Java編程思想(后)

持有對象

• 如果一個程序只包含固定數量的且其生命期都是已知的對象，那么這是一個非常簡單的程序。
• Java中的庫基本類型: List, Set, Queue和Map --- 稱為集合類.
  • ArrayList用add()插入對象， 用get()訪問這些對象。
• 如果一個類沒有顯式地聲明繼承那個類， 那么它自動繼承自Object.
• Java 泛型穿件類會非常復雜， 預定義的泛型會很簡單。
  • 通過泛型， 可以在編譯器防止將錯誤類型的對象置到容器中。
  • 泛型對應的是編譯器錯誤， 而不是運行時錯誤。
  • foreach語法來選擇一個List中的每個元素。
  • Object有默認的toString()方法。
• Java容器類庫的用途是保存對象:
  • Collection: 一個獨立元素的序列， List, Queue, Set。
    • Collection接口概括了序列的概念， 一種存放一組對象的方式。
    • List不關心是否存在重復。
  • Map： 一組成對的鍵值對對象， 允許使用鍵來查找值(字典)。
• 任何容器類， 都必須有某種方式可以插入元素將他們再次取回， 持有事物是容器最基本的工作。
  • 迭代器(也是一種設計模式)： 是一個對象， 它的工作是變量並選擇序列中的對象， 而不用直到或關心序列底層的結構。
  • 迭代器通常被稱為輕量級對象， 創建代價小。
  • Java的Iterator只能單向移動， 這個Iterator只能用來:
    • 使用方法iterator()要求容器返回一個Iterator, Iterator將返回序列的第一個元素。
    • 使用next()獲得序列中的下一個元素。
    • 使用hasNext()檢查序列中是否還有元素。
    • 使用remove()將迭代器最近返回的元素刪除。
• iterator能夠將遍歷序列的操作與序列底層的結構分離。
  • ListIterator是一個更強大的Iterator的子類型， 它只能用於各種List類的訪問。
  • ListIterator可以雙向移動。
• LinkedList還添加了可以使其用作棧、隊列或雙端隊列的方法。
• 棧通常是指先進先出(LIFO)的容器， 有時棧也被稱為疊加棧， 最后壓入棧的元素， 第一個被彈出。
• Collection是描述所有序列容器的共性的根接口，它可能會被認為是一個附屬接口， 因為要表示其他若干個接口的共性而出現的接口。
  • java.util.AbstactCollection類提供了Collection的默認實現。
    

通過異常處理錯誤

• Java的異常處理機制建立在C++的基礎之上， 使用異常能夠降低錯誤處理代碼的復雜度。

• 異常機制能夠保證捕獲每個錯誤。

• 基本異常: 異常情形(exceptional condition)是阻止當前方法或作用域繼續執行的問題。

  • 當拋出異常后， Java將使用new在堆上創建異常對象， 當前執行路徑被終止， 並且當前環境中彈出對異常對象的引用， 異常處理機制接管程序， 並開始尋找一個恰當的地方來繼續執行程序。--- 這個恰當的地方就是異常處理程序， 程序要么換一種方式運行， 要么繼續運行下去。
  • 異常允許強制程序停止運行， 並告訴出現了什么問題， 或者強制程序處理問題， 並返回到穩定狀態。
  • 所有異常類都有兩個構造器: 一個是默認構造器； 另一個是接受字符串作為參數， 以便把相關信息放入異常對象的構造器。
  • 使用new創建了異常對象后， 此對象的引用將傳給throw。
  • 可以把異常簡單地看作是一種不同的返回機制， 還能用拋出異常的方式從當前的作用域退出。返回一個異常對象， 然后退出方法或作用域。
  • Throwable對象是異常類型的根類。

• 捕獲異常:

  • 異常是如何被捕獲的， 必須首先理解監控區域(guarded region)的概念； --- 它是一段可能產生異常的代碼， 后面需緊跟處理這些異常的代碼。
  • try塊： 如果在方法中拋出了異常， 這個方法將在拋出異常的過程中結束。
  • catch塊: 異常處理程序， 每個catch子句(異常處理程序)看起來就像是接收一個且僅接收一個特殊類型參數的方法。

