深入了解JavaScript类(class)与对象(Object),详细探索原型与类的关系
- JavaScript基于原型的对象机制
- JavaScript原型上的哪些事
一、JavaScript基于原型的对象机制
JavaScript对象是基于原型的面向对象机制。在一定程度上js基于原型的对象机制依然维持了类的基本特征:抽象、封装、继承、多态。面向类的设计模式:实例化、继承、多态,这些无法直接对应到JavaScript的对象机制。与强类型语言的类相对应的是JavaScript的原型,所以,只能是基于原型来模拟实现类的设计模式。
为了便于理解,这里采用了Function构造函数及对象原型链的方式模拟汽车构造函数、小型客车类、配置构建五座小型客车对象:
1 //汽车构造函数 2 function Car(type,purpose,modelNumber){ 3 this.type = type; //汽车类型 --如:客车、卡车 4 this.purpose = purpose; //用途 --如:载客、载货、越野 5 this.modelNumber = modelNumber; //型号 --如:小型客车、中型客车、小型货车、挂载式货车 6 switch(modelNumber){ 7 case"passengerCar": 8 this[modelNumber] = PassengerCar; 9 PassengerCar.prototype = this; 10 break; 11 } 12 return this[modelNumber]; 13 } 14 //小型客车构造函数 15 function PassengerCar(brand,wheelHub,seat,engine){ 16 this.brand = brand; 17 this.wheelHub={ //配置轮毂 18 wheelHubCount:wheelHub.wheelHubCount, //轮毂数量 --如:4,6,8 19 wheelHubTexture:wheelHub.wheelHubTexture,//轮毂材质 --如:铝合金 20 wheelSpecification:wheelHub.wheelSpecification, //轮胎规格 --如:18,19,20英寸 21 tyreShoeType:wheelHub.tyreShoeType, //轮胎类型 --如:真空胎,实心胎 22 tyreShoeBrand:wheelHub.tyreShoeBrand //轮胎品牌 --如:米其林 23 }; 24 this.seat = { //配置座椅 25 seatCount:seat.seatCount, //座椅个数 --如:2,4,5,7,9 26 seatTexture:seat.seatTexture //座椅材质 --如:真皮,仿皮, 27 }; 28 this.engine = { //配置发动机 29 engineBrand:engine.engineBrand, //发动机品牌 30 engineModelNumber:engine.engineModelNumber //发动机型号 31 } 32 } 33 //创建小型客车类 34 var PassengerCarClass = new Car("小型客车","载客","passengerCar"); 35 // 实例化五座小型客车 36 // 五座小型客车轮毂配置 37 var fivePassengerCarWheelHub = { 38 wheelHubCount:4, //轮毂数量 --如:4,6,8 39 wheelHubTexture:"铝合金",//轮毂材质 --如:铝合金 40 wheelSpecification:"19", //轮胎规格 --如:18,19,20英寸 41 tyreShoeType:"真空胎", //轮胎类型 --如:真空胎,实心胎 42 tyreShoeBrand:"米其林" 43 } 44 // 五座小型客车发动机配置 45 var fivePassengerCarEngine = { 46 engineBrand:"创驰蓝天", //发动机品牌 47 engineModelNumber:"SKYACTIV-G" //发动机型号 48 } 49 // 五座小型客车座椅配置 50 var fivePassengerCarSeat = { 51 seatCount:5, //座椅个数 52 seatTexture:"真皮" //座椅材质 53 } 54 //构建五座小型客车对象 55 var fivePassengerCar = new PassengerCarClass("马自达",fivePassengerCarWheelHub,fivePassengerCarSeat,fivePassengerCarEngine);
1.1类设计模式与JavaScript中的类(类的new指令创建对象的设计模式):ES6中的Class
在很多时候我们并不把类看作做一种设计模式,更多的喜欢使用抽象、继承、多态这种它本身具备的特性来描述它,但是类的本质核心功能就是用来创建对象,在三大类设计模式创建型模式、结构型模式、行为型模式中,类设计模式必然就是创建型模式。
常见的创建型模式比如迭代器模式、观察者模式、工厂模式、单例模式这些也都可以说是类设计模式的的高级设计模式。
创建型模式提供一种创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用new运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建那些对象时更加灵活。
不使用new运算符创建对象在JavaScript中创建对象好像有些困难,但是不代表做不到:
1 // 不使用new命令实现js类的设计模式 2 var Foo = { 3 init:function(who){ 4 this.me = who; 5 }, 6 identify:function(){ 7 return "I am " + this.me; 8 } 9 }; 10 var Bar = Object.create(Foo); //创建一个空对象,将对象原型指向Foo 11 Bar.speak = function(){ 12 console.log("Hello," + this.identify() + "."); 13 }; 14 var b1 = Object.create(Bar); //创建b1对象 15 var b2 = Object.create(Bar); //创建b2对象 16 b1.init("b1"); //b1初始化对象参数 17 b2.init("b2"); //b2初始化对象参数 18 19 b1.speak(); //Hello,I am b1. 20 b2.speak(); //Hello,I am b1.
但是,类与创建型模式还是有些区别,类创建对象时是需要使用new指令的,同时完成传参实现对象初始化。在上面的示例需要先使用Object.create(Obj)创建对象,然后使用init方法来实现初始化。这一点JavaScript通过Function和new指令并且可以传参实现初始化(折叠的汽车对象构造采用Function的new指令实现)。
虽然,可以通过Function和new指令可以实现对象初识化,但是Function是函数并不是类。这与类的设计模式还是有一些差别,在ES6中提供了Class语法来填补了类的设计模式的缺陷,但是JavaScript中的对象实例化本质上还是基于Function来实现的,Class只是语法糖。
1 //ES6构造函数 2 class C{ 3 constructor(name){ 4 this.name = name; 5 this.num = Math.random(); 6 } 7 rand(){ 8 console.log(this.name + " Random: " + this.num); 9 } 10 } 11 var c1 = new C("他乡踏雪"); //创建对象并且传参初识化 12 c1.rand(); //他乡踏雪 Random: 0.3835790827213281
1.2类的继承
在类的设计模式中,实例化时是将父类中所有的属性与方法复制一份到子类或对象上,这种行为也叫做继承。但是这种类实例化对象的继承设计模式在JavaScript中不能被实现,采用深度复制当然是能做得到,但这在JavaScript中已经超出了对象实例化的范畴,而且通常大家也不愿意这么做。
继承特性中有必要了解的几个概念:
- 私有属性与私有方法:类自身内部的属性和方法,不能被子类、类的实例对象、子类的实例对象继承,甚至不能通过类名引用的方式使用,而是只能在类的内部使用的属性。
- 静态属性与静态方法:类的属性和方法,可以被子类继承,不能被类的实例对象、子类的实例对象继承,只能被类和子类直接访问和使用。
- 公有属性与共有方法:所有通过类和子类构造的对象都会(继承)生成的对象的属性和对象的方法,并且每个对象基于构造时传入的初始参数形成自己独有的属性值。
