第2 章一切都是对象
“尽管以C++为基础，但Java 是一种更纯粹的面向对象程序设计语言”。
无论C++还是Java 都属于杂合语言。但在Java 中，设计者觉得这种杂合并不象在C++里那么重要。杂合语言 允许采用多种编程风格；之所以说C++是一种杂合语言，是因为它支持与C 语言的向后兼容能力。由于C++是
C 的一个超集，所以包含的许多特性都是后者不具备的，这些特性使C++在某些地方显得过于复杂。
Java 语言首先便假定了我们只希望进行面向对象的程序设计。也就是说，正式用它设计之前，必须先将自己 的思想转入一个面向对象的世界（除非早已习惯了这个世界的思维方式）。只有做好这个准备工作，与其他 OOP 语言相比，才能体会到Java 的易学易用。在本章，我们将探讨Java 程序的基本组件，并体会为什么说 Java 乃至Java 程序内的一切都是对象。
2 . 1 用句柄操纵对象
每种编程语言都有自己的数据处理方式。有些时候，程序员必须时刻留意准备处理的是什么类型。您曾利用 一些特殊语法直接操作过对象，或处理过一些间接表示的对象吗（C 或C++里的指针）？
所有这些在Java 里都得到了简化，任何东西都可看作对象。因此，我们可采用一种统一的语法，任何地方均 可照搬不误。但要注意，尽管将一切都“看作”对象，但操纵的标识符实际是指向一个对象的“句柄” （Handle）。在其他Java 参考书里，还可看到有的人将其称作一个“引用”，甚至一个“指针”。可将这一 情形想象成用遥控板（句柄）操纵电视机（对象）。只要握住这个遥控板，就相当于掌握了与电视机连接的 通道。但一旦需要“换频道”或者“关小声音”，我们实际操纵的是遥控板（句柄），再由遥控板自己操纵 电视机（对象）。如果要在房间里四处走走，并想保持对电视机的控制，那么手上拿着的是遥控板，而非电 视机。
此外，即使没有电视机，遥控板亦可独立存在。也就是说，只是由于拥有一个句柄，并不表示必须有一个对 象同它连接。所以如果想容纳一个词或句子，可创建一个String 句柄：
String s;
但这里创建的只是句柄，并不是对象。若此时向s 发送一条消息，就会获得一个错误（运行期）。这是由于 s 实际并未与任何东西连接（即“没有电视机”）。因此，一种更安全的做法是：创建一个句柄时，记住无 论如何都进行初始化：
String s = "asdf";
然而，这里采用的是一种特殊类型：字串可用加引号的文字初始化。通常，必须为对象使用一种更通用的初 始化类型。
2 . 2 所有对象都必须创建
创建句柄时，我们希望它同一个新对象连接。通常用new 关键字达到这一目的。new 的意思是：“把我变成 这些对象的一种新类型”。所以在上面的例子中，可以说：
String s = new String("asdf");
它不仅指出“将我变成一个新字串”，也通过提供一个初始字串，指出了“如何生成这个新字串”。
当然，字串（String）并非唯一的类型。Java 配套提供了数量众多的现成类型。对我们来讲，最重要的就是 记住能自行创建类型。事实上，这应是Java 程序设计的一项基本操作，是继续本书后余部分学习的基础。 2 . 2 . 1 保存到什么地方
程序运行时，我们最好对数据保存到什么地方做到心中有数。特别要注意的是内存的分配。有六个地方都可 以保存数据：
(1) 寄存器。这是最快的保存区域，因为它位于和其他所有保存方式不同的地方：处理器内部。然而，寄存 器的数量十分有限，所以寄存器是根据需要由编译器分配。我们对此没有直接的控制权，也不可能在自己的 程序里找到寄存器存在的任何踪迹。
(2) 堆栈。驻留于常规RAM（随机访问存储器）区域，但可通过它的“堆栈指针”获得处理的直接支持。堆 栈指针若向下移，会创建新的内存；若向上移，则会释放那些内存。这是一种特别快、特别有效的数据保存 方式，仅次于寄存器。创建程序时，Java 编译器必须准确地知道堆栈内保存的所有数据的“长度”以及“存 在时间”。这是由于它必须生成相应的代码，以便向上和向下移动指针。这一限制无疑影响了程序的灵活
性，所以尽管有些Java 数据要保存在堆栈里——特别是对象句柄，但Java 对象并不放到其中。
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(3) 堆。一种常规用途的内存池（也在RAM 区域），其中保存了Java 对象。和堆栈不同，“内存堆”或 “堆”（Heap）最吸引人的地方在于编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要 在堆里停留多长的时间。因此，用堆保存数据时会得到更大的灵活性。要求创建一个对象时，只需用new 命 令编制相关的代码即可。执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存。当然，为达到这种灵活性，必然 会付出一定的代价：在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间！
(4) 静态存储。这儿的“静态”（Static）是指“位于固定位置”（尽管也在RAM 里）。程序运行期间，静 态存储的数据将随时等候调用。可用static 关键字指出一个对象的特定元素是静态的。但Java 对象本身永 远都不会置入静态存储空间。
(5) 常数存储。常数值通常直接置于程序代码内部。这样做是安全的，因为它们永远都不会改变。有的常数 需要严格地保护，所以可考虑将它们置入只读存储器（ROM）。
(6) 非RAM 存储。若数据完全独立于一个程序之外，则程序不运行时仍可存在，并在程序的控制范围之外。 其中两个最主要的例子便是“流式对象”和“固定对象”。对于流式对象，对象会变成字节流，通常会发给 另一台机器。而对于固定对象，对象保存在磁盘中。即使程序中止运行，它们仍可保持自己的状态不变。对 于这些类型的数据存储，一个特别有用的技巧就是它们能存在于其他媒体中。一旦需要，甚至能将它们恢复 成普通的、基于RAM 的对象。Java 1.1 提供了对Lightweight persistence 的支持。未来的版本甚至可能提 供更完整的方案。
2 . 2 . 2 特殊情况：主要类型
