導入一個“包”——或者說一個“類庫”（在其他語言里，可將“庫”想象成一系列函數(shù)、數(shù)據(jù)以及類的集合。但請記住，Java的所有代碼都必須寫入一個類中）。
大多數(shù)時候，我們直接采用來自標準Java庫的組件（部件）即可，它們是與編譯器配套提供的。使用這些組件時，沒有必要關(guān)心冗長的保留域名；舉個例子來說，只需象下面這樣寫一行代碼即可：
import java.util.Vector;
它的作用是告訴編譯器我們想使用Java的Vector類。然而，util包含了數(shù)量眾多的類，我們有時希望使用其中的幾個，同時不想全部明確地聲明它們。為達到這個目的，可使用“*”通配符。如下所示：
import java.util.*;
需導入一系列類時，采用的通常是這個辦法。應(yīng)盡量避免一個一個地導入類。
2.6.3 static關(guān)鍵字
通常，我們創(chuàng)建類時會指出那個類的對象的外觀與行為。除非用new創(chuàng)建那個類的一個對象，否則實際上并未得到任何東西。只有執(zhí)行了new后，才會正式生成數(shù)據(jù)存儲空間，并可使用相應(yīng)的方法。
但在兩種特殊的情形下，上述方法并不堪用。一種情形是只想用一個存儲區(qū)域來保存一個特定的數(shù)據(jù)——無論要創(chuàng)建多少個對象，甚至根本不創(chuàng)建對象。另一種情形是我們需要一個特殊的方法，它沒有與這個類的任何對象關(guān)聯(lián)。也就是說，即使沒有創(chuàng)建對象，也需要一個能調(diào)用的方法。為滿足這兩方面的要求，可使用static（靜態(tài)）關(guān)鍵字。一旦將什么東西設(shè)為static，數(shù)據(jù)或方法就不會同那個類的任何對象實例聯(lián)系到一起。所以盡管從未創(chuàng)建那個類的一個對象，仍能調(diào)用一個static方法，或訪問一些static數(shù)據(jù)。而在這之前，對于非static數(shù)據(jù)和方法，我們必須創(chuàng)建一個對象，并用那個對象訪問數(shù)據(jù)或方法。這是由于非static數(shù)據(jù)和方法必須知道它們操作的具體對象。當然，在正式使用前，由于static方法不需要創(chuàng)建任何對象，所以它們不可簡單地調(diào)用其他那些成員，同時不引用一個已命名的對象，從而直接訪問非static成員或方法（因為非static成員和方法必須同一個特定的對象關(guān)聯(lián)到一起）。
有些面向?qū)ο蟮恼Z言使用了“類數(shù)據(jù)”和“類方法”這兩個術(shù)語。它們意味著數(shù)據(jù)和方法只是為作為一個整體的類而存在的，并不是為那個類的任何特定對象。有時，您會在其他一些Java書刊里發(fā)現(xiàn)這樣的稱呼。
為了將數(shù)據(jù)成員或方法設(shè)為static，只需在定義前置和這個關(guān)鍵字即可。例如，下述代碼能生成一個static數(shù)據(jù)成員，并對其初始化：
class StaticTest {
Static int i = 47;
}
現(xiàn)在，盡管我們制作了兩個StaticTest對象，但它們?nèi)匀恢徽紦?jù)StaticTest.i的一個存儲空間。這兩個對象都共享同樣的i。請考察下述代碼：
StaticTest st1 = new StaticTest();
StaticTest st2 = new StaticTest();
此時，無論st1.i還是st2.i都有同樣的值47，因為它們引用的是同樣的內(nèi)存區(qū)域。
有兩個辦法可引用一個static變量。正如上面展示的那樣，可通過一個對象命名它，如st2.i。亦可直接用它的類名引用，而這在非靜態(tài)成員里是行不通的（最好用這個辦法引用static變量，因為它強調(diào)了那個變量的“靜態(tài)”本質(zhì)）。
StaticTest.i++;
其中，++運算符會使變量增值。此時，無論st1.i還是st2.i的值都是48。