注:私有、静态并不包含常量的意思,当然这两种属性我们通常喜欢构建成不可写的属性,但是私有和静态这两个概念并不讨论修改属性值的问题,私有和静态只是讨论属性继承问题,当然私有属性还有一个关键的特点就是不能被类自身在类的外部引用,只能在类的内部使用。
最后,这里说明一点公有属性从类的设计模式来说是用来构造对象使用的,而非给类直接使用的。ES6中的Class机制提供了静态属性的实现和继承方式,但没有提供私有属性的实现方式。下面是ES5与ES6实现继承的示例,这里并不讨论它们的实现及,如果需要了解它们的实现机制请了解下一篇博客,而且因为ES6中并没有提供私有属性的机制,示例中也不会扩展,详细了解下一篇博客:
关于私有属性可以了解:https://juejin.im/post/5c25faf3f265da61380f4b17
1 // ES6中class实现类与对象的继承示例 (属性名没有根据示图来实现,因为这里没有实现私有属性) 2 class Foo{ 3 static a ; //静态属性a 4 static b = "b" //静态属性b 5 static c(){ //静态方法C 6 console.log(this.a,this.b); 7 } 8 constructor(name,age){ //构造函数 9 this.name = name; //定义公共属性name 10 this.age = age; //定义公共属性age 11 } 12 describe (){ 13 console.log("我是" + this.name + ",我今年" + this.age + "."); 14 } 15 } 16 class Bar extends Foo{ 17 constructor(name,age,tool,comeTrue){ 18 super(name,age); //实现继承,构造Foo实例指向Bar.prototype 19 this.tool = tool; //添加自身的公共属性 20 this.comeTrue = comeTrue; //添加自身的公共属性 21 } 22 toolFu(){ 23 console.log("我有" + this.tool + ",可以用来" + this.comeTrue); 24 } 25 } 26 Foo.a = 10; //Foo类给自身的静态属性a赋值 27 Bar.a = 20; //Bar类给继承来静态属性a赋值 28 Foo.c(); //10 "b" //Foo调用自身的静态方法 29 Bar.c(); //20 "b" //Bar调用继承的静态方法 30 let obj = new Bar("小明",6,"画笔","画画"); //实例化Bar对象 31 let fObj = new Foo("小张",5); //实例化Foo对象 32 obj.describe(); //我是小明,我今年6. 33 fObj.describe(); //我是小张,我今年5. 34 obj.toolFu(); //我有画笔,可以用来画画
通过上面ES6中的Class示例展示了JavaScript的继承实现,但是前面说了,JavaScript中不具备类的实际设计模式,即便是Class语法糖也还是基于Function和new机制来完成的,接着下面就是用ES5的语法来实现上面示例代码的同等功能(仅仅实现同等功能,不模拟Class实现,在解析class博客中再写):
1 // ES5中Function基于构造与原型实现类与对象的继承示例 2 function Foo(name,age){ //声明Foo构造函数,类似Foo类 3 this.name = name; 4 this.age = age; 5 this.describe = function describe(){ 6 console.log("我是" + this.name + ",我今年" + this.age + "."); 7 } 8 } 9 Object.defineProperty(Foo,"a",{ //配置静态属性a 10 value:undefined, //当然也可以直接采用Foo.a的字面量来实现 11 writable:true, 12 configurable:true, 13 enumerable:true 14 }); 15 Object.defineProperty(Foo,"b",{ //配置静态属性b 16 get:function(){ 17 return "b"; 18 }, 19 configurable:true, 20 enumerable:true //虽然说可枚举属性描述符不写默认为true,但是不写出现不能枚举的情况 21 }); 22 Object.defineProperty(Foo,"c",{ //配置静态方法c 23 value:function(){ 24 console.log(this.a,this.b); 25 }, 26 configurable:true, 27 enumerable:true 28 }); 29 function Bar(name,age,tool,comeTrue){ //声明Bar构造函数,类似Bar类 30 this.__proto__ = new Foo(name,age); 31 this.tool = tool; 32 this.comeTrue = comeTrue; 33 this.toolFu = function(){ 34 console.log("我有" + this.tool + ",可以用来" + this.comeTrue); 35 } 36 } 37 for(var key in Foo){ 38 if(!Bar.propertyIsEnumerable(key)){ 39 Bar[key] = Foo[key]; 40 } 41 } 42 Foo.a = 10; //Foo类给自身的静态属性a赋值 43 Bar.a = 20; //Bar类给继承来静态属性a赋值 44 Foo.c(); //10 "b" //Foo调用自身的静态方法 45 Bar.c(); //20 "b" //Bar调用继承的静态方法 46 let obj = new Bar("小明",6,"画笔","画画"); //实例化Bar对象 47 let fObj = new Foo("小张",5); //实例化Foo对象 48 obj.describe(); //我是小明,我今年6. 49 fObj.describe(); //我是小张,我今年5. 50 obj.toolFu(); //我有画笔,可以用来画画
上面这个ES5的代码是一堆面条代码,实际上可以封装,让结构更清晰,但是这不是这篇博客主要内容,这篇博客重要在于解析清除JS基于对象原型的实例化机制。
采用上面这种写法也是为了铺垫下一篇博客解析Class语法糖的底层原理。
1.3多态
多态就是重写父类的函数,这个看起来很简单的描述,往往在项目中是个非常难以抉择的部分,比如由多态产生的多重继承,这种设计对于编写代码和理解代码来说都非常有帮助,但是对于系统执行,特别是JavaScript这个面向过程、基于原型的语言非常糟糕。下面就来看看Class语法中如何实现的多态吧,ES5语法实现多态就不写了。
1 //多态 2 class Foo{ 3 fun(){ 4 console.log("我是父级类Foo上的方法"); 5 } 6 } 7 class Bar extends Foo{ 8 constructor(){ 9 super(); 10 } 11 fun(){ 12 console.log("我是子类Bar上的方法"); 13 } 14 } 15 class Coo extends Foo{ 16 constructor(){ 17 super(); 18 } 19 fun(){ 20 console.log("我是子类Coo上的方法"); 21 } 22 } 23 var foo = new Foo(); 24 var bar = new Bar(); 25 var coo = new Coo(); 26 foo.fun(); //我是父级类Foo上的方法 27 bar.fun(); //我是子类Bar上的方法 28 coo.fun(); //我是子级类Coo上的方法
以上就是关于JavaScript关于类设计模式的全部内容,或许你会疑惑还有抽象和封装没有解析,其实类的设计模式中始终贯彻着抽象与封装的概念。把行为本质上相关联的数据和数据的操作抽离称为一个独立的模块,本身就是抽象与封装的过程。然后在前面已经详细的介绍了JavaScript的继承与多态的设计方式,但是我一直在规避进入一个话题,这个话题就是JavaScript的原型链。如果将这个JavaScript语言本质特性放到前面的类模式设计中去一起描述的话,那是无法想象的浆糊,因为原型几乎贯穿了JavaScript的类设计模式全部内容。
二、JavaScript原型上的哪些事
- 对象原型是什么?
- 对象原型如何产生?