有一系列类需特别对待；可将它们想象成“基本”、“主要”或者“主”（Primitive）类型，进行程序设计 时要频繁用到它们。之所以要特别对待，是由于用new 创建对象（特别是小的、简单的变量）并不是非常有 效，因为new 将对象置于“堆”里。对于这些类型，Java 采纳了与C 和C++相同的方法。也就是说，不是用 new 创建变量，而是创建一个并非句柄的“自动”变量。这个变量容纳了具体的值，并置于堆栈中，能够更 高效地存取。
Java 决定了每种主要类型的大小。就象在大多数语言里那样，这些大小并不随着机器结构的变化而变化。这 种大小的不可更改正是Java 程序具有很强移植能力的原因之一。
主类型大小最小值最大值封装器类型
boolean 1 位 - - Boolean
char 16 位 Unicode 0 Unicode 2 的16 次方-1 Character
byte 8 位 -128 +127 Byte（注释①）
short 16 位 -2 的15 次方 +2 的15 次方-1 Short（注释①）
int 32 位 -2 的31 次方 +2 的31 次方-1 Integer
long 64 位 -2 的63 次方 +2 的63 次方-1 Long
float 32 位 IEEE754 IEEE754 Float
double 64 位 IEEE754 IEEE754 Double
Void - - - Void（注释①）
①：到Java 1.1 才有，1.0 版没有。
数值类型全都是有符号（正负号）的，所以不必费劲寻找没有符号的类型。
主数据类型也拥有自己的“封装器”（wrapper）类。这意味着假如想让堆内一个非主要对象表示那个主类 型，就要使用对应的封装器。例如：
char c = 'x';
Character C = new Character('c');
也可以直接使用：
Character C = new Character('x');
这样做的原因将在以后的章节里解释。
1. 高精度数字
Java 1.1 增加了两个类，用于进行高精度的计算：BigInteger 和BigDecimal。尽管它们大致可以划分为 “封装器”类型，但两者都没有对应的“主类型”。
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这两个类都有自己特殊的“方法”，对应于我们针对主类型执行的操作。也就是说，能对int 或float 做的 事情，对BigInteger 和BigDecimal 一样可以做。只是必须使用方法调用，不能使用运算符。此外，由于牵 涉更多，所以运算速度会慢一些。我们牺牲了速度，但换来了精度。
BigInteger 支持任意精度的整数。也就是说，我们可精确表示任意大小的整数值，同时在运算过程中不会丢 失任何信息。
BigDecimal 支持任意精度的定点数字。例如，可用它进行精确的币值计算。
至于调用这两个类时可选用的构建器和方法，请自行参考联机帮助文档。
2 . 2 . 3 J a v a 的数组
几乎所有程序设计语言都支持数组。在C 和C++里使用数组是非常危险的，因为那些数组只是内存块。若程 序访问自己内存块以外的数组，或者在初始化之前使用内存（属于常规编程错误），会产生不可预测的后果 （注释②）。
②：在C++里，应尽量不要使用数组，换用标准模板库（Standard TemplateLibrary）里更安全的容器。 Java 的一项主要设计目标就是安全性。所以在C 和C++里困扰程序员的许多问题都未在Java 里重复。一个 Java 可以保证被初始化，而且不可在它的范围之外访问。由于系统自动进行范围检查，所以必然要付出一些 代价：针对每个数组，以及在运行期间对索引的校验，都会造成少量的内存开销。但由此换回的是更高的安 全性，以及更高的工作效率。为此付出少许代价是值得的。
创建对象数组时，实际创建的是一个句柄数组。而且每个句柄都会自动初始化成一个特殊值，并带有自己的 关键字：null（空）。一旦Java 看到null，就知道该句柄并未指向一个对象。正式使用前，必须为每个句 柄都分配一个对象。若试图使用依然为null 的一个句柄，就会在运行期报告问题。因此，典型的数组错误在 Java 里就得到了避免。
也可以创建主类型数组。同样地，编译器能够担保对它的初始化，因为会将那个数组的内存划分成零。 数组问题将在以后的章节里详细讨论。
2 . 3 绝对不要清除对象
在大多数程序设计语言中，变量的“存在时间”（Lifetime）一直是程序员需要着重考虑的问题。变量应持 续多长的时间？如果想清除它，那么何时进行？在变量存在时间上纠缠不清会造成大量的程序错误。在下面 的小节里，将阐示Java 如何帮助我们完成所有清除工作，从而极大了简化了这个问题。
2 . 3 . 1 作用域
大多数程序设计语言都提供了“作用域”（Scope）的概念。对于在作用域里定义的名字，作用域同时决定了 它的“可见性”以及“存在时间”。在C，C++和Java 里，作用域是由花括号的位置决定的。参考下面这个 例子：
{
int x = 12;
/* only x available */
{
int q = 96;
/* both x & q available */
}
/* only x available */
/* q “out of scope” */
}
作为在作用域里定义的一个变量，它只有在那个作用域结束之前才可使用。
在上面的例子中，缩进排版使Java 代码更易辨读。由于Java 是一种形式自由的语言，所以额外的空格、制 表位以及回车都不会对结果程序造成影响。
注意尽管在C 和C++里是合法的，但在Java 里不能象下面这样书写代码：
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{
int x = 12;
{
int x = 96; /* illegal */
}
}
编译器会认为变量x 已被定义。所以C 和C++能将一个变量“隐藏”在一个更大的作用域里。但这种做法在 Java 里是不允许的，因为Java 的设计者认为这样做使程序产生了混淆。
