Java核心技术读书笔记4-1 编程范式、面向对象编程OOP与Java

本文主要是介绍Java核心技术读书笔记4-1 编程范式、面向对象编程OOP与Java，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

1.面向对象程序设计概述

如果说算法+数据结构=程序，那么面向对象程序设计OOP（Object Oriented Programming）实际上就是对于一个问题，先考虑数据的组织形式，再根据问题设计数据的操作（算法）。因此在OOP中，数据是第一位的。

1.1 编程范式

什么是面向对象式编程？
想要明白这个问题就需要了解一个概念——编程范式（Programming Paradigm）
我们知道，程序=算法+数据结构（出自Niklaus Wirth，图灵奖得主，Pascal之父），而又有算法=控制+逻辑（出自Robert.B.Kowalski）。

所以我们可以得出：程序=逻辑+控制+数据结构。其中，数据结构最好理解，即为数据的存储和组织形式，包括逻辑结构和物理结构。而逻辑即为真正操作数据的代码部分，比如：a=a+1。控制即控制代码，表示如何运行逻辑，比如如何流程控制怎么设计、先干什么再干什么、递归还是迭代。那么根据如何组织这三者的方式就产生了不同的编程范式。

显然，逻辑决定了程序真正去做什么，而控制决定了怎么去做。

举几个较为典型的编程范式来说：
命令式编程（Imperative Programming）：命令式编程是一种最直接的编程思想，他要求写出一条条的指令来要求计算机如何执行，几乎所有计算机的硬件工作都是命令式的。
命令式编程可以看做带有纸带输入的图灵机求解过程，由全局变量以及为全局变量赋的值的不同可以代表当前程序的状态（可以大概理解成，根据全局变量值的不同发现程序执行到哪了），程序中可以有循环等控制语句。

如果这些概念看起来很普通，那么其实是对的，如果让用你代码解决一个简单问题，不允许构建对象，那么写出来的程序一般都是符合命令式编程思想的。

Connection conn = null;
conn = getConnection();
if(conn != null){
  do something..
}

函数式编程（Functional Programming）：再来看看函数式编程，函数式编程将计算描述为表达式求值。函数是一等公民，他可以在任何地方定义，也可以作为另一个函数的参数和返回值。
一个纯的函数式编程是不允许出现全局变量的，程序中出现的变量也不允许被再次赋值。也就是说一个函数只是作为表达式求解的过程，除了函数的输入外完全不依赖与程序的其余状态和外部环境。是纯粹的将数学函数的思维转换成代码。（可以理解成将f(x)=...编写成代码，毕竟f(x)内部只有关于x计算过程）
函数式编程完全不同于使用了函数的命令式编程，其运行模式与图灵机或指令序列不同，是来自于λ演算的。

/**
* 以求解斐波那契数列为例，函数中不会出现变量，没有变量控制自然也不会出现循环。所以只能使用递* 归解决循环问题
*/
public void Fibonacci（int n）{
  if(n == 1 || n == 2){
      return 1;
  }
  return Fibonacci(n - 2) + Fibonacci(n - 1);
}

面向对象式编程（Object-Oriented Programming）：面向对象编程即把程序中的逻辑问题考虑成对象的交互。在面向对象变成的世界是生动的由一个个对象和其行为组成的，对象有其自己的属性、行为（方法），将程序设计成这些对象的互动以求得最后的结果。显然，这样的程序更容易被现实世界的人类所理解。

声明式编程（Declarative Programming）：你只需要告诉计算机你要做什么而不需要告诉计算机怎么做即可。典型的语言如SQL，你在执行SELECT * FROM Student WHERE Score > 60; 你并不用考虑记录有多少条，怎么进行筛选，只需要按该语言的语法描述出你想要的就可以。

一般来说，一个语言可以支持一种或多种编程范式，那么Java是如何支持范式的呢？

1.2 Java与面向对象编程

在学习Java时，我们总会听说Java是一门纯面向对象的语言，一切都是为对象服务，变量、方法都是对象的属性。但是随着我们学习的深入，我们是不是会感到困惑：类中有与对象无关的静态变量，基本数据类型也不具备和对象相同的使用原则，那么这还可以叫做纯面向对象的语言吗？下面通过几个方面的例子来说明：

Java虚拟机中的类对象
首先，若我们学过反射，你是否会通过Class.forName("a class Name"); 来获取一个Class对象。其实，Class也是一个Java类，保存的是与之对应Java类的meta信息（元信息），用来描述这个类的结构，比如描述一个类有哪些成员，有哪些方法等。
在我们第一次创建一个Java对象时，实际上不仅创建了一个类的实例对象保存对象属性，还创建了该类的Class对象保存类的元信息。JVM对Class对象只会加载一次，多个实例对象只对应一个Class对象。所以对于静态变量或静态方法，实际上是作为Class对象的属性存在的，当调用他们时，其实就是在调用Class对象的属性。

Java虚拟机中的基本数据类型
在Java中，八种基本数据类型是不能对象一样使用的。比如类型变量调用clone()方法、hashCode()方法。对于使用者来说，基本数据类型确实算不上对象。但是，我们通过查看Class.isPrimitive()方法，可以看到：

即八种基本数据类型和void是由JVM创建好的对象作为原始类型。他们的Class对象等于相应包装类的TYPE常量。

Java8的Lambda表达式
在Java8中Java引入了Lambda表达式，其形式为：
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }
Lambda表达式是一种典型的函数式编程特性。不过在编译时，Lambda表达式最终是通过InnerClassLambdaMetafactory类来创建匿名内部类来实现的。最后会转换成Class对象。

综上，Java语言可以支持多种范式编程。但对于底层JVM来说，其逻辑仍然是通过纯面向对象的思路进行处理的

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