引自：https://www.oracle.com/technetwork/java/index-136113.html

Java設(shè)計理念1：Simple and Farmiliar

【Java語言特性】

• 原生數(shù)據(jù)類型

  
  
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• 算術(shù)和關(guān)系運算符 - 沒有unsigned關(guān)鍵字农尖，所以需要<<<或者>>>來做位移運算; + 用于表示字符串拼接

• 數(shù)組 - 初始化數(shù)組時并未創(chuàng)建數(shù)組元素的對象。

• 字符串 - String(immutable), StringBuffer（mutable可修改）

• 多層break - 不支持goto,但是支持continue,break,以及l(fā)abel block

• 內(nèi)存管理和垃圾回收 - Java去掉了C/C++的指針、分配和回收內(nèi)存等機制，采用系統(tǒng)自動分配和回收內(nèi)存的方式來避免掉指針機制帶來的諸多系統(tǒng)問題，比如內(nèi)存沖突、內(nèi)存溢出、性能低下等款慨。 Java的內(nèi)存管理基于對象 和對對象的引用。Java機制中內(nèi)存管理模塊會監(jiān)控對對象的引用谬莹，如果對象沒有任何引用了檩奠，其內(nèi)存空間桩了，就會被自動回收。

• 后臺垃圾回收機制
  Java運行時埠戳，會啟動一個低優(yōu)先級的線程來進行自動的垃圾回收

• 線程同步機制 - 在系統(tǒng)API層面支持多線程編程井誉，屏蔽底層操作系統(tǒng)的差異。

【與C/C++不同】

C/C++中被摒棄的特性

• header文件及其中的define和typedefs
• structures和Unions（復(fù)雜結(jié)構(gòu)體）- 用class代替之
• Enums
• Functions - class method代替之
• 多繼承 - interface代替之
• goto語句 - 多層break和continue代替之
• 運算符重載
• 自動的強制轉(zhuǎn)換 - 比例float賦值給int乞而，不會做丟失精度的自動轉(zhuǎn)換送悔，而是報編譯錯誤慢显。
• 指針

Java設(shè)計理念2：Object Oriented

Object Oriented并不是包治百病的神藥爪模。
它只是解決了Procedure Oriented不能解決的一些問題。

編程語言必須至少具有如下4個特征荚藻，才能稱為是面向?qū)ο蟮?/p>

• 封裝性 - 具體的實現(xiàn)方式是可隱藏的屋灌，并且是可以模塊化。
• 多態(tài) - 同一個消息应狱，發(fā)送到不同的對象共郭，可以有不同的處理方式。
• 繼承 - 通過定義新的對象可以繼續(xù)原有對象的屬性和行為疾呻，以獲得代碼的重用性
• 動態(tài)綁定 - 對于任何的對象除嘹，無論它是來自于網(wǎng)絡(luò)任何地方，即使并不知道對象具體的類型岸蜗，都可以發(fā)送消息給這個對象尉咕。

如何理解對象?
對象是對現(xiàn)實世界中事物的特征和行為的一種抽象和建模。
一切東西都可以抽象成一個對象璃岳，以及該對象的屬性和行為年缎。
人有高矮胖瘦等屬性，也有走铃慷、停单芜、工作、休息等等行為犁柜。

對象的基本概念

• 類 - 類中定義了同一類對象的屬性（成員變量）和狀態(tài)（成員方法）洲鸠。 成員變量在實例創(chuàng)建時會copy作為實例的屬性，也就是每個實例都可以有不同的屬性取值馋缅。類本身并不是對象扒腕，更像是建對象的模板。就像是依據(jù)房子的同一個設(shè)計稿建好多個房子股囊。
• 實例化一個對象 - new ClassName();
• 構(gòu)造函數(shù) - 實例化對象時袜匿，class的構(gòu)造函數(shù)會被自動調(diào)用
• 成員方法和消息機制 - 通過成員方法及適當?shù)臋?quán)限控制，對象之前可以傳遞消息
• 類的finalize方法 - 在對象被回收之前會被調(diào)用（避免使用）
• 子類 - 重用原有代碼的一種方式稚疹。Java去掉了C++里的多繼承（如果兩父類有相同的屬性居灯，在子類里會保存兩份屬性）祭务，只支持單繼承。