2 . 3 . 2 对象的作用域
Java 对象不具备与主类型一样的存在时间。用new 关键字创建一个Java 对象的时候，它会超出作用域的范 围之外。所以假若使用下面这段代码：
{
String s = new String("a string");
} /* 作用域的终点 */
那么句柄s 会在作用域的终点处消失。然而，s 指向的String 对象依然占据着内存空间。在上面这段代码 里，我们没有办法访问对象，因为指向它的唯一一个句柄已超出了作用域的边界。在后面的章节里，大家还 会继续学习如何在程序运行期间传递和复制对象句柄。
这样造成的结果便是：对于用new 创建的对象，只要我们愿意，它们就会一直保留下去。这个编程问题在C 和C++里特别突出。看来在C++里遇到的麻烦最大：由于不能从语言获得任何帮助，所以在需要对象的时候， 根本无法确定它们是否可用。而且更麻烦的是，在C++里，一旦工作完成，必须保证将对象清除。
这样便带来了一个有趣的问题。假如Java 让对象依然故我，怎样才能防止它们大量充斥内存，并最终造成程 序的“凝固”呢。在C++里，这个问题最令程序员头痛。但Java 以后，情况却发生了改观。Java 有一个特别 的“垃圾收集器”，它会查找用new 创建的所有对象，并辨别其中哪些不再被引用。随后，它会自动释放由 那些闲置对象占据的内存，以便能由新对象使用。这意味着我们根本不必操心内存的回收问题。只需简单地 创建对象，一旦不再需要它们，它们就会自动离去。这样做可防止在C++里很常见的一个编程问题：由于程 序员忘记释放内存造成的“内存溢出”。
2 . 4 新建数据类型：类
如果说一切东西都是对象，那么用什么决定一个“类”（Class）的外观与行为呢？换句话说，是什么建立起 了一个对象的“类型”（Type）呢？大家可能猜想有一个名为“type”的关键字。但从历史看来，大多数面 向对象的语言都用关键字“class”表达这样一个意思：“我准备告诉你对象一种新类型的外观”。class 关 键字太常用了，以至于本书许多地方并没有用粗体字或双引号加以强调。在这个关键字的后面，应该跟随新 数据类型的名称。例如：
class ATypeName {/*类主体置于这里}
这样就引入了一种新类型，接下来便可用new 创建这种类型的一个新对象：
ATypeName a = new ATypeName();
在ATypeName 里，类主体只由一条注释构成（星号和斜杠以及其中的内容，本章后面还会详细讲述），所以 并不能对它做太多的事情。事实上，除非为其定义了某些方法，否则根本不能指示它做任何事情。 2 . 4 . 1 字段和方法
定义一个类时（我们在Java 里的全部工作就是定义类、制作那些类的对象以及将消息发给那些对象），可在 自己的类里设置两种类型的元素：数据成员（有时也叫“字段”）以及成员函数（通常叫“方法”）。其 中，数据成员是一种对象（通过它的句柄与其通信），可以为任何类型。它也可以是主类型（并不是句柄） 之一。如果是指向对象的一个句柄，则必须初始化那个句柄，用一种名为“构建器”（第4 章会对此详述） 的特殊函数将其与一个实际对象连接起来（就象早先看到的那样，使用new 关键字）。但若是一种主类型， 则可在类定义位置直接初始化（正如后面会看到的那样，句柄亦可在定义位置初始化）。
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每个对象都为自己的数据成员保有存储空间；数据成员不会在对象之间共享。下面是定义了一些数据成员的
类示例：
class DataOnly {
int i;
float f;
boolean b;
}
这个类并没有做任何实质性的事情，但我们可创建一个对象：
DataOnly d = new DataOnly();
可将值赋给数据成员，但首先必须知道如何引用一个对象的成员。为达到引用对象成员的目的，首先要写上 对象句柄的名字，再跟随一个点号（句点），再跟随对象内部成员的名字。即“对象句柄.成员”。例如： d.i = 47;
d.f = 1.1f;
d.b = false;
一个对象也可能包含了另一个对象，而另一个对象里则包含了我们想修改的数据。对于这个问题，只需保持 “连接句点”即可。例如：
myPlane.leftTank.capacity = 100;
除容纳数据之外，DataOnly 类再也不能做更多的事情，因为它没有成员函数（方法）。为正确理解工作原 理，首先必须知道“自变量”和“返回值”的概念。我们马上就会详加解释。
1. 主成员的默认值
若某个主数据类型属于一个类成员，那么即使不明确（显式）进行初始化，也可以保证它们获得一个默认 值。
主类型默认值
Boolean false
Char '\u0000'(null)
byte (byte)0
short (short)0
int 0
long 0L
float 0.0f
double 0.0d
一旦将变量作为类成员使用，就要特别注意由Java 分配的默认值。这样做可保证主类型的成员变量肯定得到 了初始化（C++不具备这一功能），可有效遏止多种相关的编程错误。
然而，这种保证却并不适用于“局部”变量——那些变量并非一个类的字段。所以，假若在一个函数定义中 写入下述代码：
int x;
那么x 会得到一些随机值（这与C 和C++是一样的），不会自动初始化成零。我们责任是在正式使用x 前分 配一个适当的值。如果忘记，就会得到一条编译期错误，告诉我们变量可能尚未初始化。这种处理正是Java 优于C++的表现之一。许多C++编译器会对变量未初始化发出警告，但在Java 里却是错误。
2 . 5 方法、自变量和返回值
迄今为止，我们一直用“函数”（Function）这个词指代一个已命名的子例程。但在Java 里，更常用的一个 词却是“方法”（Method），代表“完成某事的途径”。尽管它们表达的实际是同一个意思，但从现在开 始，本书将一直使用“方法”，而不是“函数”。
Java 的“方法”决定了一个对象能够接收的消息。通过本节的学习，大家会知道方法的定义有多么简单！ 方法的基本组成部分包括名字、自变量、返回类型以及主体。下面便是它最基本的形式：
