Глава 1. Введение

В главе 2 описываются грамматики и обозначения, используемые для представления лексических и синтаксических грамматик языка.

Глава 3 описывает лексическую структуру языка программирования Java, которая основана на C и C++. Язык написан в наборе символов Unicode. Он поддерживает написание символов Unicode на системах, которые поддерживают только ASCII.

Глава 4 описывает типы, значения и переменные. Типы подразделяются на примитивные типы и ссылочные типы.

Примитивные типы определяются одинаково на всех машинах и во всех реализациях и представляют собой целые числа со знаком в дополнительном коде, числа с плавающей точкой IEEE 754, тип boolean и тип символа Unicode char. Значения примитивных типов не разделяют состояние.

Ссылочные типы – это типы классов, типы интерфейсов и типы массивов. Ссылочные типы реализуются динамически создаваемыми объектами, которые являются экземплярами классов или массивов. Может существовать множество ссылок на каждый объект. Все объекты (включая массивы) поддерживают методы класса Object, который является (единственным) корнем иерархии классов. Предопределенный класс String поддерживает строки символов Unicode. Существуют классы для обертывания примитивных значений внутри объектов. Во многих случаях обертывание и распаковку выполняет компилятор (в этом случае, обертывание называется боксер, а распаковка – унбоксинг). Классы и интерфейсы могут быть обобщенными, то есть могут быть параметризованы ссылочными типами. Параметризованные типы таких классов и интерфейсов могут затем вызываться со специфическими аргументами типа.

Переменные – это типизированные места хранения. Переменная примитивного типа хранит значение этого примитивного типа. Переменная типа класса может содержать нулевую ссылку или ссылку на объект, который является экземпляром указанного класса или любого подкласса этого класса. Переменная типа интерфейса может содержать нулевую ссылку или ссылку на экземпляр любого класса, реализующего указанный интерфейс. Переменная типа массива может содержать нулевую ссылку или ссылку на массив. Переменная типа класса Object может содержать нулевую ссылку или ссылку на любой объект, будь то экземпляр класса или массив.

Глава 5 описывает преобразования и числовые повышения. Преобразования изменяют тип выражения в момент компиляции и, иногда, значение выражения. Эти преобразования включают преобразования боксер и унбоксинг между примитивными и ссылочными типами. Числовые повышения используются для преобразования операндов числового оператора в общий тип, где может быть выполнена операция. В языке нет лазеек; преобразования ссылочных типов проверяются во время выполнения для обеспечения безопасности типов.

Глава 6 описывает объявления и имена, а также то, как определить, что означают имена (то есть, какое объявление обозначает имя). Язык программирования Java не требует, чтобы классы и интерфейсы или их члены были объявлены перед их использованием. Порядок объявления важен только для локальных переменных, локальных классов, локальных интерфейсов и порядка инициализаторов полей в классе или интерфейсе. Здесь описаны рекомендуемые соглашения об именовании, которые делают программы более читабельными.

Глава 7 описывает структуру программы, которая организована в пакеты. Члены пакета – это классы, интерфейсы и подпакеты. У пакетов и, следовательно, их членов, есть имена в иерархическом пространстве имен; система доменных имен Интернета обычно может использоваться для формирования уникальных имен пакетов. Единицы компиляции содержат объявления классов и интерфейсов, которые являются членами данного пакета, и могут импортировать классы и интерфейсы из других пакетов, чтобы дать им короткие имена.

Пакеты могут быть сгруппированы в модули, которые служат строительными блоками при создании очень больших программ. Объявление модуля указывает, какие другие модули (и, следовательно, пакеты, а следовательно, классы и интерфейсы) необходимы для компиляции и выполнения кода в собственных пакетах.

Язык программирования Java поддерживает ограничения на внешний доступ к членам пакетов, классов и интерфейсов. Члены пакета могут быть доступны только другим членам того же пакета или членам других пакетов того же модуля или членам пакетов в других модулях. Аналогичные ограничения применяются к членам классов и интерфейсов.

Глава 8 описывает классы. Членами классов являются классы, интерфейсы, поля (переменные) и методы. Классовые переменные существуют один раз на класс. Методы класса работают без ссылки на конкретный объект. Экземплярные переменные динамически создаются в объектах, являющихся экземплярами классов. Экземплярные методы вызываются на экземплярах классов; такие экземпляры становятся текущим объектом this во время их выполнения, поддерживая стиль объектно-ориентированного программирования.

Классы поддерживают одиночное наследование, в котором каждый класс имеет единственный суперкласс. Каждый класс наследует члены от своего суперкласса и, в конечном счете, от класса Object. Переменные типа класса могут ссылаться на экземпляр указанного класса или любого подкласса этого класса, что позволяет использовать новые классы с существующими методами полиморфно.

Классы поддерживают конкурентное программирование с методами synchronized. Методы объявляют проверяемые исключения, которые могут возникнуть при их выполнении, что позволяет проверять во время компиляции, чтобы убедиться, что исключительные ситуации обрабатываются. Объекты могут объявлять метод finalize, который будет вызываться перед тем, как объекты будут удалены сборщиком мусора, что позволит объектам очистить свое состояние.

Для простоты язык не имеет разделенных на части объявления "заголовков" и реализации класса, а также разделенных типов и иерархий классов.

Ограниченный тип класса, классы перечислений, поддерживает определение небольших наборов значений и их манипулирование безопасным для типа способом. В отличие от перечислений в других языках, константы перечисления являются объектами и могут иметь свои собственные методы.

