java学习笔记4

OOP

• 对象有三个要素
  • behavior
    • 接口是怎样的，有什么方法/field可以用？
  • state
    • 调用方法的时候，对象会有什么反应？
    • 只有通过调用方法才能改变一个对象的state
  • identity
    • 对象之间如何区分？
• 类的三大关系
  • dependence
    • uses-a
    • 在方法里用到的类（方法的local variable）
    • 应当尽可能地少
  • Aggregation
    • has-a
    • 自己本身有的类（自己的field）
  • Inheritance
    • is-a
    • general v.s. specialized

Java自带类的入门

• 只封装了functionality的Math
• Date
• GregorianCalander

Java OO初步 - 以Date为例

• Date的API文档
• Date是用来表示某一个时刻而不是某一个现实世界的时刻的（设计的初衷是UTC时间，但是又没有遵守一些复杂的历法规则）
• 用来表示现实世界时间的另有一些其他类，比如GregorianCalander（常用的公历）,这样方便不同的locale用不同的历法，它们都继承Calendar（相对于太general的Date而言，一个Calendar加上一堆子类确实是更好的设计……）
• derefernce一个null会在runtime抛出error
• 所有的Java对象都被放置在堆上
• 和JS类似，Java对象都是引用，=只会得到shallow copy，需要deep copy的时候需要调用Object均带有的clone()

Java OO初步 - 以GregorianCalander为例

• API
• 月份从0数起，为了防止出错以及减轻对底层实现的依赖，传月份的时候最好使用Calendar这个虚类的常量，比如Calendar.DECEMBER，星期的名字也是一样
• get和set需要将相关的field通过参数传入而不是直接调用不同名字的方法，相关的field用Calendar的常量表示 e.g. deadline.set(Calendar.YEAR, 2014)
• add可以修改时间，负数的增量表示倒退
• setTime和getTime可以用来完成Calander和Date之间的转换
• 有一个DateFormatSymbols用来获取当前locale关于日期的一些名字，比如星期一叫什么（Monday（英文）？星期一（中文）？）

自定义类

• main函数需要寄存在一个类里
• 一个文件里只能有一个public类，其他类可以有多个。文件名必须和自己的public类的名字相同
• Java编译器自带类似于make的功能，会查找依赖，如果没有找到.class会自动找对应的.java并编译，或者如果.java修改过了也会重新编译
• 构造函数要且必须要用new来调用，直接用会在编译时报错
• 虽然方法内声明的变量不存在shadow，但是方法参数的名字和类自带field的名字可以存在shadow（此时自带的field需要加上this），不过参数名不能再用来声明新的local变量
• this和JS里的用法一样，后面跟点
• Java里所有类的实现都和类的声明写在一块儿，长得类似C++的inline声明，只不过在Java里决定是否inline是编译器的活
• 在方法内返回类的field时，如果它是对象，Java不会做一个deep copy再返回，所以实际上返回的是这个对象的引用，会破坏封装。为此需要返回它的.clone()的返回值

Static

• Java里类中的常量使用也final声明，和C++不同的是，它在整个构造函数里都可以被修改（C++里常量一定要通过member initializer这种诡异的方法去设置，到函数体里就不能动了），出了构造函数才不能动
• Java标准库里那些标了native的函数是可以绕过Java自己的语法限制的，比如一个API里说是final的field还可以用某些方法修改（因为native的函数不是用Java实现的（通常是C/C++），所以可以绕过这个限制）
• Java的static方法和C++一样，没有this，不能调用非static的方法，也不能使用非static的field。同样地，static方法不一定只能用类名调用，也可以随意用一个这个类的对象调用，虽然这种做法比较confusing所以不推荐
• 为一个方法标明static大约有两种情形
  • 这个方法不改变对象的状态，所以不需要修改nonstatic filed
  • 这个方法只需要访问static的field
• 作者吐槽了一下static这个名字的三重含义2333 （C里面可以指只初始化一次的变量（最符合static字面意思的意义），或者只有当前文件能访问的变量。到了C++又加上了一个类里共有的成员的意思，也是java唯一沿用的含义）
• 在Java里，访问权限的设置和C++类似，同一个类对象可以访问彼此的private成员，子类不能访问父类的private成员，但是Java的继承只有public一种，没有那堆复杂无比的规则
• 顺带介绍了一下factory模式