• 終止與恢復：

  • 異常處理理論上有兩種基本模型: Java支持終止模型(Java和C++所支持的模型) --- 假設錯誤非常關鍵， 程序無法返回到異常發生的地方繼續執行， 一旦異常拋出，就表明錯誤已無法挽回， 也不能繼續執行。
    • 恢復模型: 異常處理程序的工作是修正錯誤， 然后重新嘗試調用出問題的方法， 並認為第二次能成功。恢復模型通常希望異常被處理之后能繼續執行程序 --- 遇見錯誤時不能拋出異常， 而是調用方法來修正該錯誤。
    • 或者把try塊放到while循環中， 直到得到滿意的結果。

• 編譯器創建了默認構造器， 他講自動調用基類的默認構造器， 對異常來說， 最重要的部分是類名。

• 異常與記錄日志:

  • Java可以使用呢java.util.logging工具將輸出記錄到日志中。

• 捕獲所有異常:

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

• 利用throw e重新拋出異常。

• 異常使用指南:

  • 應該在下列情況下使用異常：
    • 在恰當的級別處理問題。(在直到該如何處理的情況下才捕獲異常)。
    • 解決問題並重新調用產生異常的方法。
    • 進行少許修補, 然后繞過異常發生的地方繼續執行。
    • 用別的數據進行計算， 以代替方法預計會返回的值。
    • 把當前運行環境下能做的事情盡量做完， 然后把相同(不同)的異常重拋到更高層。
    • 終止程序。
    • 進行簡化。
    • 讓類庫和程序更安全。

字符串

• 字符串操作是極端及程序設計中最常見的行為。
• String對象是不可變的， 每個方法都會創建一個全新的String對象， 以包含修改后的字符串內容。
• 重載'+'與StringBuilder： String對象具有只讀特性， 指向它的任何引用都不可能改變它的值。
• JDK自帶的工具javap可以反編譯代碼javap -c Concatenation --- 將生成JVM字節碼。
• Java中的每個類從根本上都是繼承自Object， 標准容器類自然也不例外。--- 都有toString()方法。
  

正則表達式

• 正則表達式已經整合到標准Unix工具集之中， 例如sed和awk, 正則表達式是一種強大而靈活的文本處理工具。

• split()方法，其功能是將字符串從正則表達式匹配的地方切開。
  
  
  

• \\表示在正則表達式中插入一個普通(字面上的)反斜杠。

• 組是用括號來划分的正則表達式， 可以根據組的編號來引用每個組，0表示整個組， 1表示第一對括號里的組。

• StringReader將String轉換可讀的流對象。

• Scanner的構造器可以接受任何類型的輸入對象， 包括File對象， InputStream， String或者Readable對象。

  • 有了Scanner， 所有的輸入， 分詞以及翻譯的操作都隱藏在不同類型的next方法中。
  • Scanner類可以減輕輸入的負擔。

類型信息

• 運行時類型信息使得可以在程序運行時發現和使用類型信息。 --- RTTI(Run-Time Type Identification)。
• Class對象包含了與類有關的信息。 --- Class對象就是用來創建類的所有的常規對象的。
  • Class類還擁有大量的使用RTTI的其他方式。
  • 類是程序的一部分，每個類都有一個Class對象； 每當編寫並且編譯了一個新類，就會產生一個Class對象(被保存一個同名的.class文件中)。
  • 為了生成這個類的對象，運行這個程序的Java虛擬機(JVM)將使用被稱為"類加載器"的子系統。
    • 類加載器子系統實際上可以包含一條類加載器鏈，但是只有一個原生類加載器，它是JVM實現的一部分。
  • 所有的類都是在對其第一次使用時， 動態加載到JVM中。創建第一個類的靜態成員的引用時， 就會加載這個類。
    • new操作符創建類的新對象也會被當作對類的靜態成員的引用。
• Java程序在它開始運行之前並非被完全加載， 其各個部分是在必須時才加載的。
  • 類加載器首先檢查一個類的Class對象是否已經加載， 如果尚未加載， 默認的類加載器就會根據類名查找.class文件。
    • 某個附加類加載器可能會在數據庫中查找字節碼。
• 類字面常量：
  • Java還提供了另一種方法來生成對Class對象的引用， 即使用類字面常量FancyToy.class。
  • 類字面常量不僅可以應用於普通的類，也可以應用與接口，數組以及基本數據類型。
  • 另外，對於基本數據類型的包裝器類，還有一個標准字段TYPE。
    • TYPE字段是一個引用，指向對應的基本數據類型的Class。
      