類似的邏輯也適用于靜態(tài)方法。既可象對其他任何方法那樣通過一個對象引用靜態(tài)方法，亦可用特殊的語法格式“類名.方法()”加以引用。靜態(tài)方法的定義是類似的：
class StaticFun {
static void incr() { StaticTest.i++; }
}
從中可看出，StaticFun的方法incr()使靜態(tài)數(shù)據(jù)i增值。通過對象，可用典型的方法調(diào)用incr()：
StaticFun sf = new StaticFun();
sf.incr();
或者，由于incr()是一種靜態(tài)方法，所以可通過它的類直接調(diào)用：
StaticFun.incr();
盡管是“靜態(tài)”的，但只要應(yīng)用于一個數(shù)據(jù)成員，就會明確改變數(shù)據(jù)的創(chuàng)建方式（一個類一個成員，以及每個對象一個非靜態(tài)成員）。若應(yīng)用于一個方法，就沒有那么戲劇化了。對方法來說，static一項重要的用途就是幫助我們在不必創(chuàng)建對象的前提下調(diào)用那個方法。正如以后會看到的那樣，這一點是至關(guān)重要的——特別是在定義程序運行入口方法main()的時候。
和其他任何方法一樣，static方法也能創(chuàng)建自己類型的命名對象。所以經(jīng)常把static方法作為一個“領(lǐng)頭羊”使用，用它生成一系列自己類型的“實例”。
2.7 我們的第一個Java程序
最后，讓我們正式編一個程序（注釋⑤）。它能打印出與當前運行的系統(tǒng)有關(guān)的資料，并利用了來自Java標準庫的System對象的多種方法。注意這里引入了一種額外的注釋樣式：“//”。它表示到本行結(jié)束前的所有內(nèi)容都是注釋：
// Property.javaimport java.util.*;public class Property {public static void main(String[] args) {System.out.println(new Date());Properties p = System.getProperties();p.list(System.out);System.out.println("--- Memory Usage:");Runtime rt = Runtime.getRuntime();System.out.println("Total Memory = "+ rt.totalMemory()+ " Free Memory = "+ rt.freeMemory());}}
⑤：在某些編程環(huán)境里，程序會在屏幕上一切而過，甚至沒機會看到結(jié)果?？蓪⑾旅孢@段代碼置于main()的末尾，用它暫停輸出：
try {
Thread.currentThread().sleep(5 * 1000);
} catch(InterruptedException e) {}
}
它的作用是暫停輸出5秒鐘。這段代碼涉及的一些概念要到本書后面才會講到。所以目前不必深究，只知道它是讓程序暫停的一個技巧便可。
在每個程序文件的開頭，都必須放置一個import語句，導入那個文件的代碼里要用到的所有額外的類。注意我們說它們是“額外”的，因為一個特殊的類庫會自動導入每個Java文件：java.lang。啟動您的Web瀏覽器，查看由Sun提供的用戶文檔（如果尚未從http://www.java.sun.com下載，或用其他方式安裝了Java文檔，請立即下載）。在packages.html文件里，可找到Java配套提供的所有類庫名稱。請選擇其中的java.lang。在“Class Index”下面，可找到屬于那個庫的全部類的列表。由于java.lang默認進入每個Java代碼文件，所以這些類在任何時候都可直接使用。在這個列表里，可發(fā)現(xiàn)System和Runtime，我們在Property.java里用到了它們。java.lang里沒有列出Date類，所以必須導入另一個類庫才能使用它。