- 对象原型与继承模式、圣杯模式
2.1对象原型[[prototype]]
JavaScript对象上有一个特性的[[prototype]]内置属性,这个属性也就是对象的原型。直接声明的对象字面量或者Object构造的对象,其原型都指向Object.prototype。再往Object.prototype的上层就是null,这也是所有对象访问属性的终点。
可能通过上面的一段说明,还是不清楚[[prototype]]是什么,本质上prototype也是个对象,当一个对象访问属性时,先从自身的属性中查找,如果自身没有该属性,就逐级向原型链上查找,访问到Object.peototype的上层时发现其为null时结束。
思考下面的代码:
1 var obj = { 2 a:10 3 }; 4 var obj1 = Object.create(obj); 5 obj1.a++; 6 console.log(obj.a);//10 7 console.log(obj1.a);//11
上面这段示例代码揭示了对象对原型属性有遮蔽效果,这种遮蔽效果实际上就是对象在自身复制了一份对象属性描述,这种复制发生在原型属性访问时,但不是所有的属性访问都会发生遮蔽复制,具体会出现三种情况:
- 对象访问原型属性,该原型属性没有被标记为只读(witable:true),这时对象就会在自身添加当前原型属性的属性描述符,发生遮蔽。
- 对象访问原型属性,该原型属性被标记为只读(witable:false),属性无法修改原型属性,也不会在自生添加属性描述符,不会发生遮蔽。如果是在严格模式下,对只读属性做写入操作会报错。
- 对象访问原型属性,该属性的属性的读写描述符是setter和getter时,属性根据setter在原型上修改属性值,不会在自身添加属性描述符,不会发生遮蔽。
但是有种情况,即便是在原型属性witable为true的情况下,对象会复制原型的属性描述符,但是依然无法遮蔽:
1 var obj = { 2 a:[1,2,3] 3 }; 4 var obj1 = Object.create(obj); 5 obj1["a"].push(4); 6 console.log(obj.a);//[1,2,3,4] 7 console.log(obj1.a);//[1,2,3,4]
这是因为即便对象复制了属性描述符,但属性描述符中的value最终都指向了一个引用值的数组。(关于属性描述符可以了解:初识JavaScript对象)。
2.2对象原型如何产生?
对象原型是由构造函数的prototype赋给对象的,来源于Function.prototype。
关于对象原型的产生可能会有几个疑问:
- 对象字面量形式的[[prototype]]怎么产生?
- 对象为什么不能直接使用obj.prototype的字面量方式赋值?赋值会发什么?
- 如何修改对象原型?
1 var obj = { 2 a:2 3 } 4 function Foo(){ 5 this.b = 10 6 } 7 Foo.prototype = obj; //将构造函数Foo的prototype指向obj 8 var obj1 = new Foo(); //通过构造函数Foo生成obj1,实质上由Foo执行时产生的VO中的this生成,函数通过new执行对象创建时,this指向变量对象上的this 9 console.log(obj1.a);//2 //a的属性自来原型obj 10 console.log(obj1.b);//10
通过示图来了解构造函数的实际构建过程:
在前面对象原型的介绍中介绍过,对象原型[[prototype]]是内置属性,是不能修改的,如果对做这样的字面量修改:obj1.prototype = obj;只会在对象上显式的添加一个prototype的属性,并不能真正的修改到ojb1的原型指向。但是我们知道obj1原型[[prototype]]指向的是Foo.prototype,函数可以显式的修改[[prototype]]的指向,所以示例中修改Foo.prototype就实现了obj1的原型的修改。
如果要深究为什么不能显式的修改对象的prototype呢?其实对象上的原型属性名实际上并不是“prototype”,而是“__proto__”,所以,上面的示例代码可以这样写:
1 var obj = { 2 a:2 3 } 4 function Obj(){ 5 this.__proto__ = obj; //构造函数内部通过this.__proto__修改原型指向 6 this.b = 10 7 } 8 var obj1 = new Obj(); 9 console.log(obj1.a);//2 10 console.log(obj1.b);//10
这种__proto__属性命名也被称为非标准命名方式,这种方式命名的属性名不会被for in枚举,通常也称为内部属性。实现原理(用于原理说明,实际执行报错):
1 var obj = { 2 a:2 3 } 4 // 对象原型读写原理,但是不能通过字面量的方式实现,下面这种写法非法 5 var ojb1 = { 6 set __proto__(value){ 7 this.__proto__ = value; 8 }, 9 get __proto__(){ 10 return this.__proto__; 11 }, 12 b:10 13 } 14 ojb1.__proto__ = obj;
最后说明一点,每个对象上都会有constructor这个属性,这个属性指向了构造对象的构造函数,但是这个属性并不是自身的构造函数,而是原型上的,也就是说constructor指向的是原型的构造函数:
1 function ObjFun(name){ 2 this.name = name; 3 } 4 function ObjFoo(name,age){ 5 fun.prototype = new ObjFun(name); 6 function fun(age){ 7 this.age = age; 8 } 9 return new fun(age); 10 } 11 var obj1 = new ObjFoo("小明") 12 var obj2 = ObjFoo("小红",18); 13 14 console.log(obj1.name + "--" + obj1.age + "--" + obj1.constructor); //指向ObjFun 15 console.log(obj2.name + "--" + obj2.age + "--" + obj2.constructor); //指向ObjFun
示例中obj2的constructor为什么是ObjFun其实很简单,因为obj2对象本身没有constructor方法,而是来源于fun.prototype.constructor,但是fun的prototype指向了ObjFun的实例,所以最后obj2是通过ObjFun的实例获取到的constructor。
2.3对象原型与继承模式、圣杯模式
上图使用这篇博客开篇第一个示例的代码案例,分析了构造函数构造来实现公有属性继承,会出现数据冗余。这种闭端可以用公有原型的方式来解决:
2.3.1:公有原型
公有原型就是两个构造函数共同使用一个prototype对象,它们构造的所有对象的原型都是同一个,了解下面的代码实现:
1 Father.prototype.lastName = "Deng"; 2 function Father(){} 3 function Son(){} 4 function inherit(Targe,Origin){ //实现共用原型的方法 5 Targe.prototype = Origin.prototype; //将Origin的原型作为公有原型 6 } 7 inherit(Son,Father);//实现原型共享,这里的公有原型对象是Father.prototype 8 var son = new Son(); 9 var father = new Father(); 10 console.log(son.lastName);//Deng 11 console.log(father.lastName);//Deng
但是,公有原型的继承方式相对构造函数的方式实现,构造的对象没有各自独有的原型,不方便拓展各自独有的属性。其优点就是可以实现任意两个构造函数实现公有原型。
2.3.2:圣杯模式
圣杯模式就是在公有原型的基础上,实现了继承方的独立的原型,供各自己构造的对象使用,继承方修改原型不会影响被继承的原型。(但是被继承方修改原型会影响继承方)
1 function inherit(Target,Origin){ 2 function F(){}; 3 F.prototype = Origin.prototype; 4 Target.prototype = new F(); 5 Target.prototype.constructor = Target; 6 Target.prototype.uber = Origin.prototype; 7 }
其实圣杯模式是让继承方的构造函数的原型指向了一个空对象,而构造这个空对象的构造函数的原型指向了被继承方的原型,这时候继承方的实例化对象扩展属性就是在空对象扩展,继承方在原型扩展属性不会影响被继承方,但是圣杯模式中的被继承方在原型上扩展方法和属性依然能被继承方式用。毕竟圣杯模式本来的设计就是被保持继承关系的,而并非前面示图那样保持公有原型,各自扩展。真正的圣杯模式:
1 //YUI3雅虎 2 var inherit = (function(){ 3 function F(){};//将F作为私有化变量 4 return function(Target,Origin){ 5 F.prototype = Origin.prototype; 6 Target.prototype = new F(); 7 Target.prototype.constructor = Target; 8 Target.prototype.uber = Origin.prototype; 9 } 10 }());
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SSM三大框架基础面试题-一、Spring篇 什么是Spring框架? Spring是一种轻量级框架,提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。 我们一般说的Spring框架就是Spring Framework,它是很多模块的集合,使用这些模块可以很方便地协助我们进行开发。这些模块是核心容器、数据访问/集成、Web、AOP(面向切面编程)、工具、消息和测试模块。比如Core Container中的Core组件是Spring所有组件的核心,Beans组件和Context组件是实现IOC和DI的基础,AOP组件用来实现面向切面编程。 Spring的6个特征: 核心技术:依赖注入(DI),AOP,事件(Events),资源,i18n,验证,数据绑定,类型转换,SpEL。 测试:模拟对象,TestContext框架,Spring MVC测试,WebTestClient。 数据访问:事务,DAO支持,JDBC,ORM,编组XML。 Web支持:Spring MVC和Spring WebFlux Web框架。 集成:远程处理,JMS,JCA,JMX,电子邮件,任务,调度,缓存。 语言:Kotlin,Groovy,动态语言。 列举一些重要的Spring模块? Spring Core:核心,可以说Spring其他所有的功能都依赖于该类库。主要提供IOC和DI功能。 Spring Aspects:该模块为与AspectJ的集成提供支持。 Spring AOP:提供面向切面的编程实现。 Spring JDBC:Java数据库连接。 Spring JMS:Java消息服务。 Spring ORM:用于支持Hibernate等ORM工具。 Spring Web:为创建Web应用程序提供支持。 Spring Test:提供了对JUnit和TestNG测试的支持。 谈谈自己对于Spring IOC和AOP的理解 IOC(Inversion Of Controll,控制反转)是一种设计思想: 在程序中手动创建对象的控制权,交由给Spring框架来管理。IOC在其他语言中也有应用,并非Spring特有。IOC容器实际上就是一个Map(key, value),Map中存放的是各种对象。 将对象之间的相互依赖关系交给IOC容器来管理,并由IOC容器完成对象的注入。这样可以很大程度上简化应用的开发,把应用从复杂的依赖关系中解放出来。IOC容器就像是一个工厂一样,当我们需要创建一个对象的时候,只需要配置好配置文件/注解即可,完全不用考虑对象是如何被创建出来的。在实际项目中一个Service类可能由几百甚至上千个类作为它的底层,假如我们需要实例化这个Service,可能要每次都搞清楚这个Service所有底层类的构造函数,这可能会把人逼疯。如果利用IOC的话,你只需要配置好,然后在需要的地方引用就行了,大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。 Spring中的bean的作用域有哪些? 1.singleton:该bean实例为单例 2.prototype:每次请求都会创建一个新的bean实例(多例)。 3.request:每一次HTTP请求都会产生一个新的bean,该bean仅在当前HTTP request内有效。 4.session:每一次HTTP请求都会产生一个新的bean,该bean仅在当前HTTP session内有效。 5.global-session:全局session作用域,仅仅在基于Portlet的Web应用中才有意义,Spring5中已经没有了。Portlet是能够生成语义代码(例如HTML)片段的小型Java Web插件。它们基于Portlet容器,可以像Servlet一样处理HTTP请求。但是与Servlet不同,每个Portlet都有不同的会话。 Spring中的单例bean的线程安全问题了解吗? 概念用于理解:大部分时候我们并没有在系统中使用多线程,所以很少有人会关注这个问题。单例bean存在线程问题,主要是因为当多个线程操作同一个对象的时候,对这个对象的非静态成员变量的写操作会存在线程安全问题。 有两种常见的解决方案(用于回答的点): 1.在bean对象中尽量避免定义可变的成员变量(不太现实)。 2.在类中定义一个ThreadLocal成员变量,将需要的可变成员变量保存在ThreadLocal(线程本地化对象)中(推荐的一种方式)。 ThreadLocal解决多线程变量共享问题(参考博客):https://segmentfault.com/a/1190000009236777 Spring中Bean的生命周期: 1.Bean容器找到配置文件中Spring Bean的定义。 2.Bean容器利用Java Reflection API创建一个Bean的实例。 3.如果涉及到一些属性值,利用set方法设置一些属性值。 4.如果Bean实现了BeanNameAware接口,调用setBeanName方法,传入Bean的名字。 5.如果Bean实现了BeanClassLoaderAware接口,调用setBeanClassLoader方法,传入ClassLoader对象的实例。 6.如果Bean实现了BeanFactoryAware接口,调用setBeanClassFacotory方法,传入ClassLoader对象的实例。 7.与上面的类似,如果实现了其他*Aware接口,就调用相应的方法。 8.如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeanPostProcessor对象,执postProcessBeforeInitialization方法。 9.如果Bean实现了InitializingBean接口,执行afeterPropertiesSet方法。 10.如果Bean在配置文件中的定义包含init-method属性,执行指定的方法。 11.如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeanPostProcess对象,执行postProcessAfterInitialization方法。 12.当要销毁Bean的时候,如果Bean实现了DisposableBean接口,执行destroy方法。 13.当要销毁Bean的时候,如果Bean在配置文件中的定义包含destroy-method属性,执行指定的方法。 Spring框架中用到了哪些设计模式? 1.工厂设计模式:Spring使用工厂模式通过BeanFactory和ApplicationContext创建bean对象。 2.代理设计模式:Spring AOP功能的实现。 3.单例设计模式:Spring中的bean默认都是单例的。 4.模板方法模式:Spring中的jdbcTemplate、hibernateTemplate等以Template结尾的对数据库操作的类,它们就使用到了模板模式。 5.包装器设计模式:我们的项目需要连接多个数据库,而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求能够动态切换不同的数据源。 6.观察者模式:Spring事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。 7.适配器模式:Spring AOP的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式、Spring MVC中也是用到了适配器模式适配Controller。 还有很多。。。。。。。 @Component和@Bean的区别是什么 1.作用对象不同。@Component注解作用于类,而@Bean注解作用于方法。 2.@Component注解通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到Spring容器中(我们可以使用@ComponentScan注解定义要扫描的路径)。@Bean注解通常是在标有该注解的方法中定义产生这个bean,告诉Spring这是某个类的实例,当我需要用它的时候还给我。 3.@Bean注解比@Component注解的自定义性更强,而且很多地方只能通过@Bean注解来注册bean。比如当引用第三方库的类需要装配到Spring容器的时候,就只能通过@Bean注解来实现。 @Configuration public class AppConfig { @Bean public TransferService transferService { return new TransferServiceImpl; } } <beans> <bean id="transferService" class="com.kk.TransferServiceImpl"/> </beans> @Bean public OneService getService(status) { case (status) { when 1: return new serviceImpl1; when 2: return new serviceImpl2; when 3: return new serviceImpl3; } } 将一个类声明为Spring的bean的注解有哪些? 