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返回类型方法名( /* 自变量列表*/ ) {/* 方法主体 */}
返回类型是指调用方法之后返回的数值类型。显然，方法名的作用是对具体的方法进行标识和引用。自变量 列表列出了想传递给方法的信息类型和名称。
Java 的方法只能作为类的一部分创建。只能针对某个对象调用一个方法（注释③），而且那个对象必须能够 执行那个方法调用。若试图为一个对象调用错误的方法，就会在编译期得到一条出错消息。为一个对象调用 方法时，需要先列出对象的名字，在后面跟上一个句点，再跟上方法名以及它的参数列表。亦即“对象名.方 法名(自变量1，自变量2，自变量3...)。举个例子来说，假设我们有一个方法名叫f()，它没有自变量，返 回的是类型为int 的一个值。那么，假设有一个名为a 的对象，可为其调用方法f()，则代码如下： int x = a.f();
返回值的类型必须兼容x 的类型。
象这样调用一个方法的行动通常叫作“向对象发送一条消息”。在上面的例子中，消息是f()，而对象是a。 面向对象的程序设计通常简单地归纳为“向对象发送消息”。
③：正如马上就要学到的那样，“静态”方法可针对类调用，毋需一个对象。
2 . 5 . 1 自变量列表
自变量列表规定了我们传送给方法的是什么信息。正如大家或许已猜到的那样，这些信息——如同Java 内其 他任何东西——采用的都是对象的形式。因此，我们必须在自变量列表里指定要传递的对象类型，以及每个 对象的名字。正如在Java 其他地方处理对象时一样，我们实际传递的是“句柄”（注释④）。然而，句柄的 类型必须正确。倘若希望自变量是一个“字串”，那么传递的必须是一个字串。
④：对于前面提及的“特殊”数据类型boolean，char，byte，short，int，long，，float 以及double 来 说是一个例外。但在传递对象时，通常都是指传递指向对象的句柄。
下面让我们考虑将一个字串作为自变量使用的方法。下面列出的是定义代码，必须将它置于一个类定义里， 否则无法编译：
int storage(String s) {
return s.length() * 2;
}
这个方法告诉我们需要多少字节才能容纳一个特定字串里的信息（字串里的每个字符都是16 位，或者说2 个 字节、长整数，以便提供对Unicode 字符的支持）。自变量的类型为String，而且叫作s。一旦将s 传递给 方法，就可将它当作其他对象一样处理（可向其发送消息）。在这里，我们调用的是length()方法，它是 String 的方法之一。该方法返回的是一个字串里的字符数。
通过上面的例子，也可以了解return 关键字的运用。它主要做两件事情。首先，它意味着“离开方法，我已 完工了”。其次，假设方法生成了一个值，则那个值紧接在return 语句的后面。在这种情况下，返回值是通 过计算表达式“s.length()*2”而产生的。
可按自己的愿望返回任意类型，但倘若不想返回任何东西，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() {}
若返回类型为void，则return 关键字唯一的作用就是退出方法。所以一旦抵达方法末尾，该关键字便不需 要了。可在任何地方从一个方法返回。但假设已指定了一种非void 的返回类型，那么无论从何地返回，编译 器都会确保我们返回的是正确的类型。
到此为止，大家或许已得到了这样的一个印象：一个程序只是一系列对象的集合，它们的方法将其他对象作 52
为自己的自变量使用，而且将消息发给那些对象。这种说法大体正确，但通过以后的学习，大家还会知道如 何在一个方法里作出决策，做一些更细致的基层工作。至于这一章，只需理解消息传送就足够了。 2 . 6 构建J a v a 程序
正式构建自己的第一个Java 程序前，还有几个问题需要注意。
2 . 6 . 1 名字的可见性
在所有程序设计语言里，一个不可避免的问题是对名字或名称的控制。假设您在程序的某个模块里使用了一
个名字，而另一名程序员在另一个模块里使用了相同的名字。此时，如何区分两个名字，并防止两个名字互 相冲突呢？这个问题在C 语言里特别突出。因为程序未提供很好的名字管理方法。C++的类（即Java 类的基 础）嵌套使用类里的函数，使其不至于同其他类里的嵌套函数名冲突。然而，C++仍然允许使用全局数据以及 全局函数，所以仍然难以避免冲突。为解决这个问题，C++用额外的关键字引入了“命名空间”的概念。 由于采用全新的机制，所以Java 能完全避免这些问题。为了给一个库生成明确的名字，采用了与Internet 域名类似的名字。事实上，Java 的设计者鼓励程序员反转使用自己的Internet 域名，因为它们肯定是独一 无二的。由于我的域名是BruceEckel.com，所以我的实用工具库就可命名为
com.bruceeckel.utility.foibles。反转了域名后，可将点号想象成子目录。
在Java 1.0 和Java 1.1 中，域扩展名com，edu，org，net 等都约定为大写形式。所以库的样子就变成： COM.bruceeckel.utility.foibles。然而，在Java 1.2 的开发过程中，设计者发现这样做会造成一些问题。 所以目前的整个软件包都以小写字母为标准。
Java 的这种特殊机制意味着所有文件都自动存在于自己的命名空间里。而且一个文件里的每个类都自动获得 一个独一无二的标识符（当然，一个文件里的类名必须是唯一的）。所以不必学习特殊的语言知识来解决这 个问题——语言本身已帮我们照顾到这一点。
2 . 6 . 2 使用其他组件
一旦要在自己的程序里使用一个预先定义好的类，编译器就必须知道如何找到它。当然，这个类可能就在发 出调用的那个相同的源码文件里。如果是那种情况，只需简单地使用这个类即可——即使它直到文件的后面 仍未得到定义。Java 消除了“向前引用”的问题，所以不要关心这些事情。
但假若那个类位于其他文件里呢？您或许认为编译器应该足够“联盟”，可以自行发现它。但实情并非如 此。假设我们想使用一个具有特定名称的类，但那个类的定义位于多个文件里。或者更糟，假设我们准备写 一个程序，但在创建它的时候，却向自己的库加入了一个新类，它与现有某个类的名字发生了冲突。
