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在Java开源王国中自由翱翔--理清基本的Java编程思想目录1.1 Java的主流技术的发展
1.2 主要Java软件的种类
1.3 创造Java绚丽世界的核心思想
1.3.1 接口与实现
1.3.2 封装与抽象
1.3.3 继承与扩展
1.3.4 对象的生命周期
1.4 集成开源软件的基本步骤
1.5 初学者学习Java的次第
在如今的Java领域，各种新技术，新工具层出不穷，一方面，每一种技术都会不停地升级换代，另一方面，还会不断涌现出新的技术和工具。Java世界就像小时候玩的万花筒，尽管实质上只是由几个普通的玻璃碎片组成，但只要轻轻一摇，就会变化出千万种缤纷的图案。Java世界如此变化多端，很容易让初学Java的人有无从下手的感觉。常常会有读者问我这样的问题：
| 我学了Java已经一年多了，现在就只能写点简单的程序，其它的东西实在太多了，我整天学都学不完，很迷惘，不知道该如何有针对性地去学，去找到一份Java工作，现在是困死在Java里了。 |
撰写本文，目的是为了帮助读者看清Java万花筒的本质，从复杂的表象中寻找普遍的规律，只有掌握了普遍的规律，才能以不变应万变，轻轻松松地把握Java技术发展的新趋势，迅速领略并且会熟练运用一门新的技术，而不成为被动的追随者，知其然而不知其所以然。
本文的参考书籍是《Java面向对象编程》、《Java网络编程核心技术详解》和《Tomcat与JavaWeb开发技术详解》。
1.1 Java的主流技术的发展在寻找普遍规律之前，让我们先看看Java的发展历程：
- GUI界面：Java AWT API--〉Java Swing API
- Java Web：Servlet--〉JSP--〉Struts和Spring框架
- 持久化层：JDBC--〉CMP EJB或BMP EJB--〉Hibernate，MyBatis, JPA --〉Spring框架
- 分布式应用：Socket--〉RMI--〉JavaEE或Java Web Service
- 大数据处理：Hadoop以及在此基础上产生的各种软件
1.2 主要Java软件的种类Java软件琳琅满目，日新月异。对于初学者，无需精通每个软件的用法，只要先对Java领域的软件掌握大致的概貌，接下来在开发软件应用时，需要用到什么软件，就专攻这类软件的用法。- Java Web容器：Tomcat、Resin
- EJB容器：Jboss、Weblogic、Webshpere
- 框架： Java Web框架（Struts，Spring MVC）、业务逻辑层框架（Spring）
- 持久化层：DAO、ORM映射工具（如Hibernate、MyBatis）、JPA
- 工程管理工具：ANT、Eclipse、Maven
- 日志输出工具：
a) Apache Commons Logging(Jakarta Commons Logging，JCL)
b) Simple Logging Facade for Java (SLF4J)
c) Apache Log4j(Log4j2)
d) Java Logging API（JUL） - Java Web服务：Apache Axis2、Apache CXF、Xfire
- 大数据处理软件：Hadoop、Spark、Apache Hive、Hbase等
1.3 创造Java绚丽世界的核心思想促成Java世界如此绚丽多姿的基本动力在于以下核心思想。
1.3.1 接口与实现不同的软件系统之间通过接口来交互。软件系统只对外公开接口，封装实现细节。接口描述了软件系统具备的功能，也就是指定软件系统能够做什么，但是没有指明怎么去做。接口具有三大作用：
（1）对于接口制订者：Oracle公司（原先的SUN公司）通过定义接口，来制定新的软件系统的规范，例如Servlet规范、EJB规范、JPA规范和JWS规范，这些规范主要以接口的形式描述了软件系统必须具备的功能。通过制定规范，Oracle公司指引着Java技术的发展方向，同时给接口的实现者提供了自由发挥的广阔空间。