声明bean的注解: @Component 组件,没有明确的角色 @Service 在业务逻辑层使用(service层) @Repository 在数据访问层使用(dao层) @Controller 在展现层使用,控制器的声明 注入bean的注解: @Autowired:由Spring提供 @Inject:由JSR-330提供 @Resource:由JSR-250提供 *扩:JSR 是 java 规范标准 Spring事务管理的方式有几种? 1.编程式事务:在代码中硬编码(不推荐使用)。 2.声明式事务:在配置文件中配置(推荐使用),分为基于XML的声明式事务和基于注解的声明式事务。 Spring事务中的隔离级别有哪几种? 在TransactionDefinition接口中定义了五个表示隔离级别的常量:ISOLATION_DEFAULT:使用后端数据库默认的隔离级别,Mysql默认采用的REPEATABLE_READ隔离级别;Oracle默认采用的READ_COMMITTED隔离级别。ISOLATION_READ_UNCOMMITTED:最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读。ISOLATION_READ_COMMITTED:允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生ISOLATION_REPEATABLE_READ:对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。ISOLATION_SERIALIZABLE:最高的隔离级别,完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。 Spring事务中有哪几种事务传播行为? 在TransactionDefinition接口中定义了八个表示事务传播行为的常量。 支持当前事务的情况:PROPAGATION_REQUIRED:如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则创建一个新的事务。PROPAGATION_SUPPORTS: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则以非事务的方式继续运行。PROPAGATION_MANDATORY: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则抛出异常。(mandatory:强制性)。 不支持当前事务的情况:PROPAGATION_REQUIRES_NEW: 创建一个新的事务,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。PROPAGATION_NOT_SUPPORTED: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。PROPAGATION_NEVER: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则抛出异常。 其他情况:PROPAGATION_NESTED: 如果当前存在事务,则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行;如果当前没有事务,则该取值等价于PROPAGATION_REQUIRED。 二、SpringMVC篇 什么是Spring MVC ?简单介绍下你对springMVC的理解? Spring MVC是一个基于Java的实现了MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架,通过把Model,View,Controller分离,将web层进行职责解耦,把复杂的web应用分成逻辑清晰的几部分,简化开发,减少出错,方便组内开发人员之间的配合。 Spring MVC的工作原理了解嘛? image.png Springmvc的优点: (1)可以支持各种视图技术,而不仅仅局限于JSP; (2)与Spring框架集成(如IoC容器、AOP等); (3)清晰的角色分配:前端控制器(dispatcherServlet) , 请求到处理器映射(handlerMapping), 处理器适配器(HandlerAdapter), 视图解析器(ViewResolver)。 (4) 支持各种请求资源的映射策略。 Spring MVC的主要组件? (1)前端控制器 DispatcherServlet(不需要程序员开发) 作用:接收请求、响应结果,相当于转发器,有了DispatcherServlet 就减少了其它组件之间的耦合度。 (2)处理器映射器HandlerMapping(不需要程序员开发) 作用:根据请求的URL来查找Handler (3)处理器适配器HandlerAdapter 注意:在编写Handler的时候要按照HandlerAdapter要求的规则去编写,这样适配器HandlerAdapter才可以正确的去执行Handler。 (4)处理器Handler(需要程序员开发) (5)视图解析器 ViewResolver(不需要程序员开发) 作用:进行视图的解析,根据视图逻辑名解析成真正的视图(view) (6)视图View(需要程序员开发jsp) View是一个接口, 它的实现类支持不同的视图类型(jsp,freemarker,pdf等等) springMVC和struts2的区别有哪些? (1)springmvc的入口是一个servlet即前端控制器(DispatchServlet),而struts2入口是一个filter过虑器(StrutsPrepareAndExecuteFilter)。 (2)springmvc是基于方法开发(一个url对应一个方法),请求参数传递到方法的形参,可以设计为单例或多例(建议单例),struts2是基于类开发,传递参数是通过类的属性,只能设计为多例。 (3)Struts采用值栈存储请求和响应的数据,通过OGNL存取数据,springmvc通过参数解析器是将request请求内容解析,并给方法形参赋值,将数据和视图封装成ModelAndView对象,最后又将ModelAndView中的模型数据通过reques域传输到页面。Jsp视图解析器默认使用jstl。 SpringMVC怎么样设定重定向和转发的? (1)转发:在返回值前面加"forward:",譬如"forward:user.do?name=method4" (2)重定向:在返回值前面加"redirect:",譬如"redirect:http://www.baidu.com" SpringMvc怎么和AJAX相互调用的? 通过Jackson框架就可以把Java里面的对象直接转化成Js可以识别的Json对象。具体步骤如下 : (1)加入Jackson.jar (2)在配置文件中配置json的映射 (3)在接受Ajax方法里面可以直接返回Object,List等,但方法前面要加上@ResponseBody注解。 如何解决POST请求中文乱码问题,GET的又如何处理呢? (1)解决post请求乱码问题: 在web.xml中配置一个CharacterEncodingFilter过滤器,设置成utf-8; <filter> <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name> <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class> <init-param> <param-name>encoding</param-name> <param-value>utf-8</param-value> </init-param> </filter> <filter-mapping> <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping> (2)get请求中文参数出现乱码解决方法有两个: ①修改tomcat配置文件添加编码与工程编码一致,如下: <ConnectorURIEncoding="utf-8" connectionTimeout="20000" port="8080" protocol="HTTP/1.1" redirectPort="8443"/> ②另外一种方法对参数进行重新编码: String userName = new String(request.getParamter("userName").getBytes("ISO8859-1"),"utf-8") ISO8859-1是tomcat默认编码,需要将tomcat编码后的内容按utf-8编码。 Spring MVC的异常处理 ? 统一异常处理: Spring MVC处理异常有3种方式: (1)使用Spring MVC提供的简单异常处理器SimpleMappingExceptionResolver; (2)实现Spring的异常处理接口HandlerExceptionResolver 自定义自己的异常处理器; (3)使用@ExceptionHandler注解实现异常处理; 统一异常处理的博客:https://blog.csdn.net/ctwy291314/article/details/81983103 SpringMVC的控制器是不是单例模式,如果是,有什么问题,怎么解决? 