如果不清楚一個特定的類在哪個類庫里，或者想檢視所有的類，可在Java用戶文檔里選擇“Class Hierarchy”（類分級結(jié)構(gòu)）。在Web瀏覽器中，雖然要花不短的時間來建立這個結(jié)構(gòu)，但可清楚找到與Java配套提供的每一個類。隨后，可用瀏覽器的“查找”（Find）功能搜索關(guān)鍵字“Date”。經(jīng)這樣處理后，可發(fā)現(xiàn)我們的搜索目標以java.util.Date的形式列出。我們終于知道它位于util庫里，所以必須導入java.util.*；否則便不能使用Date。
觀察packages.html文檔最開頭的部分（我已將其設(shè)為自己的默認起始頁），請選擇java.lang，再選System。這時可看到System類有幾個字段。若選擇out，就可知道它是一個static PrintStream對象。由于它是“靜態(tài)”的，所以不需要我們創(chuàng)建任何東西。out對象肯定是3，所以只需直接用它即可。我們能對這個out對象做的事情由它的類型決定：PrintStream。PrintStream在說明文字中以一個超鏈接的形式列出，這一點做得非常方便。所以假若單擊那個鏈接，就可看到能夠為PrintStream調(diào)用的所有方法。方法的數(shù)量不少，本書后面會詳細介紹。就目前來說，我們感興趣的只有println()。它的意思是“把我給你的東西打印到控制臺，并用一個新行結(jié)束”。所以在任何Java程序中，一旦要把某些內(nèi)容打印到控制臺，就可條件反射地寫上System.out.println("內(nèi)容")。
類名與文件是一樣的。若象現(xiàn)在這樣創(chuàng)建一個獨立的程序，文件中的一個類必須與文件同名（如果沒這樣做，編譯器會及時作出反應(yīng)）。類里必須包含一個名為main()的方法，形式如下：
public static void main(String[] args) {
其中，關(guān)鍵字“public”意味著方法可由外部世界調(diào)用（第5章會詳細解釋）。main()的自變量是包含了String對象的一個數(shù)組。args不會在本程序中用到，但需要在這個地方列出，因為它們保存了在命令行調(diào)用的自變量。
程序的第一行非常有趣：
System.out.println(new Date());
請觀察它的自變量：創(chuàng)建Date對象唯一的目的就是將它的值發(fā)送給println()。一旦這個語句執(zhí)行完畢，Date就不再需要。隨之而來的“垃圾收集器”會發(fā)現(xiàn)這一情況，并在任何可能的時候?qū)⑵浠厥?。事實上，我們沒太大的必要關(guān)心“清除”的細節(jié)。
第二行調(diào)用了System.getProperties()。若用Web瀏覽器查看聯(lián)機用戶文檔，就可知道getProperties()是System類的一個static方法。由于它是“靜態(tài)”的，所以不必創(chuàng)建任何對象便可調(diào)用該方法。無論是否存在該類的一個對象，static方法隨時都可使用。調(diào)用getProperties()時，它會將系統(tǒng)屬性作為Properties類的一個對象生成（注意Properties是“屬性”的意思）。隨后的的句柄保存在一個名為p的Properties句柄里。在第三行，大家可看到Properties對象有一個名為list()的方法，它將自己的全部內(nèi)容都發(fā)給一個我們作為自變量傳遞的PrintStream對象。
main()的第四和第六行是典型的打印語句。注意為了打印多個String值，用加號（+）分隔它們即可。然而，也要在這里注意一些奇怪的事情。在String對象中使用時，加號并不代表真正的“相加”。處理字串時，我們通常不必考慮“+”的任何特殊含義。但是，Java的String類要受一種名為“運算符過載”的機制的制約。也就是說，只有在隨同String對象使用時，加號才會產(chǎn)生與其他任何地方不同的表現(xiàn)。對于字串，它的意思是“連接這兩個字串”。