Еще один ограниченный тип класса, классы записей, поддерживает компактное выражение простых объектов, которые служат агрегатами значений.

Глава 9 описывает интерфейсы. Членами интерфейсов являются классы, интерфейсы, константные поля и методы. Классы, которые в противном случае не связаны, могут реализовывать один и тот же интерфейс. Переменная типа интерфейса может содержать ссылку на любой объект, реализующий интерфейс.

Классы и интерфейсы поддерживают множественное наследование от интерфейсов. Класс, реализующий один или несколько интерфейсов, может наследовать экземплярные методы как от своего суперкласса, так и от своих суперинтерфейсов.

Аннотации являются метаданными, которые могут применяться к объявлениям в программе, а также к использованию типов в объявлениях и выражениях. Форма аннотации определяется интерфейсом аннотации, специализированным типом интерфейса. Аннотации не могут каким-либо образом влиять на семантику программ на языке программирования Java. Однако они предоставляют полезный ввод для различных инструментов.

Глава 10 описывает массивы. Доступ к массивам включает проверку границ. Массивы являются динамически создаваемыми объектами и могут быть присвоены переменным типа Object. Язык поддерживает массивы массивов, а не многомерные массивы.

Глава 11 описывает исключения, которые не возобновляются и полностью интегрированы в семантику языка и механизмы параллельности. Существует три типа исключений: проверяемые исключения, исключения времени выполнения и ошибки. Компилятор гарантирует, что проверяемые исключения обрабатываются должным образом, требуя, чтобы метод или конструктор мог привести к проверяемому исключению только в том случае, если метод или конструктор его объявляет. Это обеспечивает проверку во время компиляции наличия обработчиков исключений и помогает программировать большие программы. Большинство определяемых пользователем исключений должны быть проверяемыми исключениями. Недопустимые операции в программе, обнаруженные виртуальной машиной Java, приводят к исключениям времени выполнения, таким как NullPointerException. Ошибки возникают из-за сбоев, обнаруженных виртуальной машиной Java, таких как OutOfMemoryError. Большинство простых программ не пытаются обработать ошибки.

Глава 12 описывает действия, происходящие во время выполнения программы. Программа обычно хранится в виде бинарных файлов, представляющих скомпилированные классы и интерфейсы. Эти бинарные файлы могут загружаться в виртуальную машину Java, связываться с другими классами и интерфейсами и инициализироваться.

После инициализации можно использовать методы и переменные класса. Некоторые классы могут быть созданы для создания новых объектов типа класса. Объекты, являющиеся экземплярами класса, также содержат экземпляр каждого суперкласса класса, а создание объекта включает рекурсивное создание этих экземпляров суперклассов.

Когда на объект больше нет ссылок, он может быть возвращён сборщиком мусора. Если объект объявляет финализатор, финализатор выполняется до того, как объект будет возвращён, чтобы дать объекту последний шанс очистить ресурсы, которые в противном случае не были бы освобождены. Когда класс больше не нужен, он может быть загружен.

Глава 13 описывает бинарную совместимость, определяя влияние изменений в классах и интерфейсах на другие классы и интерфейсы, использующие изменённые классы и интерфейсы, но не перекомпилированные. Эти соображения представляют интерес для разработчиков классов и интерфейсов, которые должны широко распространяться, в непрерывной серии версий, часто через Интернет. Хорошие среды разработки программ автоматически перекомпилируют зависимый код всякий раз, когда класс или интерфейс изменяется, поэтому большинство программистов не должны беспокоиться об этих деталях.

Глава 14 описывает блоки и операторы, основанные на C и C++. В языке нет оператора goto, но есть помеченные break и continue операторы. В отличие от C, язык программирования Java требует boolean (или Boolean) выражений в операторах управления потоком и не преобразует типы в boolean неявно (за исключением унбоксинга), с надеждой поймать больше ошибок во время компиляции. Оператор synchronized обеспечивает базовый мониторинг блокировки на уровне объектов. Оператор try может включать клаузы catch и finally для защиты от нелокальных передач управления. Глава 14 также описывает шаблоны, которые используются внутри операторов (и выражений) для условного объявления и инициализации локальных переменных.

Глава 15 описывает выражения. В этом документе полностью определен (явный) порядок оценки выражений для повышения детерминизма и портативности. Перегруженные методы и конструкторы разрешаются во время компиляции, выбирая наиболее специфический метод или конструктор из тех, которые применимы.

Глава 16 описывает точный способ, которым язык гарантирует, что локальные переменные определены до использования. Хотя все остальные переменные автоматически инициализируются по умолчанию, язык программирования Java не инициализирует автоматически локальные переменные, чтобы избежать маскирования ошибок программирования.

Глава 17 описывает семантику потоков и блокировок, которые основаны на основанной на мониторах конкуренции, первоначально представленной в языке программирования Mesa. Язык программирования Java определяет модель памяти для многопроцессорных систем с общей памятью, которая поддерживает реализации с высокой производительностью.

Глава 18 описывает различные алгоритмы вывода типов, используемые для проверки применимости обобщенных методов и вывода типов в вызове обобщенного метода.

Глава 19 представляет синтаксическую грамматику языка.

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < args.length; i++)
            System.out.print(i == 0 ? args[i] : " " + args[i]);
        System.out.println();
    }
}

javac Test.java
java Test Hello, world.

Hello, world.