是单例模式,所以在多线程访问的时候有线程安全问题,不要用同步,会影响性能的,解决方案是在控制器里面不能写成员变量。(此题目类似于上面Spring 中 第5题 有两种解决方案) SpringMVC常用的注解有哪些? @RequestMapping:用于处理请求 url 映射的注解,可用于类或方法上。用于类上,则表示类中的所有响应请求的方法都是以该地址作为父路径。 @RequestBody:注解实现接收http请求的json数据,将json转换为java对象。 @ResponseBody:注解实现将conreoller方法返回对象转化为json对象响应给客户。 SpingMvc中的控制器的注解一般用那个,有没有别的注解可以替代? 一般用@Controller注解,也可以使用@RestController,@RestController注解相当于@ResponseBody + @Controller,表示是表现层,除此之外,一般不用别的注解代替。 如果在拦截请求中,我想拦截get方式提交的方法,怎么配置? 可以在@RequestMapping注解里面加上method=RequestMethod.GET。 怎样在方法里面得到Request,或者Session? 直接在方法的形参中声明request,SpringMVC就自动把request对象传入。 如果想在拦截的方法里面得到从前台传入的参数,怎么得到? 直接在形参里面声明这个参数就可以,但必须名字和传过来的参数一样。 如果前台有很多个参数传入,并且这些参数都是一个对象的,那么怎么样快速得到这个对象? 直接在方法中声明这个对象,SpringMVC就自动会把属性赋值到这个对象里面。 SpringMVC中函数的返回值是什么? 返回值可以有很多类型,有String, ModelAndView。ModelAndView类把视图和数据都合并的一起的。 SpringMVC用什么对象从后台向前台传递数据的? 通过ModelMap对象,可以在这个对象里面调用put方法,把对象加到里面,前台就可以拿到数据。 怎么样把ModelMap里面的数据放入Session里面? 可以在类上面加上@SessionAttributes注解,里面包含的字符串就是要放入session里面的key。 SpringMvc里面拦截器是怎么写的: 有两种写法,一种是实现HandlerInterceptor接口,另外一种是继承适配器类,接着在接口方法当中,实现处理逻辑;然后在SpringMvc的配置文件中配置拦截器即可: <!-- 配置SpringMvc的拦截器 --> <mvc:interceptors> <!-- 配置一个拦截器的Bean就可以了 默认是对所有请求都拦截 --> <bean id="myInterceptor" class="com.zwp.action.MyHandlerInterceptor"></bean> <!-- 只针对部分请求拦截 --> <mvc:interceptor> <mvc:mapping path="/modelMap.do" /> <bean class="com.zwp.action.MyHandlerInterceptorAdapter" /> </mvc:interceptor> </mvc:interceptors> 注解原理: 注解本质是一个继承了Annotation的特殊接口,其具体实现类是Java运行时生成的动态代理类。我们通过反射获取注解时,返回的是Java运行时生成的动态代理对象。通过代理对象调用自定义注解的方法,会最终调用AnnotationInvocationHandler的invoke方法。该方法会从memberValues这个Map中索引出对应的值。而memberValues的来源是Java常量池 三、Mybatis篇 什么是MyBatis? MyBatis是一个可以自定义SQL、存储过程和高级映射的持久层框架。 讲下MyBatis的缓存 MyBatis的缓存分为一级缓存和二级缓存,一级缓存放在session里面,默认就有, 二级缓存放在它的命名空间里,默认是不打开的,使用二级缓存属性类需要实现Serializable序列化接口, 可在它的映射文件中配置<cache/> Mybatis是如何进行分页的?分页插件的原理是什么? 1)Mybatis使用RowBounds对象进行分页,也可以直接编写sql实现分页,也可以使用Mybatis的分页插件。 2)分页插件的原理:实现Mybatis提供的接口,实现自定义插件,在插件的拦截方法内拦截待执行的sql,然后重写sql。 举例:select * from student,拦截sql后重写为:select t.* from (select * from student)t limit 0,10 简述Mybatis的插件运行原理,以及如何编写一个插件? 1)Mybatis仅可以编写针对ParameterHandler、ResultSetHandler、StatementHandler、 Executor这4种接口的插件,Mybatis通过动态代理, 为需要拦截的接口生成代理对象以实现接口方法拦截功能, 每当执行这4种接口对象的方法时,就会进入拦截方法, 具体就是InvocationHandler的invoke方法,当然, 只会拦截那些你指定需要拦截的方法。 2)实现Mybatis的Interceptor接口并复写intercept方法, 然后在给插件编写注解,指定要拦截哪一个接口的哪些方法即可, 记住,别忘了在配置文件中配置你编写的插件。 Mybatis动态sql是做什么的?都有哪些动态sql?能简述一下动态sql的执行原理不? 1)Mybatis动态sql可以让我们在Xml映射文件内, 以标签的形式编写动态sql,完成逻辑判断和动态拼接sql的功能。 2)Mybatis提供了9种动态sql标签:trim|where|set|foreach|if|choose|when|otherwise|bind。 3)其执行原理为,使用OGNL从sql参数对象中计算表达式的值, 根据表达式的值动态拼接sql,以此来完成动态sql的功能。 #{}和${}的区别是什么? 1)#{}是预编译处理,${}是字符串替换。 2)Mybatis在处理#{}时,会将sql中的#{}替换为?号,调用PreparedStatement的set方法来赋值(有效的防止SQL注入); 3)Mybatis在处理${}时,就是把${}替换成变量的值。 为什么说Mybatis是半自动ORM映射工具?它与全自动的区别在哪里? Hibernate属于全自动ORM映射工具, 使用Hibernate查询关联对象或者关联集合对象时, 可以根据对象关系模型直接获取,所以它是全自动的。 而Mybatis在查询关联对象或关联集合对象时, 需要手动编写sql来完成,所以,称之为半自动ORM映射工具。 Mybatis是否支持延迟加载?如果支持,它的实现原理是什么? 1)Mybatis仅支持association关联对象和collection关联集合对象的延迟加载, association指的就是一对一,collection指的就是一对多查询。 在Mybatis配置文件中, 可以配置是否启用延迟加载lazyLoadingEnabled=true|false。 2)它的原理是,使用CGLIB创建目标对象的代理对象, 当调用目标方法时,进入拦截器方法, 比如调用a.getB.getName, 拦截器invoke方法发现a.getB是null值, 那么就会单独发送事先保存好的查询关联B对象的sql, 把B查询上来,然后调用a.setB(b), 于是a的对象b属性就有值了, 接着完成a.getB.getName方法的调用。 这就是延迟加载的基本原理。 MyBatis与Hibernate有哪些不同? 1)Mybatis和hibernate不同,它不完全是一个ORM框架, 因为MyBatis需要程序员自己编写Sql语句, 不过mybatis可以通过XML或注解方式灵活配置要运行的sql语句, 并将java对象和sql语句映射生成最终执行的sql, 最后将sql执行的结果再映射生成java对象。 2)Mybatis学习门槛低,简单易学,程序员直接编写原生态sql, 可严格控制sql执行性能,灵活度高,非常适合对关系数据模型要求不高的软件开发, 例如互联网软件、企业运营类软件等,因为这类软件需求变化频繁, 一但需求变化要求成果输出迅速。但是灵活的前提是mybatis无法做到数据库无关性, 如果需要实现支持多种数据库的软件则需要自定义多套sql映射文件,工作量大。 3)Hibernate对象/关系映射能力强,数据库无关性好, 对于关系模型要求高的软件(例如需求固定的定制化软件) 如果用hibernate开发可以节省很多代码,提高效率。 但是Hibernate的缺点是学习门槛高,要精通门槛更高, 而且怎么设计O/R映射,在性能和对象模型之间如何权衡, 以及怎样用好Hibernate需要具有很强的经验和能力才行。 总之,按照用户的需求在有限的资源环境下只要能做出维护性、 扩展性良好的软件架构都是好架构,所以框架只有适合才是最好。 MyBatis的好处是什么? 1)MyBatis把sql语句从Java源程序中独立出来,放在单独的XML文件中编写, 给程序的维护带来了很大便利。 2)MyBatis封装了底层JDBC API的调用细节,并能自动将结果集转换成Java Bean对象, 大大简化了Java数据库编程的重复工作。 