54、Java 编程术语与概念详解

Java 编程术语与概念详解

1. 术语概述

在 Java 编程的世界里,有许多专业术语和概念需要我们去理解和掌握。这些术语涵盖了从基础语法到高级设计模式的各个方面,对于我们准确理解和编写 Java 代码至关重要。下面将对一些常见的 Java 术语进行详细解释。

1.1 基础术语

术语 定义
abstract 代表概念,而非具体的细节
acceptance test 展示功能行为的测试,也称为功能测试或客户测试
access modifier 用于标识 Java 元素对其他代码的暴露级别的关键字
action method 执行操作的方法,通常会改变对象的状态
activation 在序列图中表示方法生命周期的 UML 构造
actual value assertEquals 语句中,你正在测试的表达式或值,紧跟在期望值之后
agile 轻量级流程的统称,敏捷流程围绕项目进展中需求会变化的理念展开
annotation 允许在源代码中嵌入 Java 元素描述信息的构造,编译器会根据接口规范验证注解
anonymous inner class 在方法体内动态定义的无名类
API 应用程序编程接口
application 为人类或其他系统提供价值的基于计算机的系统
application programming interface 代码可以与之交互的其他类的公开规范
argument 传递给方法的元素,非正式使用时可指方法调用中传递的实际参数列表或方法签名中列出的形式参数
argument list 传递给方法的值或引用列表
array initializer 用于为数组元素提供一组初始值的初始化构造
assignment 将表达式的结果存储在字段或变量中的操作
assignment operator 等号(=),用于赋值操作

1.2 流程图示

下面是一个简单的 Java 代码执行流程 mermaid 流程图:

graph LR
    A[开始] --> B[编写源代码]
    B --> C[编译源代码]
    C --> D[生成字节码]
    D --> E[加载字节码]
    E --> F[执行程序]
    F --> G[结束]

2. 面向对象相关术语

2.1 类与对象

术语 定义
class 创建对象的模板,定义行为和属性
class constant 对固定值的引用,可在不创建对象实例的情况下访问
class diagram 展示类细节和类之间静态关系的 UML 模型
class file 包含从源代码编译而来的代码的文件
class library 供应商或其他开发者作为 API 提供的有用类的集合
class literal 表示类的唯一实例的值
class loader 从某个源位置动态读取表示 Java 编译单元的字节流并将其转换为可用类的代码
class variable 定义在类上的变量,可在不使用类实例的情况下访问
object 具有身份、类型和状态的实体,由类创建
object - oriented 基于类和对象概念的编程范式

2.2 继承与多态

术语 定义
inherit 从基类扩展
inheritance 两个类之间的关系,其中一个类(子类或派生类)专门化另一个类(超类或基类)的行为
polymorphism 对象根据其类型对消息提供不同行为的能力,从相反方向看,客户端可以向对象发送消息而无需知道实际接收消息的对象
covariance 子类可以改变重写方法的返回类型的能力
override 为超类中已定义的方法提供替换定义

2.3 示例代码

下面是一个简单的继承和多态的 Java 代码示例:

// 基类
class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("动物发出声音");
    }
}

// 子类
class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("狗汪汪叫");
    }
}

// 测试类
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        animal.makeSound();

        Animal dog = new Dog();
        dog.makeSound();
    }
}

3. 异常处理与测试

3.1 异常处理

术语 定义
exception 封装错误信息的对象
checked exception 代码必须显式处理的异常
unchecked exception 代码无需显式处理的异常
catch 捕获抛出的异常
rethrow 捕获并随后抛出相同或另一个异常对象

3.2 测试相关

术语 定义
acceptance test 展示功能行为的测试,也称为功能测试或客户测试
unit test 验证目标类行为的代码体,也称为程序员测试
regression test 确保在应用更改后现有应用程序仍然正常工作的测试
test - driven 在编写相应实现代码之前编写编程规范测试的设计方式
test - driven truth table (TDTT) 一系列断言,用于展示位运算和逻辑运算符所有可能组合的结果

3.3 异常处理示例代码

public class ExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = 10 / 0;
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("捕获到算术异常: " + e.getMessage());
        }
    }
}

4. 设计与架构相关术语

4.1 设计原则

术语 定义
design by contract 一种设计技术,要求程序员为软件的预期行为创建契约,包括前置条件、后置条件和不变式
dependency inversion 设计类关联,使类依赖于抽象而非具体实现
refactor 转换代码,重构不应改变代码的行为
simple design 一种重视测试、消除重复和代码表达性的设计方法,简单设计规则会在代码中产生积极的涌现行为