• 接口 - 本質(zhì)上是對相同動作的抽象怪嫌，允許相同動作里做不同的實現(xiàn)义锥。
  只定義方法，不實現(xiàn)岩灭；允許某個類實現(xiàn)多個接口 => 好處：盡可能多地代碼重用拌倍，又可以避免多繼承時的混亂和系統(tǒng)問題

• 權(quán)限控制

• 包
  好處1. 需要相互訪問或者具有類似功能的類和接口定義在一個單元里。比如I/O相關(guān)的類都定義在java.io包里噪径。
  好處2. 包內(nèi)有類可以互相訪問柱恤，類的具體實現(xiàn)可以對包外的類不可見。

• 類變量和類方法
  對類的所有實例共享的變量和方法找爱，用static來定義梗顺。

• 抽象方法
  對屬性和方法的抽象，不提供具體實現(xiàn)车摄。

Java設(shè)計理念3：Architecture Neutral, Portable and Robust

分布式計算背景下要求軟件可以無縫遷移到各種軟硬件系統(tǒng)上寺谤。而且不能靠引入支持各種系統(tǒng)的二進制包的方式，來解決這個問題吮播。另外分布式系統(tǒng)里的各個結(jié)點都要保證高可靠性变屁。

• Architecture Neutral: java通過引入與平臺無關(guān)的字節(jié)碼，和JRE（運行時環(huán)境包含解析器）來把字節(jié)碼解析成具體系統(tǒng)上可以運行的機器碼意狠，這樣就避免了Java代碼開發(fā)過程中需要考慮不同底層平臺的差異粟关。

• Portable
  引入平臺無關(guān)的字節(jié)碼，和在不同平臺上解釋執(zhí)行字節(jié)碼的JRE摄职，解決了平臺中立問題的同時誊役，也提供了可移植性。
  另外一方面可移植性體現(xiàn)在谷市，Java對各種基本數(shù)據(jù)類型指定了標準的大小蛔垢，不論采用哪種底層平臺，基本數(shù)據(jù)類型所占的位數(shù)是固定的迫悠，這樣就避免了C/C++里int在一個系統(tǒng)上可以運行鹏漆，另一個系統(tǒng)上出錯的問題。

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• Robust

Java沒有采用C/C++不嚴格的編譯器檢查创泄，而是在編譯期做了非常嚴格充分的語義檢查艺玲。所以可以提前發(fā)現(xiàn)原本只能在運行期發(fā)現(xiàn)的程序問題。

而且Java與C/C++最大的不同是Java使用真正的數(shù)組和字符串鞠抑，而非指針饭聚，也就是說解釋器可以檢查數(shù)組和字符串的索引。避免內(nèi)存改寫或者是內(nèi)存沖突搁拙。

Java設(shè)計理念4：Interpreted and Dynamic

Java類在需要的時候才會被加載秒梳，而且可以加載從網(wǎng)絡(luò)上下載的類法绵。所以大大提高了動態(tài)擴展性。

另外C++在程序運行之前酪碘，有一些對象己經(jīng)在分配了內(nèi)存朋譬。而Java中只有在運行時，才會實際分配對象的內(nèi)存兴垦。一定程序上減少了C++的Fragile Base Class問題徙赢。

Java設(shè)計理念5：Secure

Java compiler和java runtime設(shè)計了對于錯誤代碼設(shè)計了很多層防范措施，也就是所謂java的安全模型（secure model）探越。

• Java compiler最出色的一個保護機制狡赐，就是內(nèi)存分配和引用的模型。
  第一點：不同于C/C++在編譯期扶关，就設(shè)計了對象在內(nèi)存中的具體存放阴汇。Java在運行期才會進行內(nèi)存分配。
  另一點：不同于C/C++在內(nèi)存地址內(nèi)會引用另一塊內(nèi)存地址节槐。Java沒有指針，編譯好的java代碼拐纱，通過symbolic handles來引用內(nèi)存铜异，這些handles之后會被jrm 解析器解析成真正的內(nèi)存地址。
  也就是說java中內(nèi)存的分配和引用完全是由JRM來處理的秸架。
  Java程序員無法像c/c++程序員一樣揍庄，有辦法偽裝或者制造對于內(nèi)存的指針。
  這不應(yīng)該被理解成對程序員的限制东抹，而是一種能夠保護系統(tǒng)安全和健壯的好處蚂子。