• 為了使用類而做的准備工作實際包含三個步驟:
  • 加載: 加載器執行，查找字節碼，並從字節碼中創建一個Class對象。
  • 鏈接: 在鏈接階段將驗證類中的字節碼， 為靜態域分配存儲空間，如果必要的話，將解析這個類創建這個類對其他類的所有索引。
  • 初始化: 如果這個類是超類(父類), 則對其初始化，執行靜態初始化器和靜態初始化塊。
    • 初始化被延遲到對靜態方法(構造器隱式地是靜態的)或者非常數靜態域進行首次引用時才執行。
• 泛化的Class引用： class引用總是指向某個Class對象，可以制造類的實例， 並包含可用作與這些實例的所有方法代碼。
  • Class引用表示的就是它所指向的對象的確切類型，而該對象便是Class類的一個對象。
• 利用cast方法進行轉型。
• instanceof與Class的等價性。
• RTTI的前提是， 這個類在編譯時必須是已知的。
• 動態代理。
• 空對象 --- null。
• interface關鍵字的一種重要目標就是允許程序員隔離構建， 進而降低耦合性。
• instanceof關鍵字返回一個布爾值，告訴我們對象是不是某個特定類型的實例。
• 工廠方法設計模式: 將對象的創建工作交給類自己去完成。
  • 工廠方法可以被多態地調用， 從而創建恰當的對象。

泛型

• 一般的類和方法， 只能使用具體的類型: 要么是基本類型， 要么是自定義的類。如果要編寫可以應用於多種類型的代碼， 這種限制對代碼的約束會很大。
• 在面向對象編程中， 多態是一種泛化機制。
• final類不能擴展， 其他任何類都可以被擴展。
• 泛型實現了參數化類型的概念， 是代碼可以運用於多種類型， 希望類或方法具有最廣泛的表達能力。
• Java的泛型相比C++來說要弱很多。 --- 理解邊界所在，只有知道一個技術不能做什么，才能更好地做到所能做的。
• 元組(tuple)：是將一組對象直接打包存儲於其中的一個單一對象，允許讀取其中元素，但不允許向其中存放新的對象。(數據傳送對象)。
• 泛型也可以應用於接口， 例如生成器(generator) --- 專門負責創建對象的類。
• 泛型的主要目的之一就是用來指定容器要持有什么類型的對象，而且由編譯器來保證類型的正確性。
• Java泛型的核心概念: 告訴編譯器想使用什么類型， 然后編譯器幫助處理一切細節。 --- 可以簡單地認為泛型和其他類型差不多，只是多了參數列表而已。
• 聲明為final的元素便不能再賦予其他值了。
• 基本類型不能作為泛型的類型參數。
• 創建一個適配器(adapter)來實現所需的接口。
• static方法，無法訪問泛型類的類型參數， 如果static方法需要使用泛型能力，就必須使其成為泛型方法。
• 在使用泛型類時， 必須在創建對象的時候指定類型參數的值，而使用泛型方法的時候，通常不必指明參數類型， 因為編譯器會自動找出具體的類型， --- 類型參數腿短(type arguement inference)。
• 編譯器能夠從泛型參數列表中的一個參數推斷出另一個參數。
• 泛型方法與可變參數能夠很好地共存。
• 生成某個類對象的類，必須具備兩個特點:
  • 它必須聲明為public；
  • 必須具備默認的構造器(無參數的構造其)。
• 泛型的一個重要好處是能夠簡單而安全地創建復雜的模型。

泛型方法

• 泛型方法使方法能夠獨立於類而產生變化。
  • 使用泛型方法可以取代將整個類泛型化。
• 在泛型代碼內部，無法獲得任何有關泛型參數類型的信息。
• Java泛型重用了extends關鍵字。
• 無界通配符<?>看起來意味着任何事物, <?>可以被認為是一種裝飾。
• 混型的價值之一是它們可以將特性和行為一致地應用與多個類之上。

數組

• 數組與其他容器之間的區別有三方面: 效率, 類型和保存基類類型的能力.
  • 數組是一種效率最高的存儲和隨機訪問對象引用序列的方式.
  • ArrayList.
• 數組是第一級對象.
• 返回一個數組.
• 多維數組.
• 數組與泛型.
• Arrays實用功能.

容器深入研究

• 完整的容器分類法
  
• 散列與散列碼 --- HashMap.

Java I/O系統

• File類
• Reader和Writer.