但事情到此并未結(jié)束。請觀察下述語句：
System.out.println("Total Memory = "
+ rt.totalMemory()
+ " Free Memory = "
+ rt.freeMemory());
其中，totalMemory()和freeMemory()返回的是數(shù)值，并非String對象。如果將一個數(shù)值“加”到一個字串身上，會發(fā)生什么情況呢？同我們一樣，編譯器也會意識到這個問題，并魔術(shù)般地調(diào)用一個方法，將那個數(shù)值（int，float等等）轉(zhuǎn)換成字串。經(jīng)這樣處理后，它們當然能利用加號“加”到一起。這種“自動類型轉(zhuǎn)換”亦劃入“運算符過載”處理的范疇。
許多Java著作都在熱烈地辯論“運算符過載”（C++的一項特性）是否有用。目前就是反對它的一個好例子！然而，這最多只能算編譯器（程序）的問題，而且只是對String對象而言。對于自己編寫的任何源代碼，都不可能使運算符“過載”。
通過為Runtime類調(diào)用getRuntime()方法，main()的第五行創(chuàng)建了一個Runtime對象。返回的則是指向一個Runtime對象的句柄。而且，我們不必關(guān)心它是一個靜態(tài)對象，還是由new命令創(chuàng)建的一個對象。這是由于我們不必為清除工作負責，可以大模大樣地使用對象。正如顯示的那樣，Runtime可告訴我們與內(nèi)存使用有關(guān)的信息。
2.8 注釋和嵌入文檔
Java里有兩種類型的注釋。第一種是傳統(tǒng)的、C語言風格的注釋，是從C++繼承而來的。這些注釋用一個“/*”起頭，隨后是注釋內(nèi)容，并可跨越多行，最后用一個“*/”結(jié)束。注意許多程序員在連續(xù)注釋內(nèi)容的每一行都用一個“*”開頭，所以經(jīng)常能看到象下面這樣的內(nèi)容：
/* 這是
* 一段注釋，
* 它跨越了多個行
*/
但請記住，進行編譯時，/*和*/之間的所有東西都會被忽略，所以上述注釋與下面這段注釋并沒有什么不同：
/* 這是一段注釋，
它跨越了多個行 */
第二種類型的注釋也起源于C++。這種注釋叫作“單行注釋”，以一個“//”起頭，表示這一行的所有內(nèi)容都是注釋。這種類型的注釋更常用，因為它書寫時更方便。沒有必要在鍵盤上尋找“/”，再尋找“*”（只需按同樣的鍵兩次），而且不必在注釋結(jié)尾時加一個結(jié)束標記。下面便是這類注釋的一個例子：
// 這是一條單行注釋
2.8.1 注釋文檔
對于Java語言，最體貼的一項設(shè)計就是它并沒有打算讓人們?yōu)榱藢懗绦蚨鴮懗绦颉藗円残枰紤]程序的文檔化問題。對于程序的文檔化，最大的問題莫過于對文檔的維護。若文檔與代碼分離，那么每次改變代碼后都要改變文檔，這無疑會變成相當麻煩的一件事情。解決的方法看起來似乎很簡單：將代碼同文檔“鏈接”起來。為達到這個目的，最簡單的方法是將所有內(nèi)容都置于同一個文件。然而，為使一切都整齊劃一，還必須使用一種特殊的注釋語法，以便標記出特殊的文檔；另外還需要一個工具，用于提取這些注釋，并按有價值的形式將其展現(xiàn)出來。這些都是Java必須做到的。
用于提取注釋的工具叫作javadoc。它采用了部分來自Java編譯器的技術(shù)，查找我們置入程序的特殊注釋標記。它不僅提取由這些標記指示的信息，也將毗鄰注釋的類名或方法名提取出來。這樣一來，我們就可用最輕的工作量，生成十分專業(yè)的程序文檔。
javadoc輸出的是一個HTML文件，可用自己的Web瀏覽器查看。該工具允許我們創(chuàng)建和管理單個源文件，并生動生成有用的文檔。由于有了jvadoc，所以我們能夠用標準的方法創(chuàng)建文檔。而且由于它非常方便，所以我們能輕松獲得所有Java庫的文檔。
2.8.2 具體語法
