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C#、Java之比較

[摘要]很多人說C#是微軟用來和Java抗衡的武器,因為二者在很大程度上有著驚人的相似,盡管如此,兩者不同的地方也很多,所謂“于細微處見差異”。那么兩者的相似和區(qū)別都在什么地方呢?我們從今天開始,會從各個角...
很多人說C#是微軟用來和Java抗衡的武器,因為二者在很大程度上有著驚人的相似,盡管如此,兩者不同的地方也很多,所謂“于細微處見差異”。那么兩者的相似和區(qū)別都在什么地方呢?我們從今天開始,會從各個角度來對比C#和Java的特點,希望能對正在學習、使用C#的朋友有所幫助。

1、C#和.NET平臺的概貌

  2000年6月,微軟發(fā)布C#語言和.NET平臺。C#語言是一種強類型的,面向對象的語言,它具有語法簡單、表達力強的特點,而.NET平臺則是構成微軟的“.NET計劃”的基石。

  .NET平臺的核心包括兩方面,一方面就是著名的通用語言運行機(Common Language Runtime),雖然這個名詞起得晦澀了點,不過大家可以拿它和Java的虛擬機來作比較,二者完成的任務大致相同;另一方面就是一大堆通用函數(shù)庫,這些庫函數(shù)可以被多種語言調用,并且通過編譯都產(chǎn)生一種共同的中間語言(Intermediate Language),這種語言也可以拿Java的字節(jié)碼來類比,雖然完成的方式有些不一樣。

2、C#和Java

  下面簡單地把C#和Java的相似處列出來,雖然在這里我們重點討論的是C#和Java的不同點,但是了解一下二者的相同之處也是很有必要的。

  二者都編譯成跨平臺的、跨語言的代碼,并且代碼只能在一個受控制的環(huán)境中運行

  自動回收垃圾內(nèi)存,并且消除了指針(在C#中可以使用指針,不過必須注明unsafe關鍵字)

  都不需要頭文件,所有的代碼都被“包(package)”限制在某個范圍內(nèi),并且因為沒有頭文件,所以消除了類定義的循環(huán)依賴

  所有的類都是從對象派生出來,并且必須使用New關鍵字分配內(nèi)存

  用對象加鎖的方式來支持多線程

  都具有接口(interface)的概念

內(nèi)部類

  繼承類的時候不會以某種特定的訪問權限來繼承;

  沒有全局函數(shù)或者常量,一切必須屬于類;

  數(shù)組或者字符串都自帶長度計算和邊界檢查;

  只使用“.”操作符,沒有“->”和“::”;

  “null”、“boolean”和“bool”成為了關鍵字;

  任何變量均在使用前進行初始化;

  不能使用整數(shù)來返回到if條件語句中,必須使用布爾值;

  “Try”模塊后可以有“finally” ;

3. 屬性(Property)

  屬性的概念對大家來說應該是很熟悉的,類成員函數(shù)可以自由地訪問本類中的任何屬性成員。不過若要從一個類中去訪問另一個類中的屬性,那就比較麻煩了,所以很多時候我們使用Getxxx和Setxxx方法,這樣看起來顯得極不自然,比如用Java或者C++,代碼是這樣的:

  foo.setSize (getSize () + 1);
  label.getFont().setBold (true);

  但是,在C#中,這樣的方法被“屬性化”了。同樣的代碼,在C#就變成了:

  foo.size++;
  label.font.bold = true;

  可以看出來,C#顯然更容易閱讀和理解。我們從這個“屬性方法”的子程序代碼中,也可以看到類似情況:

Java/C++:

public int getSize()
{
  return size;
}

public void setSize (int value)
{
  size = value;
}

C#:
public int Size
{
 get{return size;}
 set{size = value;}
}

  為了區(qū)分這種屬性化的方法和類的屬性成員,在C#中把屬性成員稱作“域(field)”,而“屬性”則成為這種“屬性化的方法”專用的名詞。順便說一句,其實這樣的屬性化方法在VB和DELPHI中是經(jīng)常碰到的,在VB中它也就叫屬性。

  另外,在C#中Get和Set必須成對出現(xiàn),一種屬性不能只有Get而沒有Set(在Java和C++中就可以只有Get或者只有Set),C#中這樣做的好處在于便于維護,假如要對某種屬性進行修改,就會同時注意Get和Set方法,同時修改,不會改了這個忘了那個。

4、對象索引機制(Indexer)

  C#中引入了對象索引機制。說得明白點,對象索引其實就是對象數(shù)組。這里和上一節(jié)中的屬性聯(lián)系起來講一下,屬性需要隱藏Get和Set方法,而在索引機制中,各個對象的Get或者Set方法是暴露出來的。比如下面的例子就比較清楚地說明了這一點。

public class Skyscraper
{
 Story[] stories;
 public Story this [int index] {
  get {
   return stories [index];
  }
  set {
   if (value != null) {
    stories [index] = value;
   }
  }
 }
...
}

Skyscraper empireState = new Skyscraper (...);
empireState [102] = new Story ("The Top One", ...);

  呵呵,有了這種特性,我們就再不用怕課堂上老師叫我們寫對象數(shù)組這種程序了。
5. 指代(Delegate)
  指代這個玩意很特別,它有點象指針,但又不完全是,不過大家還是可以把它理解為一種類型安全的、面向對象的指針。(什么是類型安全和面向對象就不用講了吧?)順便提一句,有很多書上把Delegate翻譯成代理,我覺得這樣翻不夠確切,翻譯成“指代”更恰當些,道理上吻合,并且還符合它的本來意思——微軟本來就是用Delegate來“取代指針”,所以叫“指代”,呵呵。