为解决这个问题，必须消除所有潜在的、纠缠不清的情况。为达到这个目的，要用import 关键字准确告诉 Java 编译器我们希望的类是什么。import 的作用是指示编译器导入一个“包”——或者说一个“类库”（在 其他语言里，可将“库”想象成一系列函数、数据以及类的集合。但请记住，Java 的所有代码都必须写入一 个类中）。
大多数时候，我们直接采用来自标准Java 库的组件（部件）即可，它们是与编译器配套提供的。使用这些组 件时，没有必要关心冗长的保留域名；举个例子来说，只需象下面这样写一行代码即可：
import java.util.Vector;
它的作用是告诉编译器我们想使用Java 的Vector 类。然而，util 包含了数量众多的类，我们有时希望使用 其中的几个，同时不想全部明确地声明它们。为达到这个目的，可使用“*”通配符。如下所示：
import java.util.*;
需导入一系列类时，采用的通常是这个办法。应尽量避免一个一个地导入类。
2 . 6 . 3 s t a t i c 关键字
通常，我们创建类时会指出那个类的对象的外观与行为。除非用new 创建那个类的一个对象，否则实际上并 未得到任何东西。只有执行了new 后，才会正式生成数据存储空间，并可使用相应的方法。
但在两种特殊的情形下，上述方法并不堪用。一种情形是只想用一个存储区域来保存一个特定的数据——无 论要创建多少个对象，甚至根本不创建对象。另一种情形是我们需要一个特殊的方法，它没有与这个类的任 何对象关联。也就是说，即使没有创建对象，也需要一个能调用的方法。为满足这两方面的要求，可使用 static（静态）关键字。一旦将什么东西设为static，数据或方法就不会同那个类的任何对象实例联系到一 起。所以尽管从未创建那个类的一个对象，仍能调用一个static 方法，或访问一些static 数据。而在这之 53
前，对于非static 数据和方法，我们必须创建一个对象，并用那个对象访问数据或方法。这是由于非
static 数据和方法必须知道它们操作的具体对象。当然，在正式使用前，由于static 方法不需要创建任何 对象，所以它们不可简单地调用其他那些成员，同时不引用一个已命名的对象，从而直接访问非static 成员 或方法（因为非static 成员和方法必须同一个特定的对象关联到一起）。
有些面向对象的语言使用了“类数据”和“类方法”这两个术语。它们意味着数据和方法只是为作为一个整 体的类而存在的，并不是为那个类的任何特定对象。有时，您会在其他一些Java 书刊里发现这样的称呼。
为了将数据成员或方法设为static，只需在定义前置和这个关键字即可。例如，下述代码能生成一个static 数据成员，并对其初始化：
class StaticTest {
Static int i = 47;
}
现在，尽管我们制作了两个StaticTest 对象，但它们仍然只占据StaticTest.i 的一个存储空间。这两个对 象都共享同样的i。请考察下述代码：
StaticTest st1 = new StaticTest();
StaticTest st2 = new StaticTest();
此时，无论st1.i 还是st2.i 都有同样的值47，因为它们引用的是同样的内存区域。
有两个办法可引用一个static 变量。正如上面展示的那样，可通过一个对象命名它，如st2.i。亦可直接用 它的类名引用，而这在非静态成员里是行不通的（最好用这个办法引用static 变量，因为它强调了那个变量 的“静态”本质）。
StaticTest.i++;
其中，++运算符会使变量增值。此时，无论st1.i 还是st2.i 的值都是48。
类似的逻辑也适用于静态方法。既可象对其他任何方法那样通过一个对象引用静态方法，亦可用特殊的语法 格式“类名.方法()”加以引用。静态方法的定义是类似的：
class StaticFun {
static void incr() { StaticTest.i++; }
}
从中可看出，StaticFun 的方法incr()使静态数据i 增值。通过对象，可用典型的方法调用incr()： StaticFun sf = new StaticFun();
sf.incr();
或者，由于incr()是一种静态方法，所以可通过它的类直接调用：
StaticFun.incr();
尽管是“静态”的，但只要应用于一个数据成员，就会明确改变数据的创建方式（一个类一个成员，以及每 个对象一个非静态成员）。若应用于一个方法，就没有那么戏剧化了。对方法来说，static 一项重要的用途 就是帮助我们在不必创建对象的前提下调用那个方法。正如以后会看到的那样，这一点是至关重要的——特 别是在定义程序运行入口方法main()的时候。
和其他任何方法一样，static 方法也能创建自己类型的命名对象。所以经常把static 方法作为一个“领头 羊”使用，用它生成一系列自己类型的“实例”。
2 . 7 我们的第一个J a v a 程序
最后，让我们正式编一个程序（注释⑤）。它能打印出与当前运行的系统有关的资料，并利用了来自Java 标 准库的System 对象的多种方法。注意这里引入了一种额外的注释样式：“//”。它表示到本行结束前的所有 内容都是注释：
// Property.java
import java.util.*;
public class Property {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(new Date());
Properties p = System.getProperties();
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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：在某些编程环境里，程序会在屏幕上一切而过，甚至没机会看到结果。可将下面这段代码置于main()的 末尾，用它暂停输出：