4.2 架构组件

术语 定义
controller 负责管理最终用户输入的类
model 包含应用程序或业务逻辑的类
view 负责向最终用户显示内容的类
client 与特定目标类交互的类或代码,目标类可能被称为服务器类
server 为客户端提供服务的类或类组

4.3 设计模式示例代码(单例模式)

class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

public class SingletonExample {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(singleton1 == singleton2); // 输出 true
    }
}

5. 其他重要术语

5.1 数据结构与算法

术语 定义
hash table 使用哈希码确定元素位置的固定大小集合
linked list 通过动态分配内存添加新元素的串行数据结构,链表元素必须通过存储一个或多个引用指向其他元素
queue 一种串行数据结构,当客户端请求对象时返回最旧的对象,也称为先进先出(FIFO)数据结构

5.2 并发编程

术语 定义
thread Java 执行单元,一个 Java 进程可能包含多个线程,每个线程可以与其他线程同时执行
thread pool 一组可重用的线程
synchronization 协调同时执行的线程以避免数据竞争
cooperative multitasking 一种多线程方案,其中各个线程负责让出时间以允许其他线程执行
preemptive multitasking 一种多线程方案,其中操作系统(或虚拟机)负责中断和调度线程

5.3 其他杂项

术语 定义
i18n 国际化
localize 为将国际化应用程序交付到特定区域做准备
resource bundle 包含消息字符串等资源的集合,允许应用程序按名称动态加载这些资源,通常是外部文件
whitespace 空格、制表符、换行符、换页符和回车符(统称)
wildcard 类型参数中的替代字符(?),表示任何可能的类型
wrapper 包含另一个对象或值的对象,在 Java 中,包装对象用于包含基本类型,以便它们可以作为对象使用

5.4 并发编程示例代码

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程正在执行: " + Thread.currentThread().getName());
    }
}

public class ThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        MyThread thread2 = new MyThread();

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

通过对这些术语的详细了解,我们可以更好地理解 Java 编程的各个方面,从而编写出更高效、更健壮的 Java 代码。在实际编程过程中,不断回顾和应用这些术语,将有助于我们提升编程技能和解决问题的能力。

6. 变量与类型相关术语

6.1 变量类型

术语 定义
field Java 中属性的实现,至少指定类特征的类型和名称
local variable 在方法体内定义的变量
class variable 定义在类上,可在不使用类实例的情况下访问的变量
instance variable field ,表示实例变量
temp variable local variable ,临时变量
temporary variable local variable ,临时变量

6.2 数据类型

术语 定义
primitive type Java 中的非对象类型,如数值类型和布尔类型
boolean 表示两个可能值( true false )的类型
numeric literal 数字的代码实例,如整数或浮点数
generics 参数化类型
generic method 可以用一个或多个类型参数进行参数化的方法
raw type 未绑定的参数化类型
upper bound 类型参数的约束,要求通配符是指定类的超类型
lower bound 要求通配符是指定类的子类型的约束

6.3 类型转换

术语 定义
cast 告诉编译器你想转换引用的类型,或将数值缩小为更小的类型
autoboxing 自动将基本类型封装为对应的包装类型
autounboxing 自动从对应的包装类型中提取基本类型

6.4 变量与类型示例代码

public class VariableAndTypeExample {
    // 类变量
    static int classVariable = 10;

    public static void main(String[] args) {
        // 局部变量
        int localVariable = 20;

        // 自动装箱
        Integer boxedInt = localVariable;

        // 自动拆箱
        int unboxedInt = boxedInt;

        // 类型转换
        double doubleValue = 3.14;
        int intValue = (int) doubleValue;

        System.out.println("类变量: " + classVariable);
        System.out.println("局部变量: " + localVariable);
        System.out.println("装箱后的整数: " + boxedInt);
        System.out.println("拆箱后的整数: " + unboxedInt);
        System.out.println("转换后的整数: " + intValue);
    }
}

7. 方法与操作符相关术语

7.1 方法相关

术语 定义
method 帮助定义类行为的代码单元,返回类型、名称和参数列表唯一确定一个方法,由多个语句组成
constructor 用于初始化对象的代码块,使用 new 操作符调用构造函数会创建一个对象
constructor chaining 从一个构造函数调用另一个构造函数
query method 向客户端返回信息但不改变对象状态的方法
action method 执行操作,通常会改变对象状态的方法
generic method 可以用一个或多个类型参数进行参数化的方法

