数据类型与类型检验

一、Data type in programming languages

数据类型：一组值以及可以对其执行的操作

变量：用特定数据类型定义，可存储满足类型约束的值

JAVA数据类型： 基本数据类型、对象数据类型

二、Static vs. dynamic data type checking

Java is a statically-typed language.

静态类型语言：所有变量的类型在编译时已知，因此编译器可以推导表达式类型；在编译阶段进行类型检查。

静态检查：可在编译阶段发现错误，避免了将错误带入到运行阶段，可提高程序正确性/健壮性。关于“类型”的检查，不考虑值。

能检查的错误：语法错误、类名/函数名错误、参数数目/类型错误、返回值类型错误

动态类型语言：在运行阶段进行类型检查

动态检查：关于“值”的检查

能检查的错误：非法的参数值、非法的返回值、越界、空指针、无检查，直接报错

静态检查 >> 动态动态 >> 无检查

三、 Mutability and Immutability

改变一个变量：将该变量指向另一个存储空间。

改变一个变量的值：将该变量当前指向的存储空间中写入一个新的值。

不变性：重要设计原则

不变数据类型：一旦被创建，其值不能改变

如果是引用类型，也可以是不变的：一旦确定其指向的对象，不能再被改变指向其他对象

编译器进行静态类型检查时，如判断final变量首次赋值后发生了改变，会提示错误。

final类无法派生子类；final变量无法改变值/引用；final方法无法被子类重写。

不变对象：一旦被创建，始终指向同一个值/引用

可变对象：拥有方法可以修改自己的值/引用

以String类型为例：

 

 

使用不可变类型，对其频繁修改会产生大量的临时拷贝(需要垃圾回收)。

可变类型因为最少化拷贝，可以提高效率

使用可变数据类型，可获得更好的性能，也适合于在多个模块之间共享数据。

不可变类型更“安全”，在其他质量指标上表现更好。

可变性使得难以理解程序正在做什么，更难满足方法的规约。

折中，看你看重哪个质量指标。

使用Mutable的风险： 传递可变对象是一个潜在的错误源泉，一旦无意中改变，则这种错误非常难于跟踪和发现。对其他程序员来说，也难以理解。

解决方法：使用防御式拷贝

大部分时候该拷贝不会被客户端修改，可能造成大量的内存浪费。如果使用不可变类型，则节省了频繁复制的代价。

不可变类型不需要防御式拷贝 。

安全的使用可变类型：局部变量，不会涉及共享；只有一个引用。

如果有多个引用（别名），使用可变类型就非常不安全。

四、Snapshot diagram as a code-level, run-time, and moment view

Snapshot diagrams： 用于描述程序运行时的内部状态

Why we use snapshot diagrams?

1. 便于程序员之间的交流

2.便于刻画各类变量随时间变化

3.便于解释设计思路

 

 

 

五、Complex data types: Arrays and Collections

 Array、List 、Set、Map

当添加一个item时，编译器执行静态检查，确保只添加合适类型的item。因此，可确保取出的值是指定类型的。

Iterator as a mutable type 迭代器：迭代器是一个对象，它遍历一组元素并逐个返回元素。for(…:…)形式的遍历，调用的是被遍历对象所实现的迭代器。

六、Useful immutable types

基本类型及其封装对象类型都是不可变的。

这种包装器得到的结果是不可变的：只能看，但是这种“不可变”是在运行阶段获得的，编译阶段

无法据此进行静态检查。