• Class Loader的安全檢查

java運行過程中需要用到的類文件，這些文件可能來自于本地文件系統(tǒng)或者是網(wǎng)絡(luò)中缭黔。
加載這些文件時食茎，首先會由字節(jié)碼校驗器（bytecode verifier）來檢查這些被引用的類是否是安全的。然后再由字節(jié)碼加載器（bytecode loader）來進一步檢查馏谨。

java字節(jié)碼運行一個線程所需要的環(huán)境别渔，會被抽象成一系列的類，這些類按照來源不同惧互，被拆分成多個命名空間哎媚。本地文件系統(tǒng)的類放一個命名空間，來源于網(wǎng)絡(luò)的在另一個命名空間喊儡。

• 字節(jié)碼校驗流程

即使java代碼本身遵守了java的規(guī)則拨与，但是它引入的外部代碼，不會被java compiler信任艾猜。而是會把它交給bytecode verificationfuc校驗該代碼是否格式正確买喧，保證它遵守基本的規(guī)則：
(1). 沒有偽造指針
(2). 沒有違反訪問權(quán)限控制
(3). 它引用的對象攀甚，都被正確使用

• [ ] java代碼編譯、運行流程圖

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• java網(wǎng)絡(luò)包里的安全機制

java network包支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)訪問控制：

• [ ] 拒絕所有的網(wǎng)絡(luò)訪問
• [ ] 只允許訪問當前代碼的來源主機
• [ ] 如果代碼來源于防火墻外岗喉，只允許訪問防火墻外的網(wǎng)絡(luò)
• [ ] 允許訪問所有網(wǎng)絡(luò)

Java設(shè)計理念6：Multithreading

• 線程安全的意思是秋度，實現(xiàn)功能時始終考慮到要支持多線程執(zhí)行。

• 多線程編程最大難點在于不能確認什么時候獲得到你需要的鎖钱床，以及什么時候可以釋放它荚斯。死鎖是多線程編程中常見的情況。

• java語言中的線程
  Java支持多線程查牌，可以有效提升交互式應(yīng)用的性能事期。比如一個應(yīng)用需要在滑動頁面時播放音樂、下載文字纸颜、并且播放動畫兽泣，那么它就可以使用多線程，每個線程負責一項工作胁孙，并行進行唠倦。

Java提供一個Thread類，封裝了線程的創(chuàng)建涮较、執(zhí)行稠鼻、停止等行為控制。

Java的線程同步機制是基于傳統(tǒng)的監(jiān)控和條件變量方式狂票。

線程的具體執(zhí)行方式取決于java解析器（interpreter）運行的平臺候齿，有些支持時間分片的系統(tǒng)上，線程是采用時間分片的方式運行的（不考慮線程的優(yōu)先級闺属，每個線程都運行一定時間 額度）慌盯。
在不支持時間分片的系統(tǒng)上，線程還是按照優(yōu)先級來調(diào)度執(zhí)行掂器。對于這種情況亚皂，計算密集的線程需要考慮定時yield()，來給其他線程運行的機會唉匾。

• 線程同步

Java通過支持定義Thread對象以及在運行時支持多線程運行孕讳，實現(xiàn)了從語法層面支持多線程。在語言層面 巍膘，被定義為synchronized的成員函數(shù)不會被并發(fā)執(zhí)行厂财。這類的函數(shù)通過monitors的控制，來保證其中定義的變量不會出現(xiàn)不一致的情況峡懈。 每一個類和實例化的變量都會被分配自己的monitor璃饱。