所有javadoc命令都只能出現(xiàn)于“/**”注釋中。但和平常一樣，注釋結(jié)束于一個“*/”。主要通過兩種方式來使用javadoc：嵌入的HTML，或使用“文檔標記”。其中，“文檔標記”（Doc tags）是一些以“@”開頭的命令，置于注釋行的起始處（但前導的“*”會被忽略）。
有三種類型的注釋文檔，它們對應(yīng)于位于注釋后面的元素：類、變量或者方法。也就是說，一個類注釋正好位于一個類定義之前；變量注釋正好位于變量定義之前；而一個方法定義正好位于一個方法定義的前面。如下面這個簡單的例子所示：
/** 一個類注釋 */
public class docTest {
/** 一個變量注釋 */
public int i;
/** 一個方法注釋 */
public void f() {}
}
注意javadoc只能為public（公共）和protected（受保護）成員處理注釋文檔。“private”（私有）和“友好”（詳見5章）成員的注釋會被忽略，我們看不到任何輸出（也可以用-private標記包括private成員）。這樣做是有道理的，因為只有public和protected成員才可在文件之外使用，這是客戶程序員的希望。然而，所有類注釋都會包含到輸出結(jié)果里。
上述代碼的輸出是一個HTML文件，它與其他Java文檔具有相同的標準格式。因此，用戶會非常熟悉這種格式，可在您設(shè)計的類中方便地“漫游”。設(shè)計程序時，請務(wù)必考慮輸入上述代碼，用javadoc處理一下，觀看最終HTML文件的效果如何。
2.8.3 嵌入HTML
javadoc將HTML命令傳遞給最終生成的HTML文檔。這便使我們能夠充分利用HTML的巨大威力。當然，我們的最終動機是格式化代碼，不是為了嘩眾取寵。下面列出一個例子：
/**
* <pre>
* System.out.println(new Date());
* </pre>
*/
亦可象在其他Web文檔里那樣運用HTML，對普通文本進行格式化，使其更具條理、更加美觀：
/**
* 您<em>甚至</em>可以插入一個列表：
* <ol>
* <li> 項目一
* <li> 項目二
* <li> 項目三
* </ol>
*/
注意在文檔注釋中，位于一行最開頭的星號會被javadoc丟棄。同時丟棄的還有前導空格。javadoc會對所有內(nèi)容進行格式化，使其與標準的文檔外觀相符。不要將<h1>或<hr>這樣的標題當作嵌入HTML使用，因為javadoc會插入自己的標題，我們給出的標題會與之沖撞。
所有類型的注釋文檔——類、變量和方法——都支持嵌入HTML。
2.8.4 @see：引用其他類
所有三種類型的注釋文檔都可包含@see標記，它允許我們引用其他類里的文檔。對于這個標記，javadoc會生成相應(yīng)的HTML，將其直接鏈接到其他文檔。格式如下：
@see 類名
@see 完整類名
@see 完整類名#方法名
每一格式都會在生成的文檔里自動加入一個超鏈接的“See Also”（參見）條目。注意javadoc不會檢查我們指定的超鏈接，不會驗證它們是否有效。
2.8.5 類文檔標記
隨同嵌入HTML和@see引用，類文檔還可以包括用于版本信息以及作者姓名的標記。類文檔亦可用于“接口”目的（本書后面會詳細解釋）。
1. @version
格式如下：
@version 版本信息
其中，“版本信息”代表任何適合作為版本說明的資料。若在javadoc命令行使用了“-version”標記，就會從生成的HTML文檔里提取出版本信息。
2. @author
格式如下：
@author 作者信息
其中，“作者信息”包括您的姓名、電子函件地址或者其他任何適宜的資料。若在javadoc命令行使用了“-author”標記，就會專門從生成的HTML文檔里提取出作者信息。
可為一系列作者使用多個這樣的標記，但它們必須連續(xù)放置。全部作者信息會一起存入最終HTML代碼的單獨一個段落里。
2.8.6 變量文檔標記
變量文檔只能包括嵌入的HTML以及@see引用。
2.8.7 方法文檔標記
除嵌入HTML和@see引用之外，方法還允許使用針對參數(shù)、返回值以及違例的文檔標記。
1. @param
格式如下：
@param 參數(shù)名 說明