（2）对于接口实现者：接口实现者以特定的方式实现标准的规范。例如一些开放源代码软件，如Tomcat和Resin分别以不同的实现方式，实现了标准的Servlet规范。同一个接口允许有多种实现，使得Java领域保持着百花齐放、百家争鸣的良好势头。
（3）对于接口调用者：接口调用者的程序具有良好的可移植性。以Java Web应用为例，由于Tomcat和Resin遵守同样的规范，因此用户开发的Java Web应用能够顺利地从Tomcat容器移植到Resin容器中。
1.3.2 封装与抽象封装指的是在一个大系统中包含一个小系统，大系统是建立在已有小系统的基础上的更为复杂、功能更强大的系统。例如，Hibernate对JDBC API进行了封装，在Hibernate内部依赖JDBC API来操纵数据库，但是Hibernate API比JDBC API具有更强大的功能，例如JDBC API只具有连接和操纵数据库的功能，而Hibernate不仅具备这一功能，还具有对象-关系映射的功能。
抽象是指从已经存在的具有相似功能、但不同接口的系统中抽取共性，提炼出统一的接口。例如，Hibernate Transaction API是对JDBC Transaction API和Java Transaction API（JTA）的抽象。
再例如现在运用最广泛的Spring框架就像八爪鱼，触角伸到了软件应用的各个层面，Spring在持久化层整合了Hibernate和MyBatis等ORM软件，在Java Web层提供了Spring MVC框架，在Java Web服务层整合了Apache CXF。通过封装和整合，使得Spring自身的功用越来越强大，并且为应用程序提供了统一的Spring API。
1.3.3 继承与扩展继承与扩展是一对孪生兄弟，当两个类之间存在继承关系，那么必定也存在扩展关系。继承的优点在于提高代码的可重用性，子类会继承父类的所有public和protected类型的属性和方法，在子类的程序代码中，无需重复定义这些属性和方法。扩展的优点在于使软件应用具有可伸缩性，能够在已有功能的基础上扩展新的功能。
Struts框架作为Java Web应用的框架充分运用了扩展思想。Struts框架中的许多类都是供应用程序扩展的，其中最主要的一个是Action类，在Action类中已经定义了一些通用的方法，采用Struts框架的JavaWeb应用将扩展Action类，创建负责特定流程或业务的客户化的Action类。
1.3.4 对象的生命周期当一个对象通过new语句创建后，它就会拥有一块固定的内存空间，如果没有任何变量引用它，它就会结束生命周期，它占用的内存空间随时可能被JVM的垃圾回收器回收。
应用程序如何管理对象的生命周期呢？目前比较流行的做法是把对象存放在一个“范围”内。例如在Java Web应用中，JavaBean可以存放在request、session或application范围内。每个范围对应一个对象，例如request范围对应HttpServletRequest对象，session范围对应HttpSession对象，application范围对应ServletContext对象。把一个JavaBean存放在request范围内，实质上是在HttpServletRequest对象的一个集合属性中加入这个JavaBean的引用，这个集合属性也被称为HttpServletRequest对象的缓存。
把一个JavaBean存放在request范围内，等价于以下两种说法：- 把一个JavaBean加入到HttpServletRequest对象的缓存中
- 把一个JavaBean和HttpServletRequest对象关联
当JavaBean位于request范围内，这个JavaBean的生命周期依赖于HttpServletRequest对象的生命周期，当HttpServletRequest对象结束生命周期，并且这个JavaBean也不被应用程序中的其他变量引用，那么它就会结束生命周期。