try {
Thread.currentThread().sleep(5 * 1000);
} catch(InterruptedException e) {}
}
它的作用是暂停输出5 秒钟。这段代码涉及的一些概念要到本书后面才会讲到。所以目前不必深究，只知道 它是让程序暂停的一个技巧便可。
在每个程序文件的开头，都必须放置一个import 语句，导入那个文件的代码里要用到的所有额外的类。注意 我们说它们是“额外”的，因为一个特殊的类库会自动导入每个Java 文件：java.lang。启动您的Web 浏览 器，查看由Sun 提供的用户文档（如果尚未从http://www. 下载，或用其他方式安装了Java 文 档，请立即下载）。在packages.html 文件里，可找到Java 配套提供的所有类库名称。请选择其中的 java.lang。在“Class Index”下面，可找到属于那个库的全部类的列表。由于java.lang 默认进入每个 Java 代码文件，所以这些类在任何时候都可直接使用。在这个列表里，可发现System 和Runtime，我们在 Property.java 里用到了它们。java.lang 里没有列出Date 类，所以必须导入另一个类库才能使用它。如果 不清楚一个特定的类在哪个类库里，或者想检视所有的类，可在Java 用户文档里选择“Class Hierarchy” （类分级结构）。在Web 浏览器中，虽然要花不短的时间来建立这个结构，但可清楚找到与Java 配套提供的 每一个类。随后，可用浏览器的“查找”（Find）功能搜索关键字“Date”。经这样处理后，可发现我们的 搜索目标以java.util.Date 的形式列出。我们终于知道它位于util 库里，所以必须导入java.util.*；否 则便不能使用Date。
观察packages.html 文档最开头的部分（我已将其设为自己的默认起始页），请选择java.lang，再选
System。这时可看到System 类有几个字段。若选择out，就可知道它是一个static PrintStream 对象。由 于它是“静态”的，所以不需要我们创建任何东西。out 对象肯定是3，所以只需直接用它即可。我们能对这 个out 对象做的事情由它的类型决定：PrintStream。PrintStream 在说明文字中以一个超链接的形式列出， 这一点做得非常方便。所以假若单击那个链接，就可看到能够为PrintStream 调用的所有方法。方法的数量 不少，本书后面会详细介绍。就目前来说，我们感兴趣的只有println()。它的意思是“把我给你的东西打 印到控制台，并用一个新行结束”。所以在任何Java 程序中，一旦要把某些内容打印到控制台，就可条件反 射地写上System.out.println("内容")。
类名与文件是一样的。若象现在这样创建一个独立的程序，文件中的一个类必须与文件同名（如果没这样 做，编译器会及时作出反应）。类里必须包含一个名为main()的方法，形式如下：
public static void main(String[] args) {
其中，关键字“public”意味着方法可由外部世界调用（第5 章会详细解释）。main()的自变量是包含了
String 对象的一个数组。args 不会在本程序中用到，但需要在这个地方列出，因为它们保存了在命令行调用 的自变量。
程序的第一行非常有趣：
System.out.println(new Date());
请观察它的自变量：创建Date 对象唯一的目的就是将它的值发送给println()。一旦这个语句执行完毕， Date 就不再需要。随之而来的“垃圾收集器”会发现这一情况，并在任何可能的时候将其回收。事实上，我 们没太大的必要关心“清除”的细节。
第二行调用了System.getProperties()。若用Web 浏览器查看联机用户文档，就可知道getProperties()是 55
System 类的一个static 方法。由于它是“静态”的，所以不必创建任何对象便可调用该方法。无论是否存 在该类的一个对象，static 方法随时都可使用。调用getProperties()时，它会将系统属性作为Properties 类的一个对象生成（注意Properties 是“属性”的意思）。随后的的句柄保存在一个名为p 的Properties 句柄里。在第三行，大家可看到Properties 对象有一个名为list()的方法，它将自己的全部内容都发给一 个我们作为自变量传递的PrintStream 对象。
main()的第四和第六行是典型的打印语句。注意为了打印多个String 值，用加号（+）分隔它们即可。然 而，也要在这里注意一些奇怪的事情。在String 对象中使用时，加号并不代表真正的“相加”。处理字串 时，我们通常不必考虑“+”的任何特殊含义。但是，Java 的String 类要受一种名为“运算符过载”的机制 的制约。也就是说，只有在随同String 对象使用时，加号才会产生与其他任何地方不同的表现。对于字串， 它的意思是“连接这两个字串”。
但事情到此并未结束。请观察下述语句：
System.out.println("Total Memory = "
+ rt.totalMemory()
+ " Free Memory = "
+ rt.freeMemory());
其中，totalMemory()和freeMemory()返回的是数值，并非String 对象。如果将一个数值“加”到一个字串 身上，会发生什么情况呢？同我们一样，编译器也会意识到这个问题，并魔术般地调用一个方法，将那个数 值（int，float 等等）转换成字串。经这样处理后，它们当然能利用加号“加”到一起。这种“自动类型转 换”亦划入“运算符过载”处理的范畴。
许多Java 著作都在热烈地辩论“运算符过载”（C++的一项特性）是否有用。目前就是反对它的一个好例 子！然而，这最多只能算编译器（程序）的问题，而且只是对String 对象而言。对于自己编写的任何源代 码，都不可能使运算符“过载”。
