C#、Java比较(转)

很多人说C#是微软用来和Java抗衡的武器,因为二者在很大程度上有着惊人的相似,尽管如此,两者不同的地方也很多,所谓“于细微处见差异”。那么两者的相似和区别都在什么地方呢?我们从今天开始,会从各个角度来对比C#和Java的特点,希望能对正在学习、使用C#的朋友有所帮助。

1、C#和.NET平台的概貌

2000年6月,微软发布C#语言和.NET平台。C#语言是一种强类型的,面向对象的语言,它具有语法简单、表达力强的特点,而.NET平台则是构成微软的“.NET计划”的基石。

.NET平台的核心包括两方面,一方面就是著名的通用语言运行机(Common Language Runtime),虽然这个名词起得晦涩了点,不过大家可以拿它和Java的虚拟机来作比较,二者完成的任务大致相同;另一方面就是一大堆通用函数库,这些库函数可以被多种语言调用,并且通过编译都产生一种共同的中间语言(Intermediate Language),这种语言也可以拿Java的字节码来类比,虽然完成的方式有些不一样。

2、C#和Java

下面简单地把C#和Java的相似处列出来,虽然在这里我们重点讨论的是C#和Java的不同点,但是了解一下二者的相同之处也是很有必要的。

二者都编译成跨平台的、跨语言的代码,并且代码只能在一个受控制的环境中运行

自动回收垃圾内存,并且消除了指针(在C#中可以使用指针,不过必须注明unsafe关键字)

都不需要头文件,所有的代码都被“包(package)”限制在某个范围内,并且因为没有头文件,所以消除了类定义的循环依赖

所有的类都是从对象派生出来,并且必须使用New关键字分配内存

用对象加锁的方式来支持多线程

都具有接口(interface)的概念

内部类

继承类的时候不会以某种特定的访问权限来继承;

没有全局函数或者常量,一切必须属于类;

数组或者字符串都自带长度计算和边界检查;

只使用“.”操作符,没有“->”和“::”;

“null”、“boolean”和“bool”成为了关键字;

任何变量均在使用前进行初始化;

不能使用整数来返回到if条件语句中,必须使用布尔值;

“Try”模块后可以有“finally” ;

  1. 属性(Property)

属性的概念对大家来说应该是很熟悉的,类成员函数可以自由地访问本类中的任何属性成员。不过若要从一个类中去访问另一个类中的属性,那就比较麻烦了,所以很多时候我们使用Getxxx和Setxxx方法,这样看起来显得极不自然,比如用Java或者C++,代码是这样的:

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

但是,在C#中,这样的方法被“属性化”了。同样的代码,在C#就变成了:

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

可以看出来,C#显然更容易阅读和理解。我们从这个“属性方法”的子程序代码中,也可以看到类似情况:

Java/C++:

public int getSize()
{
return size;
}

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

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

为了区分这种属性化的方法和类的属性成员,在C#中把属性成员称作“域(field)”,而“属性”则成为这种“属性化的方法”专用的名词。顺便说一句,其实这样的属性化方法在VB和DELPHI中是经常碰到的,在VB中它也就叫属性。

另外,在C#中Get和Set必须成对出现,一种属性不能只有Get而没有Set(在Java和C++中就可以只有Get或者只有Set),C#中这样做的好处在于便于维护,假如要对某种属性进行修改,就会同时注意Get和Set方法,同时修改,不会改了这个忘了那个。

4、对象索引机制(Indexer)

C#中引入了对象索引机制。说得明白点,对象索引其实就是对象数组。这里和上一节中的属性联系起来讲一下,属性需要隐藏Get和Set方法,而在索引机制中,各个对象的Get或者Set方法是暴露出来的。比如下面的例子就比较清楚地说明了这一点。

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,有了这种特性,我们就再不用怕课堂上老师叫我们写对象数组这种程序了。
5. 指代(Delegate)
指代这个玩意很特别,它有点象指针,但又不完全是,不过大家还是可以把它理解为一种类型安全的、面向对象的指针。(什么是类型安全和面向对象就不用讲了吧?)顺便提一句,有很多书上把Delegate翻译成代理,我觉得这样翻不够确切,翻译成“指代”更恰当些,道理上吻合,并且还符合它的本来意思——微软本来就是用Delegate来“取代指针”,所以叫“指代”,呵呵。