那么HttpServletRequest对象本身的生命周期由谁管理呢？这是由JavaWeb容器（也称Servlet容器）来管理的。对于每个HTTP请求，JavaWeb容器会自动创建一个HttpServletRequest对象，当HTTP请求的响应完毕，JavaWeb容器就会结束这个对象的生命周期。同理，当每个HTTP会话开始，JavaWeb容器会自动创建一个HttpSession对象，当这个会话结束，JavaWeb容器就会结束这个对象的生命周期；当每个JavaWeb应用启动时，JavaWeb容器会自动创建一个ServletContext对象，当这个应用被关闭，JavaWeb容器就会结束这个对象的生命周期。
在Hibernate中，在Session范围内加入一个持久化对象，实质上是在Session对象的集合属性中加入这个持久化对象的引用。以下几种说法是等价的：- 在Session范围内加入一个持久化对象
- 在Session的缓存中加入一个持久化对象
- 把一个持久化对象与Session关联
值得注意的是，Hibernate的Session不仅能管理缓存中持久化对象的生命周期，还会负责按照持久化对象的状态的变化，来同步更新数据库。
1.4 集成开源软件的基本步骤在开发Java应用时，为了提高开发效率，缩短开发周期，常常需要集成第三方提供的Java软件，如ORM映射工具Hibernate、MVC框架Struts或Spring MVC、日志工具Log4J和Web服务软件Apache AXIS等。在自己的应用中集成这些第三方软件时，大体步骤都很相似。
（1） 把它们的JAR文件拷贝到classpath中。
（2） 创建它们的配置文件（XML格式的文件或者Java属性文件），这些配置文件通常也位于classpath中。
（3） 在程序中访问它们的接口。
接口与配置文件，是软件系统对外公开的两个主要窗口。无论是Spring、Tomcat、Struts还是Hibernate，都离不开配置文件，与编写程序代码相比，配置文件能提高软件的可维护性，更加灵活的适应用户变化的需求，但是，配置文件不擅长表达非常复杂的逻辑，在这种情况下，必须求助于程序代码。作为软件使用者，如果仅仅想快速掌握一个新的Java软件的使用方法，而不打算深入了解软件内在原理和结构，无非就是了解它的接口以及配置文件的使用方法。当然，如果想对软件的运用达到得心应手的地步，还应该了解软件本身的实现原理和结构，而这些软件无非就是通过抽象、封装和实现等手段，从简单的小系统出发，构造出更加复杂，但是对外有着简洁统一的接口的大系统。
当一个应用程序依赖越来越多的第三方软件时，需要下载大量的第三方软件的类库，这回带来以下问题：- 第三方软件的下载地址会经常发生变更，因此从网上下载软件比较麻烦。
- 软件的版本不断更新，API不断变化，要找到和应用程序匹配的版本比较麻烦。
- 不同软件的类库中如果存在同包同名的类，会造成冲突。
为了解决以上问题，可以用Maven来管理应用程序，Maven负责对应用程序所依赖的类库进行统一管理，解决所依赖类库的下载、版本匹配和类库之间的冲突问题。
1.5 初学者学习Java的次第对于Java初学者，如果希望日后成为一名Java开发的高手，首先要掌握Java编程的基本功，不能如蜻蜓点水般大致有数就裹足不前。在这个阶段，可以通过专项的编程题训练，来精通Java编程语法，保证自己会熟练地编写和编译程序。遇到编译错误时，应该能迅速找到程序中的错误并进行修正。
接下来，进一步学习创建实用Java软件或分布式框架所需掌握的知识，包括多线程、套接字、数据库访问、序列化、RMI等技术。了解了这些技术后，不仅自己的编程功力又显著提高，而且会更容易地去掌握一些现成的Java软件的组成原理和用法。
最后，需要根据实际开发需求，去掌握一些框架软件或服务器软件的用法。例如，如果是开发一个Java Web应用，就需要了解Tomcat的使用和配置方法，还需要掌握Spring MVC或Struts框架的用法，假如是通过ORM来访问数据库，则要掌握Hibernate API、MyBatis API或JPA API的用法。
作者：孙卫琴
更新：2020/3/26
[这个贴子最后由 sunweiqin 在 2020-03-27 11:53:00 重新编辑]
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