3)因为MyBatis需要程序员自己去编写sql语句, 程序员可以结合数据库自身的特点灵活控制sql语句, 因此能够实现比Hibernate等全自动orm框架更高的查询效率,能够完成复杂查询。 简述Mybatis的Xml映射文件和Mybatis内部数据结构之间的映射关系? Mybatis将所有Xml配置信息都封装到All-In-One重量级对象Configuration内部。 在Xml映射文件中,<parameterMap>标签会被解析为ParameterMap对象, 其每个子元素会被解析为ParameterMapping对象。 <resultMap>标签会被解析为ResultMap对象, 其每个子元素会被解析为ResultMapping对象。 每一个<select>、<insert>、<update>、<delete> 标签均会被解析为MappedStatement对象, 标签内的sql会被解析为BoundSql对象。 什么是MyBatis的接口绑定,有什么好处? 接口映射就是在MyBatis中任意定义接口,然后把接口里面的方法和SQL语句绑定, 我们直接调用接口方法就可以,这样比起原来了SqlSession提供的方法我们可以有更加灵活的选择和设置. 接口绑定有几种实现方式,分别是怎么实现的? 接口绑定有两种实现方式,一种是通过注解绑定,就是在接口的方法上面加 上@Select@Update等注解里面包含Sql语句来绑定, 另外一种就是通过xml里面写SQL来绑定,在这种情况下, 要指定xml映射文件里面的namespace必须为接口的全路径名. 什么情况下用注解绑定,什么情况下用xml绑定? 当Sql语句比较简单时候,用注解绑定;当SQL语句比较复杂时候,用xml绑定,一般用xml绑定的比较多 MyBatis实现一对一有几种方式?具体怎么操作的? 有联合查询和嵌套查询,联合查询是几个表联合查询,只查询一次, 通过在resultMap里面配置association节点配置一对一的类就可以完成; 嵌套查询是先查一个表,根据这个表里面的结果的外键id, 去再另外一个表里面查询数据,也是通过association配置, 但另外一个表的查询通过select属性配置。 Mybatis能执行一对一、一对多的关联查询吗?都有哪些实现方式,以及它们之间的区别? 能,Mybatis不仅可以执行一对一、一对多的关联查询, 还可以执行多对一,多对多的关联查询,多对一查询, 其实就是一对一查询,只需要把selectOne修改为selectList即可; 多对多查询,其实就是一对多查询,只需要把selectOne修改为selectList即可。 关联对象查询,有两种实现方式,一种是单独发送一个sql去查询关联对象, 赋给主对象,然后返回主对象。另一种是使用嵌套查询,嵌套查询的含义为使用join查询, 一部分列是A对象的属性值,另外一部分列是关联对象B的属性值, 好处是只发一个sql查询,就可以把主对象和其关联对象查出来。 MyBatis里面的动态Sql是怎么设定的?用什么语法? MyBatis里面的动态Sql一般是通过if节点来实现,通过OGNL语法来实现, 但是如果要写的完整,必须配合where,trim节点,where节点是判断包含节点有 内容就插入where,否则不插入,trim节点是用来判断如果动态语句是以and 或or 开始,那么会自动把这个and或者or取掉。 Mybatis是如何将sql执行结果封装为目标对象并返回的?都有哪些映射形式? 第一种是使用<resultMap>标签,逐一定义列名和对象属性名之间的映射关系。 第二种是使用sql列的别名功能,将列别名书写为对象属性名, 比如T_NAME AS NAME,对象属性名一般是name,小写, 但是列名不区分大小写,Mybatis会忽略列名大小写,
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Java 类加载器的作用 - 简介:类加载器是 Java™ 中一个非常重要的概念。类加载器负责将 Java 类的字节码加载到 Java 虚拟机中。本文首先详细介绍了 Java 类加载器的基本概念,包括代理模型、加载类的具体过程和线程上下文类加载器等。然后介绍了如何开发自己的类加载器,最后介绍了类加载器在 Web 容器和 OSGi™ 中的应用。 类加载器是 Java 语言的一项创新,也是 Java 语言广受欢迎的重要原因之一。它允许将 Java 类动态加载到 Java 虚拟机中并执行。类加载器从 JDK 1.0 开始出现,最初是为了满足 Java Applets 的需求而开发的,Java Applets 需要从远程位置下载 Java 类文件并在浏览器中执行。现在,类加载器已广泛应用于网络容器和 OSGi。一般来说,Java 应用程序的开发人员不需要直接与类加载器交互;Java 虚拟机的默认行为足以应对大多数情况。但是,如果遇到需要与类加载器交互的情况,而您又不太了解类加载器的机制,就很容易花费大量时间调试异常,如 ClassNotFoundException 和 NoClassDefFoundError。本文将详细介绍 Java 的类加载器,帮助读者深入理解 Java 语言中的这一重要概念。下面先介绍一些基本概念。 类加载器的基本概念 顾名思义,类加载器用于将 Java 类加载到 Java 虚拟机中。一般来说,Java 虚拟机以如下方式使用 Java 类:Java 源程序(.java 文件)经 Java 编译器编译后转换为 Java 字节代码(.class 文件)。类加载器负责读取 Java 字节代码并将其转换为 java.lang 实例。每个实例都用来表示一个 Java 类。通过该实例的 newInstance 方法创建该类的对象。实际情况可能更加复杂,例如,Java 字节代码可能是由工具动态生成或通过网络下载的。 基本上,所有类加载器都是 java.lang.ClassLoader 类的实例。下面将详细介绍这个 Java 类。 java.lang.ClassLoader 类简介 java.lang.ClassLoader 类的基本职责是根据给定类的名称为其查找或生成相应的字节码,然后根据这些字节码定义一个 Java 类,即 java.lang.Class 类的实例。除此之外,ClassLoader 还负责加载 Java 应用程序所需的资源,如图像文件和配置文件。不过,本文只讨论它加载类的功能。为了履行加载类的职责,ClassLoader 提供了许多方法,其中比较重要的方法如表 1 所示。下文将详细介绍这些方法。 表 1.与加载类相关的 ClassLoader 方法
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F#探险之旅(二):函数式编程(上)-函数式编程范式简介 F#主要支持三种编程范式:函数式编程(Functional Programming,FP)、命令式编程(Imperative Programming)和面向对象(Object-Oriented,OO)的编程。回顾它们的历史,FP是最早的一种范式,第一种FP语言是IPL,产生于1955年,大约在Fortran一年之前。第二种FP语言是Lisp,产生于1958,早于Cobol一年。Fortan和Cobol都是命令式编程语言,它们在科学和商业领域的迅速成功使得命令式编程在30多年的时间里独领风骚。而产生于1970年代的面向对象编程则不断成熟,至今已是最流行的编程范式。有道是“*代有语言出,各领风骚数十年”。 尽管强大的FP语言(SML,Ocaml,Haskell及Clean等)和类FP语言(APL和Lisp是现实世界中最成功的两个)在1950年代就不断发展,FP仍停留在学院派的“象牙塔”里;而命令式编程和面向对象编程则分别凭着在商业领域和企业级应用的需要占据领先。今天,FP的潜力终被认识——它是用来解决更复杂的问题的(当然更简单的问题也不在话下)。 纯粹的FP将程序看作是接受参数并返回值的函数的集合,它不允许有副作用(side effect,即改变了状态),使用递归而不是循环进行迭代。FP中的函数很像数学中的函数,它们都不改变程序的状态。举个简单的例子,一旦将一个值赋给一个标识符,它就不会改变了,函数不改变参数的值,返回值是全新的值。 FP的数学基础使得它很是优雅,FP的程序看起来往往简洁、漂亮。但它无状态和递归的天性使得它在处理很多通用的编程任务时没有其它的编程范式来得方便。但对F#来说这不是问题,它的优势之一就是融合了多种编程范式,允许开发人员按照需要采用最好的范式。 关于FP的更多内容建议阅读一下这篇文章:Why Functional Programming Matters(中文版)。F#中的函数式编程 从现在开始,我将对F#中FP相关的主要语言结构逐一进行介绍。标识符(Identifier) 在F#中,我们通过标识符给值(value)取名字,这样就可以在后面的程序中引用它。通过关键字let定义标识符,如: let x = 42 这看起来像命令式编程语言中的赋值语句,两者有着关键的不同。在纯粹的FP中,一旦值赋给了标识符就不能改变了,这也是把它称为标识符而非变量(variable)的原因。另外,在某些条件下,我们可以重定义标识符;在F#的命令式编程范式下,在某些条件下标识符的值是可以修改的。 标识符也可用于引用函数,在F#中函数本质上也是值。也就是说,F#中没有真正的函数名和参数名的概念,它们都是标识符。定义函数的方式与定义值是类似的,只是会有额外的标识符表示参数: let add x y = x + y 这里共有三个标识符,add表示函数名,x和y表示它的参数。