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<HTML><HEAD> <TITLE>BBS水木清华站∶精华区</TITLE></HEAD><BODY><CENTER><H1>BBS水木清华站∶精华区</H1></CENTER>发信人: cuteboy (蓝宝石), 信区: Java <BR>标 题: Java语言白皮书 <BR>日 期: Tue Apr 30 16:05:25 1996 <BR> <BR> <BR> Java语言白皮书 <BR> <BR> ------------------------------------------------------ <BR> <BR>Java程序语言和环境的设计目的是为了解决现代 <BR>程序设计上的问题。它最初是一项较大规模『消 <BR>费者电子产品先进软件发展专案』的一部份，该 <BR>专案目的是为了发展小型、可靠、可移植、分布 <BR>式、实时的嵌入式系统。我们在专案一开始原决 <BR>定采用C++，不过碰到一些问题。最初，那只 <BR>是编译器技术方面的问题，可是后来我们遭遇更 <BR>多困难，且发现最好的解决方式就是更换编程语 <BR>言。 <BR> <BR>Java <BR> <BR>Java是一种简单、面向对象、分布式、解释、健 <BR>壮、安全、结构中立、可移植、高效能、多线程 <BR>、动态的语言。 <BR> <BR>描述系统特性的方法之一就是把一堆高效能的术 <BR>语摆在一起。一如上述，我们也使用一组标准的 <BR>术语来描述Java。以下我们将解释这些术语在 <BR>Java上代表的意义，以及我们试图解决的问题是 <BR>哪些。 <BR> <BR>『首先，我们要介绍阿基米得公司(Archimedes <BR>Inc.)；它是我们为了方便说明Java功能而虚构的 <BR>一家软件公司。阿基米得从事有关基本物理教学 <BR>用途的软件开发，其软体设计目的是要与使用者 <BR>产生交互关系，不仅提供一如传统教科书的文字 <BR>与插图，而且也包括一组软件实验工作室，供使 <BR>用者进行实验和模拟真实世界的物理行为。例 <BR>如，它最基本的一项实验允许学生组成杠杆和滑 <BR>轮，然后观察它们的物理作用。在以下的论述 <BR>中，我们将借由这些实验和阿基米得设计师的旁 <BR>白，以说明Java语言概念。』 <BR> <BR>简单 <BR> <BR>我们想建立一种真正简单的系统，它允许使用者 <BR>轻易地设计程序而不需要像现今的标准程序一样 <BR>接受深奥的训练。目前大多数程序设计师都采用 <BR>C语言，而面向对象程序设计师则大多使用C++。 <BR>因此，即使我们发现C++并非适合我们，我 <BR>们在Java的设计上还是尽可能让它与C++相近， <BR>以确保系统更容易被理解。 <BR> <BR>Java删除许多极少被使用、不容易理解和令人混淆 <BR>的C++功能，这些功能在我们的使用经验中只能 <BR>带来麻烦而非效益。删除的功能主要包括运算符 <BR>重载(operator overloading)、多重继承(inheritance) <BR>以及广泛的自动强迫同型(automatic coercions)； <BR>重载是指以一个辨识元参照多重项目，Java语言 <BR>也提供重载函数，不过它重载的对象是方法(method)而 <BR>非变量或运算符。 <BR> <BR>我们增加自动内存垃圾收集(auto garbage collection) <BR>功能，因此简化Java程序工作，不过同时也让系统变得稍复 <BR>杂一些。储存管理(storage management)是使C与C++ <BR>应用程序变得复杂的常见的一项原因，即关于内存的 <BR>分配与释放。Java语言的自动垃圾收集功能(周期性地 <BR>释放未被使用的内存)不仅简化了程序设计工作，而且 <BR>能大幅度减少小错误(bugs)数量。 <BR> <BR>『阿基米得设计师们原想花时间思考杠杆与滑轮原 <BR>理，但是后来却发现大部份时间都浪费在世俗的 <BR>程序工作上。事实上，他们的核心专业知识在于 <BR>教学而非程序设计。这些程序工作中最复杂的部 <BR>份就是从他们那二万行程序码中，找出那些地方 <BR>浪费了内存。』 <BR> <BR>确保Java『简单化』的另一特性在于『小而单 <BR>纯』。Java的目标之一是要协助开发能独立地在小 <BR>型机器上顺利执行的软件。Java的基本解释器 <BR>(interpreter)和对象类(class)支援约占4OKB，而 <BR>若增加基本的标准程序库和线程(thread)支援 (它 <BR>实际上是一整自含式的微核心) 需增加175K。体积 <BR>小对于在嵌入式的系统中的使用是很重要的，并因 <BR>此Java可以通过网络轻易下载。 <BR> <BR>面向对象 <BR> <BR>这是在业界被过度渲染的术语之一。不过，面向 <BR>对象是一项很强的设计功能，因为它促成明确的 <BR>接口定义，并允许发展者建立可重复使用的『软 <BR>件IC』。 <BR> <BR>简单的说，面向对象设计是一种以数据(对象) <BR>及其接口为重心的程序设计技术。我们以木匠比 <BR>例；一位『面向对象』木匠最重视的是他想制作 <BR>的椅子，其次才是他用来制做椅子的工具。相反 <BR>的，一位『非面向对象』木匠是把主要的心思放 <BR>在工具上。面向对象设计也是定义程序模块如何 <BR>『即插即用』的机制。 <BR> <BR>Java的面向对象设施实质上就是C++，并包含 <BR>Objective C的一些延伸，以提供更有动态的解决 <BR>方案。 <BR> <BR>『阿基米得设计师在他们的模拟式中设计许多 <BR>东西，包括绳子与橡皮筋等。他们初期的C版本 <BR>产品是一个非常庞大的系统，因为他们必须个别 <BR>地设计软件来描述绳子和橡皮筋。当以面向对象 <BR>方式重新设计应用程序时，他们发现可以定义一 <BR>个基本对象来代表绳子与橡皮筋两者之间的共同 <BR>部份，然后绳子与橡皮筋即定义成基本对象类型 <BR>的子对象类。其后，当他们有需要增 <BR>加链结时就能非常轻易地建立起来，因为他们可 <BR>以将这些链结建立在先前已设计妥当的对象之 <BR>上，而不需要整个重新设计新对象模拟。』 <BR> <BR>分布式 <BR> <BR>Java拥有广泛的例程库(routine library)能轻易地处 <BR>理TCP/IP协议，例如HTTP与FTP等。这使得在Java中 <BR>比在C或C++中更容易创建网络连接。Java应用程 <BR>序可以借由URL在通过网络开启和存取对象，就 <BR>如同存取一个本地(local)文件系统一样简单。 <BR> <BR>『阿基米得设计师最初把他们的程序建立在CD- <BR>ROM上。不过他们想把一些交互式教学游戏程序 <BR>概念放在下一个产品内。例如，他们想让不同电 <BR>脑上的学生一起建立一台模拟机器供大家学习。 <BR>不过，他们评估过的所有网络系统都过于复杂且 <BR>要求深奥的软件工程专业能力。于是，他们只好 <BR>放弃这个概念。』 <BR> <BR>健壮 <BR> <BR>Java的目标是要协助发展者建立各方面都必须可 <BR>靠的程序。Java强调在设计初期即检查可能存在 <BR>的问题，其后则执行动态(runtime)检查，并排除 <BR>容易出现错误的条件。 <BR> <BR>强类型(strongly typed)语言例如C++的优点是允许 <BR>在编译时进行深入的检查，以便提前发现错误。 <BR>不幸的是，C++承袭了C在编译检查(compile-time <BR>checking)时的一些漏洞；C的检查较为松散，特 <BR>别是在方法/过程声明方面。