Java通過分配及釋放monitor的方式，保證同一時刻肪康，被標成synchronized的方法中只有一個會被執(zhí)行荚恶。

Best Practise: 保持一個對象是線程安全的撩穿，需要在可能修改它的實例變量的所有方法上加注synchronized

Java中的monitor是re-entrant(允許重復(fù)獲取)，即使一個線程己經(jīng)擁有一個monitor, 如果它需要的話谒撼，它還需要獲得重復(fù)這個monitor食寡。 避免了因為己經(jīng)占有monitor，而導(dǎo)致的死鎖廓潜。

• 多線程支持

Java對于多線程的支持是語法層面的，使得程序員更容易開發(fā)出線程安全的多線程程序辩蛋。

【Java設(shè)計理念7：High Performance】
本章解答兩個問題呻畸，其一，java語言的性能如何悼院？ 其二伤为， 與其他語言相比，java的性能怎么樣据途？

• Java語言的性能
  在個人電腦上Java語言本身創(chuàng)建對象绞愚、實例化對象、調(diào)用其他對象的方法昨凡，以及運行同步成員函數(shù)的性能大致如下：

  
  
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其性能能夠符合大多數(shù)程序的需求爽醋。

對于其他高性能程序來說，可以在Java運行的機器上便脊，通過just in time compiler(瞬時編譯機制)來快速翻譯成機器碼，進行運行光戈。對于常規(guī)的由編譯器和動態(tài)加載器組成的java環(huán)境來說哪痰，JIT compiler就像在動態(tài)加載器里的機器碼生成器， 即在動態(tài)加載時久妆，把字節(jié)碼直接編譯成機器碼晌杰。

由字節(jié)碼轉(zhuǎn)換出的機器碼，性能大致與C和C++相同筷弦。

• Java與其他語言的性能比較

  
  
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• Java的好處： 快速構(gòu)建可靠原型

動態(tài)語言比如TCL, Lisp或者SmallTalk因為開發(fā)出的程序非常健壯（不必擔心破壞內(nèi)存）肋演，經(jīng)常被用來構(gòu)建原型。

相類似的烂琴，Java也非常適合用來構(gòu)建原型爹殊，原因有兩點：

1. Java也因為其垃圾回收機制， 使得程序員不需要考慮太多內(nèi)存的分配與回收的細節(jié)奸绷。

2. 不同于TCL/Lisp/SmallTalk提供了豐富的語義梗夸，使得你不需要太早做決定？（TBD）号醉， Java要求你必須做明確的決定反症，在編譯期辛块，會檢查所有的方法調(diào)用是否正確。也就是說你在運行期铅碍，不用擔心方法調(diào)用失敗润绵。

Java設(shè)計理念8：Java系統(tǒng)package

Java系統(tǒng)包含很多工具類以方便程序員來開發(fā)適合不同平臺的應(yīng)用程序。
主要的包包括：
[1]. 基礎(chǔ)包 - java.lang
[2]. 工具包 - java.util
[3]. 抽象窗口工具包 - java.awt

• java語言基礎(chǔ)類 - java.lang

  【1】系統(tǒng)相關(guān)：System, Runtime, Process
  【2】基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型的封裝類：Byte, Short, Integer, Long, Float, Double, Character, Boolean, 額外的Number抽象類
  【3】注解：SupressWarning, Override, Depercated, Inherited, Native, Repeatable, Retention, Target
  【4】接口：AutoClosable, Runnable, Comparable, Interable, Readable, Cloneable
  【5】字符串處理：String, StringBuffer, StringBuilder, StringCoding
  【6】JMX管理： MemoryMXBean
  【7】錯誤和異常處理：Throwable, Error, Exception 及相關(guān)子類
  【8】其他重要的類： Class, Object, Math
  【9】反射相關(guān)類：Method, Construnctor...
  【10】引用相關(guān)類：Reference, WeakReference, SoftReference, ReferenceQueue, PhantomReference, FinalReference
  【11】instrument包：Instrumentation, ClassFileTransformer

• Java輸入輸出類 - java.io

• Java工具類 - java.util

  【1】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
  【2】function包-函數(shù)式編程
  【3】Stream包 - 流編程