关键字和保留字关键字是指语言中一些标记,它们被编译器保留作特殊之用。在F#中,不能用作标识符或类型的名称(后面会讨论“定义类型”)。它们是: abstract and as asr assert begin class default delegate do donedowncast downto elif else end exception extern false finally forfun function if in inherit inline interface internal land lazy letlor lsr lxor match member mod module mutable namespace new nullof open or override private public rec return sig static structthen to true try type upcast use val void when while with yield 保留字是指当前还不是关键字,但被F#保留做将来之用。可以用它们来定义标识符或类型名称,但编译器会报告一个警告。如果你在意程序与未来版本编译器的兼容性,最好不要使用。它们是: atomic break checked component const constraint constructor continue eager event external fixed functor global include method mixinobject parallel process protected pure sealed trait virtual volatile 文字值(Literals) 文字值表示常数值,在构建计算代码块时很有用,F#提供了丰富的文字值集。与C#类似,这些文字值包括了常见的字符串、字符、布尔值、整型数、浮点数等,在此不再赘述,详细信息请查看F#手册。 与C#一样,F#中的字符串常量表示也有两种方式。一是常规字符串(regular string),其中可包含转义字符;二是逐字字符串(verbatim string),其中的(")被看作是常规的字符,而两个双引号作为双引号的转义表示。下面这个简单的例子演示了常见的文字常量表示: let message = "Hello World"r"n!" // 常规字符串let dir = @"C:"FS"FP" // 逐字字符串let bytes = "bytes"B // byte 数组let xA = 0xFFy // sbyte, 16进制表示let xB = 0o777un // unsigned native-sized integer,8进制表示let print x = printfn "%A" xlet main = print message; print dir; print bytes; print xA; print xB; main Printf函数通过F#的反射机制和.NET的ToString方法来解析“%A”模式,适用于任何类型的值,也可以通过F#中的print_any和print_to_string函数来完成类似的功能。值和函数(Values and Functions) 在F#中函数也是值,F#处理它们的语法也是类似的。 let n = 10let add a b = a + blet addFour = add 4let result = addFour n printfn "result = %i" result 可以看到定义值n和函数add的语法很类似,只不过add还有两个参数。对于add来说a + b的值自动作为其返回值,也就是说在F#中我们不需要显式地为函数定义返回值。对于函数addFour来说,它定义在add的基础上,它只向add传递了一个参数,这样对于不同的参数addFour将返回不同的值。考虑数学中的函数概念,F(x, y) = x + y,G(y) = F(4, y),实际上G(y) = 4 + y,G也是一个函数,它接收一个参数,这个地方是不是很类似?这种只向函数传递部分参数的特性称为函数的柯里化(curried function)。 当然对某些函数来说,传递部分参数是无意义的,此时需要强制提供所有参数,可是将参数括起来,将它们转换为元组(tuple)。下面的例子将不能编译通过: let sub(a, b) = a - blet subFour = sub 4 必须为sub提供两个参数,如sub(4, 5),这样就很像C#中的方法调用了。 对于这两种方式来说,前者具有更高的灵活性,一般可优先考虑。 如果函数的计算过程中需要定义一些中间值,我们应当将这些行进行缩进: let halfWay a b = let dif = b - a let mid = dif / 2 mid + a 需要注意的是,缩进时要用空格而不是Tab,如果你不想每次都按几次空格键,可以在VS中设置,将Tab字符自动转换为空格;虽然缩进的字符数没有限制,但一般建议用4个空格。而且此时一定要用在文件开头添加#light指令。作用域(Scope)作用域是编程语言中的一个重要的概念,它表示在何处可以访问(使用)一个标识符或类型。所有标识符,不管是函数还是值,其作用域都从其声明处开始,结束自其所处的代码块。对于一个处于最顶层的标识符而言,一旦为其赋值,它的值就不能修改或重定义了。标识符在定义之后才能使用,这意味着在定义过程中不能使用自身的值。 let defineMessage = let message = "Help me" print_endline message // error 对于在函数内部定义的标识符,一般而言,它们的作用域会到函数的结束处。 但可使用let关键字重定义它们,有时这会很有用,对于某些函数来说,计算过程涉及多个中间值,因为值是不可修改的,所以我们就需要定义多个标识符,这就要求我们去维护这些标识符的名称,其实是没必要的,这时可以使用重定义标识符。但这并不同于可以修改标识符的值。你甚至可以修改标识符的类型,但F#仍能确保类型安全。所谓类型安全,其基本意义是F#会避免对值的错误操作,比如我们不能像对待字符串那样对待整数。这个跟C#也是类似的。 let changeType = let x = 1 let x = "change me" let x = x + 1 print_string x 在本例的函数中,第一行和第二行都没问题,第三行就有问题了,在重定义x的时候,赋给它的值是x + 1,而x是字符串,与1相加在F#中是非法的。 另外,如果在嵌套函数中重定义标识符就更有趣了。 let printMessages = let message = "fun value" printfn "%s" message; let innerFun = let message = "inner fun value" printfn "%s" message innerFun printfn "%s" message printMessages 打印结果: fun value inner fun valuefun value 最后一次不是inner fun value,因为在innerFun仅仅将值重新绑定而不是赋值,其有效范围仅仅在innerFun内部。递归(Recursion)递归是编程中的一个极为重要的概念,它表示函数通过自身进行定义,亦即在定义处调用自身。在FP中常用于表达命令式编程的循环。很多人认为使用递归表示的算法要比循环更易理解。 使用rec关键字进行递归函数的定义。看下面的计算阶乘的函数: let rec factorial x = match x with | x when x < 0 -> failwith "value must be greater than or equal to 0" | 0 -> 1 | x -> x * factorial(x - 1) 这里使用了模式匹配(F#的一个很棒的特性),其C#版本为: public static long Factorial(int n) { if (n < 0) { throw new ArgumentOutOfRangeException("value must be greater than or equal to 0"); } if (n == 0) { return 1; } return n * Factorial (n - 1); } 递归在解决阶乘、Fibonacci数列这样的问题时尤为适合。但使用的时候要当心,可能会写出不能终止的递归。匿名函数(Anonymous Function) 定义函数的时候F#提供了第二种方式:使用关键字fun。有时我们没必要给函数起名,这种函数就是所谓的匿名函数,有时称为lambda函数,这也是C#3.0的一个新特性。比如有的函数仅仅作为一个参数传给另一个函数,通常就不需要起名。在后面的“列表”一节中你会看到这样的例子。除了fun,我们还可以使用function关键字定义匿名函数,它们的区别在于后者可以使用模式匹配(本文后面将做介绍)特性。看下面的例子: let x = (fun x y -> x + y) 1 2let x1 = (function x -> function y -> x + y) 1 2let x2 = (function (x, y) -> x + y) (1, 2) 我们可优先考虑fun,因为它更为紧凑,在F#类库中你能看到很多这样的例子。 注意:本文中的代码均在F# 1.9.4.17版本下编写,在F# CTP 1.9.6.0版本下可能不能通过编译。 F#系列随笔索引页面