我们在Java中要求 <BR>声明，但并不支持C风格的隐性声明。 <BR> <BR>链结器(linker)了解类型系统并重复执行许多 <BR>已由编译器完成的类型检查，以避免出现版本不 <BR>匹配问题。 <BR> <BR>Java与C/C++之间最大的不同点之一在于Java拥有 <BR>一种指针(pointer)模型，能排除发生内存被 <BR>覆盖和毁损数据之可能性。Java不采用指针算 <BR>术法，而是提供真正的阵列。这允许程序执行 <BR>下标检查；再者，它也不可能发生借由对象 <BR>类型转换将一个任意整数转成指针的情形。 <BR> <BR>『阿基米得设计师的应用程序在C执行时基本上相 <BR>当快速。不过他们的软件开发日程一再落后，因 <BR>为总有清理不完的小错误逃过他们的检查。他们 <BR>面对许多麻烦，包括内存分配失败、版本不一致、 <BR>接口不匹配等。C让他们能在程序码中增加一些 <BR>巧妙的设计，然而却必须因此付出时间代价以求 <BR>确保程序品质。由于错误清不干净，因此他们的 <BR>软件推出第一版之后就得忙着写修补程序。』 <BR> <BR>Java虽不能排除品质确认问题，不过它让这道程 <BR>序变得简单许多。 <BR> <BR>许多动态语言例如Lisp、TCL与Smalltalk等，通 <BR>常被用来制作原型程序(prototyping)。它们在这 <BR>方面成功的理由是因为它们都非常健壮(robust)， <BR>让程序设计师不再怕处理内存问题，因为他们 <BR>不须担心内存失败。Java即拥有这项特性。Java <BR>程序员相对地可以不害怕处理内存问题，因为在 <BR>Java中不存在指针，Java程序不可能意外覆盖一 <BR>片内存缓冲区的末尾。Java程序也不可能非法访问 <BR>内存，但这些在C或C++中都有可能发生。 <BR> <BR>动态语言适合开发原型程序发展的理由之一，就 <BR>是它们不会在发展初期就要求你拟定明确的决 <BR>策。Java刚好相反，它强迫你明确地做选择。这 <BR>些选择伴随许多辅助：你可以编写方法调用 <BR>(method invocations)，而如果你有某些错误的地 <BR>方，你将会在编译时获得通知，而不须担心方法 <BR>调用上的错误。 <BR> <BR>安全 <BR> <BR>Java设计目的是要供使用于网络/分布式运算环 <BR>境。为此，Java非常强调安全性，以确保建立无 <BR>病毒且不会被侵入的系统。Java的验证技术是以 <BR>公钥 (public-key)加密法为基础。 <BR> <BR>『健壮性』与『安全』之间存在一种很强的相互 <BR>作用关系。例如，指针语意的改变，让应用程 <BR>式不可能伪造对象结构存取权，或存取它们在对 <BR>象中没有存取权的私有数据。这等于关起大门， <BR>阻绝大多数病毒活动。 <BR> <BR>『有人为阿基米得的PC版软件写了一个有趣的修 <BR>补程序，然后将它贴到一个主要的电子布告栏上 <BR>面流通。由于这支修补程序很容易取得而且又能 <BR>为系统增加一些有趣的功能，于是很多人都下载 <BR>使用。这个程序未经阿基米得设计师检验过，不 <BR>过它用起来似乎还不错。直到四月一日那天，好 <BR>几千名使用者发现他们小孩使用的教学软件突然 <BR>跳出几张不堪入目的图片。不用多加说明，阿基 <BR>米得设计师们虽不用为这个意外负起责任，但是 <BR>他们还是必须设法控制那个修补程序造成的破 <BR>坏。』 <BR> <BR>结构中立性 <BR> <BR>Java的设计目标是要支援网络应用程序。一般而 <BR>言，网络是由许多不同的系统构成，包括各种 <BR>CPU与操作系统结构。为了让Java应用程序能够 <BR>在网络上任何地方执行，其编译器会产出一种具 <BR>⌨️ 快捷键说明
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