通过为Runtime 类调用getRuntime()方法，main()的第五行创建了一个Runtime 对象。返回的则是指向一个 Runtime 对象的句柄。而且，我们不必关心它是一个静态对象，还是由new 命令创建的一个对象。这是由于 我们不必为清除工作负责，可以大模大样地使用对象。正如显示的那样，Runtime 可告诉我们与内存使用有 关的信息。
2 . 8 注释和嵌入文档
Java 里有两种类型的注释。第一种是传统的、C 语言风格的注释，是从C++继承而来的。这些注释用一个 “/*”起头，随后是注释内容，并可跨越多行，最后用一个“*/”结束。注意许多程序员在连续注释内容的 每一行都用一个“*”开头，所以经常能看到象下面这样的内容：
/* 这是
* 一段注释，
* 它跨越了多个行
*/
但请记住，进行编译时，/*和*/之间的所有东西都会被忽略，所以上述注释与下面这段注释并没有什么不 同：
/* 这是一段注释，
它跨越了多个行 */
第二种类型的注释也起源于C++。这种注释叫作“单行注释”，以一个“//”起头，表示这一行的所有内容 都是注释。这种类型的注释更常用，因为它书写时更方便。没有必要在键盘上寻找“/”，再寻找“*”（只 需按同样的键两次），而且不必在注释结尾时加一个结束标记。下面便是这类注释的一个例子：
// 这是一条单行注释
56
2 . 8 . 1 注释文档
对于Java 语言，最体贴的一项设计就是它并没有打算让人们为了写程序而写程序——人们也需要考虑程序的 文档化问题。对于程序的文档化，最大的问题莫过于对文档的维护。若文档与代码分离，那么每次改变代码 后都要改变文档，这无疑会变成相当麻烦的一件事情。解决的方法看起来似乎很简单：将代码同文档“链 接”起来。为达到这个目的，最简单的方法是将所有内容都置于同一个文件。然而，为使一切都整齐划一， 还必须使用一种特殊的注释语法，以便标记出特殊的文档；另外还需要一个工具，用于提取这些注释，并按 有价值的形式将其展现出来。这些都是Java 必须做到的。
用于提取注释的工具叫作javadoc。它采用了部分来自Java 编译器的技术，查找我们置入程序的特殊注释标 记。它不仅提取由这些标记指示的信息，也将毗邻注释的类名或方法名提取出来。这样一来，我们就可用最
轻的工作量，生成十分专业的程序文档。
javadoc 输出的是一个HTML 文件，可用自己的Web 浏览器查看。该工具允许我们创建和管理单个源文件，并 生动生成有用的文档。由于有了jvadoc，所以我们能够用标准的方法创建文档。而且由于它非常方便，所以 我们能轻松获得所有Java 库的文档。
2 . 8 . 2 具体语法
所有javadoc 命令都只能出现于“/**”注释中。但和平常一样，注释结束于一个“*/”。主要通过两种方式 来使用javadoc：嵌入的HTML，或使用“文档标记”。其中，“文档标记”（Doc tags）是一些以“@”开头 的命令，置于注释行的起始处（但前导的“*”会被忽略）。
有三种类型的注释文档，它们对应于位于注释后面的元素：类、变量或者方法。也就是说，一个类注释正好 位于一个类定义之前；变量注释正好位于变量定义之前；而一个方法定义正好位于一个方法定义的前面。如 下面这个简单的例子所示：
/** 一个类注释 */
public class docTest {
/** 一个变量注释 */
public int i;
/** 一个方法注释 */
public void f() {}
}
注意javadoc 只能为public（公共）和protected（受保护）成员处理注释文档。“private”（私有）和 “友好”（详见5 章）成员的注释会被忽略，我们看不到任何输出（也可以用-private 标记包括private 成 员）。这样做是有道理的，因为只有public 和protected 成员才可在文件之外使用，这是客户程序员的希 望。然而，所有类注释都会包含到输出结果里。
上述代码的输出是一个HTML 文件，它与其他Java 文档具有相同的标准格式。因此，用户会非常熟悉这种格 式，可在您设计的类中方便地“漫游”。设计程序时，请务必考虑输入上述代码，用javadoc 处理一下，观 看最终HTML 文件的效果如何。
2 . 8 . 3 嵌入H T M L
javadoc 将HTML 命令传递给最终生成的HTML 文档。这便使我们能够充分利用HTML 的巨大威力。当然，我们 的最终动机是格式化代码，不是为了哗众取宠。下面列出一个例子：
/**
* <pre>
* System.out.println(new Date());
* </pre>
*/
亦可象在其他Web 文档里那样运用HTML，对普通文本进行格式化，使其更具条理、更加美观：
/**
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* 您<em>甚至</em>可以插入一个列表：
* <ol>
* <li>项目一
* <li>项目二
* <li>项目三
* </ol>
*/
注意在文档注释中，位于一行最开头的星号会被javadoc 丢弃。同时丢弃的还有前导空格。javadoc 会对所 有内容进行格式化，使其与标准的文档外观相符。不要将<h1>或<hr>这样的标题当作嵌入HTML 使用，因为 javadoc 会插入自己的标题，我们给出的标题会与之冲撞。
所有类型的注释文档——类、变量和方法——都支持嵌入HTML。
2 . 8 . 4 @ s e e ：引用其他类
所有三种类型的注释文档都可包含@see 标记，它允许我们引用其他类里的文档。对于这个标记，javadoc 会 生成相应的HTML，将其直接链接到其他文档。格式如下：
@see 类名
@see 完整类名
@see 完整类名#方法名
每一格式都会在生成的文档里自动加入一个超链接的“See Also”（参见）条目。注意javadoc 不会检查我 们指定的超链接，不会验证它们是否有效。
2 . 8 . 5 类文档标记
随同嵌入HTML 和@see 引用，类文档还可以包括用于版本信息以及作者姓名的标记。类文档亦可用于“接 口”目的（本书后面会详细解释）。
1. @version
格式如下：
@version 版本信息
