冒號課堂
6.2平臺語言——先搭臺后唱戲
大巧在所不為，大智在所不慮 ——《荀子·天論篇》
關鍵詞：平臺語言, Java,C#,C++
摘要：簡談Java和C#
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· Java的目的是讓一種語言在多種平臺上運行，而C# 的目的是讓多種語言在一種平臺上運行
· 兩個平臺語言（Java和C#），一個重在語言，讓語言向平臺擴散；一個重在平臺，讓平臺來凝聚語言
· C++提供了一馬平川的大路，也提供了陷阱密布的小道；Java則在大路上鋪設水泥，同時封鎖了捷徑小道；C#同樣填平了大路上的坑坑洼洼，但把一些小道上“此路不通”的牌子悄悄換成了“此路危險”
？提問
- 在C++的基礎上，Java 與C#作了哪些改進？
- Java與C#在設計理念上有何不同？
- Java與C#是如何互相借鑒的？
- Java與C#為什么擅長企業應用開發？它們能作系統開發語言嗎？
：講解
逗號提出：“現在應該到了Java時間吧。”
冒號順水推舟：“下面談論的重心從剛才的系統語言轉到平臺語言——Java和C#。”
問號聽得一頭霧水：“平臺語言？Java不是平臺無關的語言嗎？”
“平臺的意義很廣，可以是硬件平臺，可以是軟件平臺，也可以是二者的結合。”冒號解釋道，“你說的‘平臺’主要指硬件和操作系統平臺，而我說的‘平臺’指的是運行環境平臺。當然這兩種平臺是密不可分的，Java與C#之所以能獨立于前一種平臺，正因為它們自帶了后一種平臺。具體地說，Java運行于以Java Virtual Machine（JVM） 為核心的Java平臺，而C#運行于以Common Language Runtime（CLR）為核心的.NET平臺。”
句號打了個比方：“這就好比在不同的山路上鋪設相同的瀝青，車子跑到哪兒都沒區別了。”
“是這么個理兒。”冒號表示同意，“從傳承的角度看，二者皆為基于C++之上的改進，剔除了其中易于出錯或不易掌握的語法特征。我們先來看看它們區別于C++的共同之處。首先，二者均編譯成與機器無關的托管碼（managed code）或稱字節碼（bytecode），運行于虛擬機（virtual machine）之上。其次，禁用或限用指針并支持自動垃圾回收，由此極大地解放了程序員的生產力。起初這種做法并不是沒有爭議的，但隨著機器性能的提高以及軟件規模的擴大，對軟件的健壯性、安全性和生產率的要求超過了對運行效率的要求，屏蔽指針和自動內存管理逐漸得到認同。盡管如此，指針運算和手動內存管理對于系統軟件和在性能、實時性方面要求極高的軟件還是必不可少的。因為這個原因，C#還是留了一手：允許標有修飾符unsafe的代碼包含指針操作。”
引號較起真來：“這是否意味著C#也能作為系統語言呢？”
“或許吧。”冒號淡淡地說，“C#的胃口很大，上管天、下管地、中間還要管空氣。企業級應用和桌面應用自不必說，底層應用也不放過。早在2003年，微軟研究院就開始了用C#開發的名為Singularity的操作系統研究項目，另外還有SharpOS、Cosmos等開源操作系統。雖然它們目前僅用于研究，但不難看出C#的勃勃野心。說起來這也不新鮮，1998年Sun就搞了個針對嵌入式系統的JavaOS，可惜沒能成功，為Java ME所取代。”
輪到嘆號糊涂了：“剛才還說Java和C#是平臺語言，怎么又同C和C++一樣當系統語言來用了呢？”
冒號釋疑：“Java可通過JNI調用C、C++等程序；C#可通過P/Invoke訪問系統API，加之保留了指針操作，用于系統編程更加方便。其實一種語言勝任多種領域并不難，難的是在每個領域都獨占鰲頭。可問題是，有誰不樂見自己支持的語言被廣泛應用呢？無論是微軟還是Sun，他們都會竭盡所能地將自己的語言擴張到每個角落。程序員作為語言的用戶，雖然很多時候并沒有選擇語言的權力，但心中要有桿秤，可不要輕易被商家的廣告迷惑啊。”
逗號不無自嘲地說：“秤倒是有一桿，就是不太準啊！”
有人“噗哧”笑出聲來。
“多學習、多實踐、多體悟，秤的精度自然會提高。” 冒號鼓勵道，“如果自己沒有足夠的鑒別商品能力，建議從商家的競爭對手那里獲取真實的信息。要看Java的優點，不要聽Sun的一面之詞，可以看看微軟的C#模仿了Java的哪些特征，因為模仿是最高的贊揚；要看Java的缺點，可以看看C#擯棄了Java的哪些特征，可以聽聽微軟對Java的批判——雖然可能過激，但一般也不會太離譜。此法同樣適用于包括C#在內的其他語言。”
句號有所感慨：“這既是程序員之幸——語言之間可以互相取長補短，共同進步；也是程序員之不幸——往往不得不在眾多語言中作艱難選擇，或者多花精力學更多的語言。”
