《网络编程技术》讲义

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1、《网络编程技术》讲义南华大学计算机科学与技术学院第1章Java系统环境概述1.1编程语言的发展自从1946年第一台电子计算机问世以来，人们一直在探索着自然语言与计算机语言之间的映射问题。我们知道，人类的任何思维活动都是借助于人们所熟悉的某种自然语言进行的。若希望借助计算机完成人类的一种思维活动，就需要把用自然语言表达的东西转换成计算机能够理解和执行的形式语言，这便是编程语言或程序设计语言。毫无疑问，电子计算机毕竟是一种机器，它能够理解和执行的编程语言和自然语言之间存在着较大的差距，这种差距被人们称作“语言的鸿沟”。这一鸿沟虽不可彻底消除，但可以使其逐渐变窄。事实上，从计算机问世至今，各种编程

2、语言的发展变迁，其目的就是为了缩小这一鸿沟。图1.1引自邵维忠、杨芙清的《面向对象的系统分析》，笔者稍作修改，该图展示了从机器语言发展到面向对象的语言使“语言的鸿沟”逐渐缩小的情形。客观事物(问题域)计算机(硬件)语言的鸿沟自然语言 面向对象的语言非OO的高级语言汇编语言机器语言图1语言发展使鸿沟变浅1.1.1机器语言电子计算机是一种机器，这种机器主要由电子元器件构成。对于电子元器件来说，最容易表达的是电流的通/断，或电位的高/低两种状态。因此，在电子计算机问世之初，人们首先想到的是用“0”和“1”两种符号来代表电路的通和断两种状态，这便是最早的编程语言——机器语言。机器语言是计算机能够理解

3、并直接执行的惟一语言。整个语言只包含“0”和“1”两种符号。用机器语言编写的程序，无论是它的指令、数据还是其存储地址，都是由二进制的“0”和“1”组成的。这种语言离计算机最近，机器能够直接执行它。然而，由“0”和“1”组成的二进制串没有丝毫的形象意义，因此，它离人类的思维最远，“语言的鸿沟”最宽。所以，用机器语言编写程序的效率最低，并且在编写程序时很容易发生错误。1.1.2汇编语言为了克服机器语言的缺陷，人们设想用一些易于理解和记忆的符号来代替二进制码，这便是汇编语言。由于汇编语言用符号构成程序，而这些符号表示指令、数据、寄存器、地址等物理概念，因而，使用汇编语言编程在适合人类形象思维的道路

4、上前进了一步。但是，使用汇编语言编写程序时，编程人员依然需要考虑寄存器等大量的机器细节，即汇编语言仍然是一种与具体机器硬件有关的语言，是一种面向机器的语言，因此，人们也把它称为符号化的机器语言。1.1.3高级语言由于机器语言和汇编语言都离不开具体的机器指令系统，用它们编程时要求程序员必须熟悉所用计算机的硬件特性，因而，用它们编写程序的技术复杂、效率不高，且可维护性和可移植性都很差。为了从根本上摆脱语言对机器的依附，人们经过多年的潜心研究，终于在1956年推出了一种与具体机器指令系统无关、表达方式接近自然语言的计算机语言——FORTRAN语言。在FORTRAN语言程序中，采用了具有一定涵义的数

5、据命名和人们容易理解的执行语句，屏蔽了机器细节，使得人们在书写和阅读程序时可以联系到程序所描述的具体事物。所以，人们把这种“与具体机器指令系统无关，表达方式接近自然语言”的计算机语言称为高级语言。高级语言的出现是编程语言发展史上的一大进步，缩小了编程语言与自然语言之间的鸿沟。此后，高级语言进一步向体现客观事物的结构和逻辑涵义的方向发展。结构化数据、结构化语句、数据抽象、过程抽象等概念相继提出。以1971年推出的PASCAL为典型代表的结构化程序设计语言，进一步缩小了编程语言和自然语言的距离。在此后的十几年中，结构化程序设计进一步发展成为一门方法学。在20世纪70年代到80年代，各种结构化程序

6、设计语言及方法非常流行，成为当时软件开发设计领域的主流技术。在结构化程序设计中，把程序概括为如下的公式：程序=数据结构+算法其中，数据结构是指利用计算机的离散逻辑来量化表达需要解决的问题，而算法则研究如何高效而快捷地组织解决问题的具体过程。可见，以结构化程序设计为代表的高级语言是一种面向数据/过程的程序设计语言，人们把这类语言也称为面向过程的语言。面向过程的语言可以精确地用计算机所理解的逻辑来描述和表达待解问题的具体解决过程。然而，它把数据和过程分离为相互独立的实体，使程序中的数据和操作不能有效地组织成与问题域中的具体事物相对应的程序成分，所以它很难把一个具有多种相互关系的复杂事物表述清楚。

7、程序员在编写算法时，必须时刻考虑所要处理问题的数据结构，如果数据结构发生了轻微的变化，处理这些数据的算法也要做相应的修改，甚至完全重写，否则这个算法就不可再用。因而，用这种程序设计方法编写的软件，其重用性较差。为了较好地解决软件的重用性问题，使数据与程序始终保持相容，人们又提出了面向对象的程序设计方法。1.1.4面向对象的语言面向对象的编程语言(Object-OrientedProgrammingLangua