  說起指代,也許至今Sun還會對它憤憤不已,為什么呢?因為在Sun的標準Java中是沒有這個東西的,它是微軟99年發(fā)布的MSVJ++6添加的“新特性”。為此,兩家公司吵得不亦樂乎,并且還專門在網(wǎng)上寫了大量文章互相攻擊,有興趣的朋友可以去看看(只有英文版)。
http://www.Javasoft.com/docs/white/delegates.html
http://msdn.microsoft.com/visualj/technical/articles/delegates/truth.asp

  話歸正傳,指代有什么特點呢?一個明顯的特點就是它具有了指針的行為,就好象從Java又倒回到了C++。在C#中,指代完成的功能大概和C++里面的指針,以及Java中的接口相當。但是,指代比起C++的“正宗指針”來又要高明一些,因為它可以同時擁有多個方法,相當于C++里面的指針能同時指向多個函數(shù),并且是類型安全的,這一點體現(xiàn)了它的“對象”特性;而比起Java的接口來,指代高明的地方在于它能可以不經(jīng)過內(nèi)部類就調用函數(shù),或者用少量代碼就能調用多種函數(shù),這一點體現(xiàn)了它的“指針”特性。呵呵,很有“波粒二象性”的味道吧?指代最重要的應用在于對于事件的處理,下一節(jié)我們將重點介紹。

6、事件(Event)

  C#對事件是直接支持的(這個特點也是MSVJ所具有的)。當前很多主流程序語言處理事件的方式各不相同,Delphi采用的是函數(shù)指針(這在Delphi中的術語是“closure”)、Java用改編類來實現(xiàn)、VC用WindowsAPI的消息系統(tǒng),而C#則直接使用delegate和event關鍵字來解決這個問題。下面讓我們來看一個例子,例子中會給大家舉出聲明、調用和處理事件的全過程。


//首先是指代的聲明,它定義了喚醒某個函數(shù)的事件信號
public delegate void ScoreChangeEventHandler (int newScore, ref bool cancel);

//定義一個產(chǎn)生事件的類
public class Game
{
 // 注意這里使用了event關鍵字
 public event ScoreChangeEventHandler ScoreChange;
  int score;
  // Score 屬性
  public int Score
  {
   get {
    return score;
   }
   set {
    if (score != value)
    {
     bool cancel = false;
     ScoreChange (value, ref cancel);
     if (! cancel)
     score = value;
    }
  }
}


// 處理事件的類
public class Referee
{
 public Referee (Game game)
 {
  // 裁判負責調整比賽中的分數(shù)變化
  game.ScoreChange += new ScoreChangeEventHandler (game_ScoreChange);
 }

 // 注意這里的函數(shù)是怎樣和ScoreChangeEventHandler的信號對上號的
 private void game_ScoreChange (int newScore, ref bool cancel)
 {
  if (newScore < 100)
   System.Console.WriteLine ("Good Score");
  else
  {
   cancel = true;
   System.Console.WriteLine ("No Score can be that high!");
  }
 }
}

// 主函數(shù)類,用于測試上述特性
public class GameTest
{
 public static void Main ()
 {
  Game game = new Game ();
  Referee referee = new Referee (game);
  game.Score = 70;
  game.Score = 110;
 }
}

  在主函數(shù)中,我們創(chuàng)建了一個game對象和一個裁判對象,然后我們通過改變比賽分數(shù),來觀察裁判對此會有什么響應。

  請注意,我們的這個系統(tǒng)中,Game對象是感覺不到裁判對象的存在的,Game對象在這里只負責產(chǎn)生事件,至于有誰會來傾聽這個事件,并為之作出反應,Game對象是不作任何表態(tài)的。

  我們注意到,在裁判類的Referee函數(shù)中,Game.ScoreChange后面使用了+=和-=操作符,這是什么意思呢?回到我們定義ScoreChange的地方,可以發(fā)現(xiàn)ScoreChange是用event關鍵字修飾的,那么這里的意思就很明白了:ScoreChange是一個事件,而事件被觸發(fā)后需要相應的事件處理機制,+=/-=就是為這個事件增加/移除相對應的事件處理程序,而且,并不是一個事件只能對應一個處理程序,我們還可以用這兩個操作符為同一事件增加/移除數(shù)個事件處理程序。怎么樣?很方便吧!

  在實際應用中,和我們上面講的(競賽-裁判)機制很相近的系統(tǒng)就是圖形用戶界面系統(tǒng)了。Game對象可以看作是圖形界面上的小零件,而得分事件就相當于用戶輸入事件,而裁判就相當于相應的應用程序,用于處理用戶輸入。

  指代機制的首次亮相是在MSVJ里,它是由Anders Hejlsberg發(fā)明的,現(xiàn)在又用到了C#中。指代用在Java語言中的后果,則直接導致了微軟和Sun之間對類和指針的關系產(chǎn)生了大量的爭論和探討。有意思的是,Java的發(fā)明者James Gosling非常幽默地稱呼指代的發(fā)明者Anders Hejlsberg為“‘函數(shù)指針’先生”,因為Anders Hejlsberg總是想方設法地把指針變相地往各種語言中放;不過有人在看了Java中大量地使用了各種類后,也戲稱Java的發(fā)明者James Gosling為“‘全都是類’先生”,真是其中滋味,盡在不言中啊。