• main函数也必须是static的。注意每个类都可以有main函数，这样方便做单元测试。在运行的时候，只会用入口的.class里的main函数，其他类的main函数会被无视。这样的话，如果要跑一个叫ClassA的类的单元测试，可以在这个类里写个main函数，然后执行

  $ java ClassA

  如果要跑用了多个类，包括ClassA的程序，入口写在Runner.java里，可以跑

  $ java Runner

  这样ClassA的main函数就会被无视。注意这里可能还需要加上classpath说明怎么找到ClassA和其他类。另外，private类也可以有main函数，只要声明是

  public static void main(String[] args)

  就行了。

参数

• Java和JS一样，一切都是call-by-value，函数参数传进来的引用内容可以改，引用指向的对象不能改，原始类型不是引用就是直接copy再传进来了，怎么动都没事

对象的构造

• Java和C++一样，用signature实现函数重载
• 所有field都会有默认初识值（数字是0， boolean是false，对象是null）。注意是field才会有默认值，不初始化也能用，local变量是没有的，不初始化就不能用。
• 和C++一样，没有构造函数的时候会提供一个默认构造函数
• 在Java里用来给field直接赋值的构造函数参数名的几种convention是
  • 用首字母，小写
  • 开头加a，驼峰
  • 直接同名，这时候会产生shadow，所以在指定field的时候要加this
  • 没有C++那种加下划线的convention

• Java里构造函数居然可以互相调用 =口= 用法是

  this(...)

  然后就会根据传进去的参数匹配对应的构造函数。这个调用一定要写在构造函数的第一句。这样一来如果很多构造函数都有相同的代码，就可以抽象到某一个构造函数里，然后大家一起调用它。

• 可以在类声明里直接给field写上初始值，这个初始化可以在构造函数前执行完，所以如果有一些field需要一个很多构造函数都会给它的初始值，可以在类声明里面写，就不用在N个构造函数里都写了。注意这个初始值还可以是某个函数的返回值，不一定需要是literal。
• 如果光用一个函数返回值还不足以初始化，那么还可以用上initialization block，里面就可以写语句了，参见Initializing Fields (The Java™ Tutorials > Learning the Java Language > Classes and Objects)
• initialization block和field的声明不一定有先后，可以夹杂起来的，而且没有声明的field还是不能初始化的，这里有一堆复杂的规定（复杂到早期的java编译器自己都有些不符合speciation的地方），一般来说建议把所有声明都写完再写initialization block
• 初始化的顺序大约是
  1. 先赋默认值
  2. field initializer和initialization block按照在代码里出现的顺序执行
  3. 如果这个构造函数还调用了另一个构造函数（人家要写在第一行），调用它
  4. 最后执行这个构造函数的函数体
• static field还可以通过一个static initialization block初始化，只要在花括号前写上static就行。
• static initialization block会在这个类第一次load的时候执行，所以如果你在里面写上输出hello world的语句，你就可以在没有main函数的情况下输出hello world = =虽然运行时会会在执行完static initialization block里的语句后报错main函数没有定义。如果你还想逃脱这个报错，只要加上System.exit(0)就好（这样玩真的有意思吗喂！！）

对象的析构

• Java里没有析构函数，但是可以有一个叫finalize的方法，在每次GC清理对象的时候会执行。不过这个方法执行的时机是不确定的，所以不能依赖它回收资源。最好的方法就是直接在任何申请了资源的函数里及时回收。
• Java的GC和JS差不多，用的是Mark and Sweep，所以无法确定finalize何时被调用

package

• java的类可以放在package里分发，package的命名方式通常会按照所属机构的域名倒着写，所以你会经常看到叫com.xxx.yyy的pacakage，制作这个package的人所在的机构的网站域名就会是xxx.com
• 嵌套的package没有包含关系，java.util和java.util.jar里的类是不一样的。
• 调用一个package的类可以每次指明它都写上全名，也可以先import它进来就不用写前面的package的名字了。import一定要写在文件开头。
• import可以用 * 来获得一个package的所有类，eclipse提供将 * 展开成文件里使用过的类名的功能。注意 * 只能用来指一个package的所有类，不可以放在上一级指多个package
• bytecode里会把所有类名展开全，java编译器和C++编译器的区别注意在于C++的编译器不会看被#inlcude的文件的内容，而java会看被import的类的代码
• import还可以用来获得一个类的public static的方法或者field，这时需要写类似import static package.class.method的语句（注意import后跟static）。如果想import全部static成员，用 * 就行。