其中，“版本信息”代表任何适合作为版本说明的资料。若在javadoc 命令行使用了“-version”标记，就 会从生成的HTML 文档里提取出版本信息。
2. @author
格式如下：
@author 作者信息
其中，“作者信息”包括您的姓名、电子函件地址或者其他任何适宜的资料。若在javadoc 命令行使用了“- author”标记，就会专门从生成的HTML 文档里提取出作者信息。
可为一系列作者使用多个这样的标记，但它们必须连续放置。全部作者信息会一起存入最终HTML 代码的单独 一个段落里。
2 . 8 . 6 变量文档标记
变量文档只能包括嵌入的HTML 以及@see 引用。
2 . 8 . 7 方法文档标记
除嵌入HTML 和@see 引用之外，方法还允许使用针对参数、返回值以及违例的文档标记。
1. @param
格式如下：
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@param 参数名说明
其中，“参数名”是指参数列表内的标识符，而“说明”代表一些可延续到后续行内的说明文字。一旦遇到 一个新文档标记，就认为前一个说明结束。可使用任意数量的说明，每个参数一个。
2. @return
格式如下：
@return 说明
其中，“说明”是指返回值的含义。它可延续到后面的行内。
3. @exception
有关“违例”（Exception）的详细情况，我们会在第9 章讲述。简言之，它们是一些特殊的对象，若某个方 法失败，就可将它们“扔出”对象。调用一个方法时，尽管只有一个违例对象出现，但一些特殊的方法也许 能产生任意数量的、不同类型的违例。所有这些违例都需要说明。所以，违例标记的格式如下： @exception 完整类名说明
其中，“完整类名”明确指定了一个违例类的名字，它是在其他某个地方定义好的。而“说明”（同样可以 延续到下面的行）告诉我们为什么这种特殊类型的违例会在方法调用中出现。
4. @deprecated
这是Java 1.1 的新特性。该标记用于指出一些旧功能已由改进过的新功能取代。该标记的作用是建议用户不 必再使用一种特定的功能，因为未来改版时可能摒弃这一功能。若将一个方法标记为@deprecated，则使用该 方法时会收到编译器的警告。
2 . 8 . 8 文档示例
下面还是我们的第一个Java 程序，只不过已加入了完整的文档注释：
//: Property.java
import java.util.*;
/** The first Thinking in Java example program.
* Lists system information on current machine.
* @author Bruce Eckel
* @author http://www.BruceEckel.com
* @version 1.0
*/
public class Property {
/** Sole entry point to class & application
* @param args array of string arguments
* @return No return value
* @exception exceptions No exceptions thrown
*/
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());
}
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} ///:~
第一行：
//: Property.java
采用了我自己的方法：将一个“:”作为特殊的记号，指出这是包含了源文件名字的一个注释行。最后一行也 用这样的一条注释结尾，它标志着源代码清单的结束。这样一来，可将代码从本书的正文中方便地提取出 来，并用一个编译器检查。这方面的细节在第17 章讲述。
2 . 9 编码样式
一个非正式的Java 编程标准是大写一个类名的首字母。若类名由几个单词构成，那么把它们紧靠到一起（也 就是说，不要用下划线来分隔名字）。此外，每个嵌入单词的首字母都采用大写形式。例如：
class AllTheColorsOfTheRainbow { // ...}
对于其他几乎所有内容：方法、字段（成员变量）以及对象句柄名称，可接受的样式与类样式差不多，只是 标识符的第一个字母采用小写。例如：
class AllTheColorsOfTheRainbow {
int anIntegerRepresentingColors;
void changeTheHueOfTheColor(int newHue) {
// ...
}
// ...
}
当然，要注意用户也必须键入所有这些长名字，而且不能输错。
2 . 1 0 总结
通过本章的学习，大家已接触了足够多的Java 编程知识，已知道如何自行编写一个简单的程序。此外，对语 言的总体情况以及一些基本思想也有了一定程度的认识。然而，本章所有例子的模式都是单线形式的“这样 做，再那样做，然后再做另一些事情”。如果想让程序作出一项选择，又该如何设计呢？例如，“假如这样 做的结果是红色，就那样做；如果不是，就做另一些事情”。对于这种基本的编程方法，下一章会详细说明 在Java 里是如何实现的。
2 . 1 1 练习
(1) 参照本章的第一个例子，创建一个“Hello，World”程序，在屏幕上简单地显示这句话。注意在自己的 类里只需一个方法（“main”方法会在程序启动时执行）。记住要把它设为static 形式，并置入自变量列 表——即使根本不会用到这个列表。用javac 编译这个程序，再用java 运行它。
(2) 写一个程序，打印出从命令行获取的三个自变量。
(3) 找出Property.java 第二个版本的代码，这是一个简单的注释文档示例。请对文件执行javadoc，并在 自己的Web 浏览器里观看结果。
(4) 以练习(1)的程序为基础，向其中加入注释文档。利用javadoc，将这个注释文档提取为一个HTML 文 件，并用Web 浏览器观看。
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