说起指代,也许至今Sun还会对它愤愤不已,为什么呢?因为在Sun的标准Java中是没有这个东西的,它是微软99年发布的MSVJ++6添加的“新特性”。为此,两家公司吵得不亦乐乎,并且还专门在网上写了大量文章互相攻击,有兴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

话归正传,指代有什么特点呢?一个明显的特点就是它具有了指针的行为,就好象从Java又倒回到了C++。在C#中,指代完成的功能大概和C++里面的指针,以及Java中的接口相当。但是,指代比起C++的“正宗指针”来又要高明一些,因为它可以同时拥有多个方法,相当于C++里面的指针能同时指向多个函数,并且是类型安全的,这一点体现了它的“对象”特性;而比起Java的接口来,指代高明的地方在于它能可以不经过内部类就调用函数,或者用少量代码就能调用多种函数,这一点体现了它的“指针”特性。呵呵,很有“波粒二象性”的味道吧?指代最重要的应用在于对于事件的处理,下一节我们将重点介绍。

6、事件(Event)

C#对事件是直接支持的(这个特点也是MSVJ所具有的)。当前很多主流程序语言处理事件的方式各不相同,Delphi采用的是函数指针(这在Delphi中的术语是“closure”)、Java用改编类来实现、VC用WindowsAPI的消息系统,而C#则直接使用delegate和event关键字来解决这个问题。下面让我们来看一个例子,例子中会给大家举出声明、调用和处理事件的全过程。

//首先是指代的声明,它定义了唤醒某个函数的事件信号
public delegate void ScoreChangeEventHandler (int newScore, ref bool cancel);

//定义一个产生事件的类
public class Game
{
// 注意这里使用了event关键字
public event ScoreChangeEventHandler ScoreChange;
int score;
// Score 属性
public int Score
{
get {
return score;
}
set {
if (score != value)
{
bool cancel = false;
ScoreChange (value, ref cancel);
if (! cancel)
score = value;
}
}
}

// 处理事件的类
public class Referee
{
public Referee (Game game)
{
// 裁判负责调整比赛中的分数变化
game.ScoreChange += new ScoreChangeEventHandler (game_ScoreChange);
}

// 注意这里的函数是怎样和ScoreChangeEventHandler的信号对上号的
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!”);
}
}
}

// 主函数类,用于测试上述特性
public class GameTest
{
public static void Main ()
{
Game game = new Game ();
Referee referee = new Referee (game);
game.Score = 70;
game.Score = 110;
}
}

在主函数中,我们创建了一个game对象和一个裁判对象,然后我们通过改变比赛分数,来观察裁判对此会有什么响应。

请注意,我们的这个系统中,Game对象是感觉不到裁判对象的存在的,Game对象在这里只负责产生事件,至于有谁会来倾听这个事件,并为之作出反应,Game对象是不作任何表态的。

我们注意到,在裁判类的Referee函数中,Game.ScoreChange后面使用了+=和-=操作符,这是什么意思呢?回到我们定义ScoreChange的地方,可以发现ScoreChange是用event关键字修饰的,那么这里的意思就很明白了:ScoreChange是一个事件,而事件被触发后需要相应的事件处理机制,+=/-=就是为这个事件增加/移除相对应的事件处理程序,而且,并不是一个事件只能对应一个处理程序,我们还可以用这两个操作符为同一事件增加/移除数个事件处理程序。怎么样?很方便吧!

在实际应用中,和我们上面讲的(竞赛-裁判)机制很相近的系统就是图形用户界面系统了。Game对象可以看作是图形界面上的小零件,而得分事件就相当于用户输入事件,而裁判就相当于相应的应用程序,用于处理用户输入。

指代机制的首次亮相是在MSVJ里,它是由Anders Hejlsberg发明的,现在又用到了C#中。指代用在Java语言中的后果,则直接导致了微软和Sun之间对类和指针的关系产生了大量的争论和探讨。有意思的是,Java的发明者James Gosling非常幽默地称呼指代的发明者Anders Hejlsberg为“‘函数指针’先生”,因为Anders Hejlsberg总是想方设法地把指针变相地往各种语言中放;不过有人在看了Java中大量地使用了各种类后,也戏称Java的发明者James Gosling为“‘全都是类’先生”,真是其中滋味,尽在不言中啊。