• 如果想将一个新的类加入现存的package里，可以在这个类的声明前写上

  package packageName

  在指定的package里将这个类塞进去。如果不写，这个类就会放进default package里

• 放在package里的类编译得到的bytecode需要按照package的名字创建好目录结构（每个点分割的元素加一层文件夹），放在项目根目录下。这样JVM就知道去哪里找这个类的bytecode（这里假设根目录会加进classpath里）。
• 这个package的查找是在运行时进行的，编译器不会去检查，JVM才会。
• 一个类里可以引用同一个package的其他类和其他package的public类。注意类名前不写modifier默认是private，但是类的field前不写默认是public（和C++相反）。很多人会忘记写上private，于是同一个package的所有类都可以随便获得这个field了，Java标准库里的java.awt.Window的warningString就是这样一个field呵呵呵呵，而且这个bug一直没被解决（作者自黑了一把：我们在core java第八版都说过这个bug了他们还没改，显然java标准库的维护者们都不看我们的书呢2333）
• 对于存在这种笔误的field，你可以通过设置文件目录+使用package来偷偷修改掉这个field，比如利用前面提到的标准库里的bug，你可以突破封装，修改标准库里的warningString 23333 不过从JDK 1.2开始所有java.开头的package都被seal起来不能用package改了，算是亡羊补牢。

class path

• .jar其实也是一种ZIP格式，所以能够打开ZIP的软件也能用来打开或者解压.jar。里面通常是一个按照package的名字构造好的目录结构，里面按规则放着.class和其他文件，这样可以省空间。

• JVM寻找类的时候会从class path里列出来的目录开始按package的名字结构去找。class path可以在编译指令里用-classpath（缩写-cp）设置，也可以在环境变量CLASS_PATH里设置一个通用的列表

  • 注意当运行指令里没有-classpath的时候，默认的class path包括运行时的工作目录。但是如果有设class path，工作目录是不会默认出现在里面的，此时有两种解决方案

    1. 在class path里直接加上工作目录，比如在Unix-like系统下

       $ java -cp .:dir1:dir2:dir3:dir4...  className

       开头的点就表示工作目录，Unix-like系统下用冒号分割（在win下用分号）

    2. 在环境变量CLASS_PATH里直接加上那个点，就不用每次写编译指令都设进去了
  • 注意随便设环境变量不是好事，而且一旦指明了CLASS_PATH又不在里面加上点，每次跑的时候class path总会缺了当前目录——苹果的QuickTime installer曾经干的好事
  • 编译器（javac）总是会检查当前目录的，不会检查的是运行时（java）
  • 注意class path里的wildcard用法和linux下的不同，* 不能随便乱用，参见 Java SE Documentation: Setting the class path
• runtime库里的文件和jar会自动加进class path
• JVM的查找顺序是
  1. 在runtime库里查找（比如jre/lib）
  2. 在class path里嵌套的package里找
  3. 从当前目录开始查找
  4. 从class path里指明的jar里查找
• Java编译器的查找
  • 编译器会参考所有import语句来搜索
  • 编译器会以class path里指明的每一个目录为起点，展开import语句去搜索
  • 编译器找到更新过的代码也会自动重新编译
  • 当找到多个重名的类的时候会报编译时错误
  • 因为一个文件只能有一个public类，而且文件名还要和类名一样，所以编译器查找文件的时候会方便很多。但是如果在同一个package里，一个类是可以import同一package的其他private类的，这个时候要靠编译器去把这个package里的文件都看一遍才行。
  • 所以Java编译器的查找虽然不那么需要在class path里写明一堆目录，但是慢很多

注释

• Java有一个很吊的工具，叫做javadoc，写法参见这里和这里。只要按照约定好的方式去写注释，用javadoc跑一遍就能自动生成HTML文档。JDK6的官方API文档和hadoop的官方API文档都是用这个生成的。
• JDK6生成的样式长得太蛋疼了，自己魔改了一个css在这里。好在javadoc生成的文档会共用目录下的一个stylesheet.css，通过修改它就可以影响这一套文档的外观。

Before

After

一些tips

• 当一个类里有太多个基本类型的field的时候，说明可能有一些field本身就可以组成一个类然后再加进来了。