冒號一邊點頭一邊接著說：“下面繼續看看Java與C#的共性。借著剛才的話題，我們來看看C#與Java是如何互相學習的。”
引號舉手插問：“C#到底更接近C++還是Java？”
“這是個有趣的問題。不妨這么說：C#看起來像C++，用起來像Java。C#借鑒了包括Java、C++、Delphi等在內的語言特征，其中Java的影響最大，但由于微軟與Sun在Visual J++上的過節，寧愿強調與C++的關系而淡化與Java的關系。C#的設計者Hejlsberg以前是Delphi和Visual J++的架構師，在一次訪談中首先聲明C#不是Java的克隆，但從此話本身和他本人的背景都暗示了與Java千絲萬縷的聯系。例如，C#采用了大量與Java相同或相似功用卻不同拼寫的關鍵字。”冒號投影出一張表格——
Java
|
super
|
import
|
package
|
synchronized
|
instanceof
|
deprecated
|
final
|
native
|
boolean
|
C#
|
base
|
using
|
namespace
|
lock
|
is
|
obsolete
|
sealed
|
extern
|
bool
|
“這是Java與C#關鍵字的不完全對照表。中立地看，C#的關鍵字似乎更簡明，但明顯避嫌的意義大過改進的意義。關鍵字只是一個縮影，那么C#究竟從Java那里學到了什么，相比于C++又有什么優勢或特點呢？”冒號切換了幻燈片——
更加安全——限用或禁用指針；檢查字符串和數組的邊界；增加類型安全；禁用未初始化的變量；增加了對資源的安全管理；
更加簡單——自動垃圾回收；廢除了頭文件和宏（macro）；支持接口（interface）；廢除多繼承以及非公開繼承；摒棄了C++中一些生僻、難用的語法；
更加中性——編譯成機器無關代碼；運行于統一平臺；
更加OO——不支持全局變量和自由函數；所有的類都可上溯到Object類；對象一般通過new分配在堆（heap）上；
更加豐富——支持自省（reflection）；支持并發編程；提供圖形界面、網絡編程、數據庫、XML等API；
更加標準——更好的Unicode支持；支持注釋性文檔；類或方法可以被廢棄（deprecated）；
問號就勢而問：“Java向C#又借鑒了什么呢？”
冒號答道：“在Java1.5的增強特征中，有不少C#的影子。如增強版的for循環；可變長參數（varargs）；自動裝箱（autoboxing）；類型安全的枚舉（typesafe enum）等等。此外，支持元數據的的注釋（annotation）與C#的特性（attribute）大同小異，C#從Delphi中引入的屬性（property）也出現在Java 7的提案中。”
逗號雙手一攤：“這么多相同之處，不如合并算了。”
“很傻很天真的想法。等它們合并了，估計世界也大同了。”冒號笑言，“它們之間的差別也不容忽視。C#重新撿起了C++中被Java拋棄的一些特征，可謂是對C++的否定之否定——除了支持引用類型（reference type）外，還支持值類型（value type）[1]；除了按值傳遞（pass-by-value）外，還可按引用傳遞（pass-by-reference）；支持操作符重載（operator overloading）；在一定條件下保留指針和指針運算；所有的方法默認是非虛的（non-virtual）；訪問權限默認是私有的（private）；將關鍵字‘extends’和‘implements’統一為‘：’；支持預處理指令（preprocessor directive）等等。公允地說，這些大都為明智之舉。”
引號追問：“C#有什么獨到之處嗎？”
“C#并非一味地效仿其他語言，也有創新之舉。曾在Visual J++中加入的委托（delegate）和相關的事件（event），如今可以堂而皇之地用在C#上，再不用擔心被Sun告了。”冒號語帶調侃，“C#還是第一個支持組件導向（Component-Oriented）的C族語言。除此之外，C#支持索引器（indexer）、版本控制（versioning）、XML注釋、特色指令如#region、特色關鍵字如checked、yield等等。還有一點不得不提，C#對函數式編程的支持力度逐漸加大：1.0的delegate可作為頭等函數（first-class function），2.0的匿名delegate可作為閉包，3.0又引入了λ表達式，幾乎可號稱函數式語言了。及至C#4.0，進一步向動態語言靠攏，將引入關鍵字dynamic以支持動態類型和動態操作。”