其中，“參數(shù)名”是指參數(shù)列表內(nèi)的標識符，而“說明”代表一些可延續(xù)到后續(xù)行內(nèi)的說明文字。一旦遇到一個新文檔標記，就認為前一個說明結(jié)束?？墒褂萌我鈹?shù)量的說明，每個參數(shù)一個。
2. @return
格式如下：
@return 說明
其中，“說明”是指返回值的含義。它可延續(xù)到后面的行內(nèi)。
3. @exception
有關(guān)“違例”（Exception）的詳細情況，我們會在第9章講述。簡言之，它們是一些特殊的對象，若某個方法失敗，就可將它們“扔出”對象。調(diào)用一個方法時，盡管只有一個違例對象出現(xiàn)，但一些特殊的方法也許能產(chǎn)生任意數(shù)量的、不同類型的違例。所有這些違例都需要說明。所以，違例標記的格式如下：
@exception 完整類名 說明
其中，“完整類名”明確指定了一個違例類的名字，它是在其他某個地方定義好的。而“說明”（同樣可以延續(xù)到下面的行）告訴我們?yōu)槭裁催@種特殊類型的違例會在方法調(diào)用中出現(xiàn)。
4. @deprecated
這是Java 1.1的新特性。該標記用于指出一些舊功能已由改進過的新功能取代。該標記的作用是建議用戶不必再使用一種特定的功能，因為未來改版時可能摒棄這一功能。若將一個方法標記為@deprecated，則使用該方法時會收到編譯器的警告。
2.8.8 文檔示例
下面還是我們的第一個Java程序，只不過已加入了完整的文檔注釋：
92頁程序
第一行：
//: Property.java
采用了我自己的方法：將一個“:”作為特殊的記號，指出這是包含了源文件名字的一個注釋行。最后一行也用這樣的一條注釋結(jié)尾，它標志著源代碼清單的結(jié)束。這樣一來，可將代碼從本書的正文中方便地提取出來，并用一個編譯器檢查。這方面的細節(jié)在第17章講述。
2.9 編碼樣式
一個非正式的Java編程標準是大寫一個類名的首字母。若類名由幾個單詞構(gòu)成，那么把它們緊靠到一起（也就是說，不要用下劃線來分隔名字）。此外，每個嵌入單詞的首字母都采用大寫形式。例如：
class AllTheColorsOfTheRainbow { // ...}
對于其他幾乎所有內(nèi)容：方法、字段（成員變量）以及對象句柄名稱，可接受的樣式與類樣式差不多，只是標識符的第一個字母采用小寫。例如：
class AllTheColorsOfTheRainbow {
int anIntegerRepresentingColors;
void changeTheHueOfTheColor(int newHue) {
// ...
}
// ...
}
當然，要注意用戶也必須鍵入所有這些長名字，而且不能輸錯。
2.10 總結(jié)
通過本章的學習，大家已接觸了足夠多的Java編程知識，已知道如何自行編寫一個簡單的程序。此外，對語言的總體情況以及一些基本思想也有了一定程度的認識。然而，本章所有例子的模式都是單線形式的“這樣做，再那樣做，然后再做另一些事情”。如果想讓程序作出一項選擇，又該如何設(shè)計呢？例如，“假如這樣做的結(jié)果是紅色，就那樣做；如果不是，就做另一些事情”。對于這種基本的編程方法，下一章會詳細說明在Java里是如何實現(xiàn)的。
2.11 練習
(1) 參照本章的第一個例子，創(chuàng)建一個“Hello，World”程序，在屏幕上簡單地顯示這句話。注意在自己的類里只需一個方法（“main”方法會在程序啟動時執(zhí)行）。記住要把它設(shè)為static形式，并置入自變量列表——即使根本不會用到這個列表。用javac編譯這個程序，再用java運行它。
(2) 寫一個程序，打印出從命令行獲取的三個自變量。
(3) 找出Property.java第二個版本的代碼，這是一個簡單的注釋文檔示例。請對文件執(zhí)行javadoc，并在自己的Web瀏覽器里觀看結(jié)果。
(4) 以練習(1)的程序為基礎(chǔ)，向其中加入注釋文檔。利用javadoc，將這個注釋文檔提取為一個HTML文件，并用Web瀏覽器觀看。
