Java編程語言在計算機應用軟件開發中的實踐研究

孔涵

摘 要：在實際的應用軟件開發過程中，使用不同的編程語言，對開發效果和開發效率有著顯著的影響。Java語言從C++語言發展而來，吸收了C++語言的特性，對C++語言進行了簡化，使JAVA成為一門上手簡單、功能強大的編程語言。因此，Java語言很適合用于計算機應用軟件的開發。JAVA語言的適用范圍之廣泛，令它被譽為是“計算機界的英語”。本文將先對Java編程語言的各項優點進行簡單介紹，隨后對Java編程語言在計算機應用軟件開發中的實踐進行研究。

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一、JAVA編程語言與傳統C++語言進行對比

在JAVA出現之前，市場上主流的面向對象編程語言主要是C++等語言。而又由于C++上手不易，使得利用C++進行計算機應用軟件也非常困難。自JAVA語言面世至今，它已一躍成為最受程序員歡迎的語言之一，也成為使用范圍最廣、應用面最大的一門計算機編程語言。

Java語言是一種面向對象的程序設計語言。除了面向對象的特點以外，Java語言還在安全性、平臺無關性、支持多線程、內存管理等許多方面具有卓越的優點。雖然JAVA設計同C++非常相似，但其刪去了后者中很多理解困難、使用度小的功能特征，因此較之C++，JAVA的編程過程更為輕松。此外，JAVA也是第一個支持內置線程操作的主流編程語言。

JAVA與C++的區別主要有以下內容：JAVA中刪去了指針和多重繼承，只支持單繼承，沒有不屬于類成員的函數；JAVA中沒有#include與宏定義等預處理功能，刪去了structure、union、typedef等功能；JAVA中禁止使用goto（goto依然是保留關鍵字），但仍可以使用continue和break進行操作；JAVA中沒有操作符重載；JAVA中沒有全局變量，但可以通過定義public類型的數據成員可以實現類似的功能，等等。

二、JAVA語言在計算機應用軟件開發中的優越性

（一）面向對象

面向對象語言是一種以對象為基本程序結構單位的程序設計語言，與它相對的還有面向過程語言，例如C語言。使用面向對象語言進行軟件開發有利于軟件的擴充。

面向過程語言以過程為編程的中心，以解決問題的步驟來劃分問題，它的性能往往較高，但維護性、擴展性都較低。而面向對象語言則以功能來劃分問題，按照人們認識客觀世界的系統思維方式，采用基于對象（或實體）的概念建立模型，模擬客觀世界分析、設計、實現軟件的辦法。通過面向對象的理念使計算機軟件系統能與現實世界中的系統一一對應。面向對象語言有類別性、多態性、繼承性與識認性四大特點，具有便于維護、擴展容易等優秀的特點。又由于面向對象語言中存在對數據和操作進行封裝、對類進行集成等特性，其設計出的系統耦合度較低，靈活度也隨之提高。

雖然面向對象程序設計語言性能不及面向過程語言，但它在其他多方面所表現出的優點，已經足夠讓它成為主流。

（二）平臺無關性

JAVA具有良好的平臺無關性，這與JAVA開發環境和程序執行過程有關。JAVA平臺由JAVA程序、JAVA APIs、JAVA虛擬機、計算機系統四個部分構成。而平臺無關性的特性主要依靠使用JAVA虛擬機（JAVA Virtual Machine，簡稱JVM）來實現。它是一個虛構出來的計算機，JAVA字節碼就像是在這臺“計算機” 上運行。實際在執行字節碼時，JVM把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。它屏蔽了與具體硬件平臺相關的信息，使得JAVA字節碼可以在多種硬件平臺上不加修改地運行。不同的硬件平臺只需要安裝不同的JAVA虛擬機。

JAVA的程序編譯執行過程如下：由JAVA編譯程序將.java文件翻譯成.class的JAVA字節碼文件，隨后由JVM對字節碼文件進行符合硬件平臺的解釋。其中的組件包含Bytecode載入器、字節碼校驗器、Bytecode解釋器，對.class文件進行裝載、非法操作的校驗，最終運行程序。

（三）垃圾回收機制

Java語言中一個顯著的特點就是引入了垃圾回收機制，使使用傳統C/C++語言的程序員最頭疼的內存管理的問題迎刃而解，它使得Java程序員在編寫程序的時候不再需要考慮內存管理。

自動垃圾回收是一種在堆內存中找出哪些對象在被使用，還有哪些對象沒被使用，并且將后者刪掉的機制。所謂使用中的對象（已引用對象），指的是程序中有指針指向的對象；而未使用中的對象（未引用對象），則沒有被任何指針給指向，因此占用的內存也可以被回收掉。在用C/C++等編程語言時，內存的動態分配和釋放都需要程序員手動控制；而JAVA語言引入的垃圾回收機制能夠讓回收器自動進行內存釋放。此舉的意義能夠有效提高內存的使用率，降低內存空閑率，防止內存泄露等問題的出現。

（四）禁用指針

JAVA中不支持指針。禁用指針的意義是防止用戶以非法手段訪問變量內部的私有成員，且避免用戶使用指針時出現各式各樣的錯誤，引發內存問題。

嚴格來說，在JAVA語言內部的實現過程中，仍然存在指針的使用。所謂的“禁用指針”，只是禁止顯式的指針使用。在需要討論指針的時候，JAVA語言中的獨特概念“引用”即是指針的簡化版本，已經能夠滿足編程的需要。

禁用指針的初衷是鑒于JAVA是面向對象的語言，且存在優秀的垃圾回收機制，因此不再需要程序員去關心內存的分配與釋放。使用指針是一種較為低級且粗暴的方法，其使用過程復雜，在使用過程中很容易出現錯誤。因此，JAVA禁用指針是百利而無一害的舉措。

三、Java編程語言在計算機應用軟件開發中的實踐研究

（一）開發環境簡介

JAVA常用的集成開發環境有：JBuilder、Sun ONE Studio、Eclipse、IntelliJ IDEA、Java Application、Java Applet、Servlet、JSP等等。以上的開發環境具有不同的特點，適用于不同的場合，能夠滿足不同的開發需要。例如Applet適用于web瀏覽器中的小程序開發，Servlet用于建立瀏覽器與服務器之間的橋梁，等等。

（二）適用范圍

JAVA語言的適用范圍非常廣，主要應用在以下幾個方面。一是用于編寫金融業的電子交易系統，二是用于電子商務以及網站開發，三是桌面級應用（尤其是需要跨平臺的桌面級應用程序），四是嵌入式設備及消費類電子設備。在時下最熱門的云計算、大數據等行業，JAVA語言也有著很突出的貢獻。除此之外，JAVA也是企業級應用中被最多使用的一種語言。又因為時下大部分Android應用都基于JAVA開發，因此JAVA在手機端應用程序的編寫應用也非常廣泛。

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