嘆號眉頭微蹙：“聽起來C# 比Java復雜多了，好像大雜燴。”
“當初Java對C++的改革的一個重要原則是：讓語言變得簡單而有親和力，降低程序員門檻，提高軟件生產效率。但如今Java已經不那么簡單了，C#則更復雜，在某些方面較之C++也不遑多讓。” 冒號語調轉強，“以前人們試圖在語言的威力（power）和生產率（productivity）中尋求最佳平衡點，現在似乎更想魚與熊掌兼得。”
問號再次提問：“Java與C# 最大的區別是什么？”
“雖然同為平臺語言，二者的設計理念還是有所不同的。Java的目的是讓一種語言在多種平臺上運行，而C# 的目的是讓多種語言在一種平臺上運行。”冒號鐘愛這種具有對稱美的對比，“雖然理論上以C#為核心的.NET平臺可以用在任何操作系統上，但千萬不要指望微軟會心甘情愿地提供Windows之外的實現，原因不言自明。而Sun的Solaris無法與Windows抗衡，最大的王牌就是Java語言，當然會致力于跨平臺和面向Internet的應用，對桌面應用的投入相對較少。因此兩個平臺語言，一個重在語言，讓語言向平臺擴散；一個重在平臺，讓平臺來凝聚語言。在此并不想對兩公司的商業策略評頭論足，而是認為了解這種背景會對理解語言特征及其發展趨勢有所裨益。編程語言絕非象牙塔中之物，實乃技術和商業合力推動的結果。”
逗號拖著怪腔：“原來如彼！”
眾人大笑。
句號深思后問道：“可不可以這么理解：如果開發僅限于Windows平臺的應用，C#是更好的選擇，它一方面與Windows系統存在天然的紐帶，另一方面可有效地利用.NET的包括ASP.NET、VB.NET、ADO.NET、WinForms等在內的各種軟件資源；如果開發不限于Windows的企業應用，則選擇Java更合適？”
冒號微微頷首：“有一定道理，平臺的確是語言選擇的一個考慮因素。不過說起可利用的軟件資源，Java毫不遜色。除了形形色色的框架外，與動態語言如Groovy、Scala、Ruby、Python等也能嚴絲合縫。作為平臺語言，Java和C#均有極為豐富的資源和極強的整合能力，背后又有大公司不遺余力的支持和推廣，理所當然地成為大型企業應用的主流選擇。”冒號匆匆作結，“關于Java與C#的比較暫時談到這里[2]，由于時間關系，我們不可能面面俱到，難免掛一漏萬。許多概念術語只是點到為止，具體細節留待以后展開，暫且按下不表。總而言之，每種語言都為解決問題提供了一定的途經，C++、Java和C#的不同之處在于：C++提供了一馬平川的大路，也提供了陷阱密布的小道；Java則在大路上鋪設水泥，同時封鎖了捷徑小道；C#同樣填平了大路上的坑坑洼洼，但把一些小道上‘此路不通’的牌子悄悄換成了‘此路危險’。”
，插語
[1] C#保留了C++中的struct關鍵字作為值類型，以區別于class所代表的引用類型。
[2] 參考文獻【3】對Java和C#進行了非常詳盡的比較。
。總結
- 相比C++，Java與C#更加安全（限用指針、數組邊界檢查、類型安全、資源管理等）、簡單（自動垃圾回收、廢除多繼承和頭文件等）、中性（編譯成機器無關的字節碼，運行于虛擬機）、OO（無全局變量和函數等）、豐富（支持自省和并發編程、更完備的API等）、標準（注釋性文檔、更好的Unicode支持等）。
- Java的目的是讓一種語言在多種平臺上運行，而C# 的目的是讓多種語言在一種平臺上運行。Java重在語言，讓語言向平臺擴散；C#重在平臺，讓平臺來凝聚語言。
- 雖然系統開發并非Java與C#的禁區，它們更多地還是用于企業級應用開發。豐富的資源、強大的整合能力和巨頭公司的鼎力支持是它們得天獨厚的優勢。
- 編程語言的發展是技術和商業合力推動的結果。
“”參考
[1] Jesse Liberty．Programming C#, 2nd ed.．Sebastopol, CA：O'Reilly，2002
[2] Mads Torgersen．New features in C# 4.0．http://code.msdn.microsoft.com/csharpfuture/Release/ProjectReleases.aspx?ReleaseId=1686
[3] Dare Obasanjo．A COMPARISON OF MICROSOFT'S C# PROGRAMMING LANGUAGE TO SUN MICROSYSTEMS' JAVA PROGRAMMING LANGUAGE．
http://www.25hoursaday.com/CsharpVsJava.html