7.2 操作符相关

术语 定义
assignment operator 等号(=),用于赋值操作
compound assignment 赋值的快捷形式,假设被赋值的变量也是右表达式中第一个操作的目标
logical operator 返回布尔值的操作符
ternary operator 允许将 if - else 语句表示为表达式的操作符
unary operator 只有一个操作数的操作符,如 ++ --
postfix operator 出现在操作目标之后的一元操作符
prefix operator 出现在操作目标之前的一元操作符

7.3 方法与操作符示例代码

public class MethodAndOperatorExample {
    // 构造函数
    public MethodAndOperatorExample() {
        System.out.println("对象已创建");
    }

    // 方法
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MethodAndOperatorExample obj = new MethodAndOperatorExample();

        // 方法调用
        int result = obj.add(3, 5);
        System.out.println("加法结果: " + result);

        // 操作符使用
        int num = 10;
        num++; // 自增操作
        System.out.println("自增后的数值: " + num);

        int ternaryResult = (num > 5)? 1 : 0;
        System.out.println("三元操作符结果: " + ternaryResult);
    }
}

8. 资源与国际化相关术语

8.1 资源管理

术语 定义
resource bundle 包含消息字符串等资源的集合,允许应用程序按名称动态加载这些资源,通常是外部文件
format elements 资源包中定义的资源中的替换参数
format specifier 格式字符串中替换值的占位符,定义从值到输出字符串的转换
log 记录

8.2 国际化与本地化

术语 定义
i18n 国际化,使应用程序能够适应不同地区和语言的过程
locale 由地理、文化或政治等因素定义的区域
localize 为将国际化应用程序交付到特定区域做准备

8.3 资源与国际化示例代码

import java.util.Locale;
import java.util.ResourceBundle;

public class ResourceAndI18nExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 加载资源包
        Locale locale = Locale.getDefault();
        ResourceBundle bundle = ResourceBundle.getBundle("messages", locale);

        // 获取资源
        String welcomeMessage = bundle.getString("welcome");
        System.out.println(welcomeMessage);
    }
}

9. 内存管理与代理相关术语

9.1 内存管理

术语 定义
garbage collection 虚拟机回收不再需要的内存的过程
garbage collector 负责垃圾回收的代码
memory equivalence 两个对象引用相等,即它们指向内存中的同一个对象
metadata 关于数据的数据

9.2 代理相关

术语 定义
proxy 替身,代理对象可以过滤或控制对其所代表对象的访问,对客户端来说,代理与真实对象无区别
dynamic proxy class 允许在运行时实现一个或多个接口的类

9.3 内存管理与代理示例代码(简单的垃圾回收示例)

public class MemoryManagementExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        Object obj1 = new Object();
        Object obj2 = new Object();

        // 使 obj1 不再引用对象,准备被垃圾回收
        obj1 = null;

        // 建议虚拟机进行垃圾回收
        System.gc();
    }
}

10. 总结

通过对上述众多 Java 术语和概念的详细介绍,我们全面了解了 Java 编程从基础到高级的各个方面。从基础的变量、类型、方法和操作符,到面向对象的类、继承和多态,再到异常处理、测试、设计模式、并发编程以及资源管理和国际化等内容,每一个术语都在 Java 编程中扮演着重要的角色。

在实际编程过程中,合理运用这些术语和概念,可以帮助我们编写出更加高效、健壮、可维护的 Java 代码。同时,不断深入学习和实践这些知识,将有助于我们提升 Java 编程技能,更好地应对各种编程挑战。

下面是一个总结 Java 编程关键概念的 mermaid 流程图:

graph LR
    A[Java 编程] --> B[基础语法]
    A --> C[面向对象]
    A --> D[异常处理与测试]
    A --> E[设计与架构]
    A --> F[数据结构与算法]
    A --> G[并发编程]
    A --> H[资源与国际化]
    A --> I[内存管理与代理]
    B --> B1[变量与类型]
    B --> B2[方法与操作符]
    C --> C1[类与对象]
    C --> C2[继承与多态]
    D --> D1[异常处理]
    D --> D2[测试驱动开发]
    E --> E1[设计原则]
    E --> E2[架构组件]
    F --> F1[哈希表]
    F --> F2[链表]
    F --> F3[队列]
    G --> G1[线程]
    G --> G2[线程池]
    G --> G3[同步]
    H --> H1[资源包]
    H --> H2[国际化与本地化]
    I --> I1[垃圾回收]
    I --> I2[代理模式]

希望这些知识能够对大家的 Java 编程学习和实践有所帮助,让我们在 Java 编程的道路上不断前进,创造出更加优秀的软件作品。

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