软件构造复习（4）

Chapter 3: Data Type and Type Checking

重点：

3.1 Data type in programming languages

类型（type）：一组值以及可以对这些值执行的操作。

变量（variables）：用特定数据类型定义，可存储满足类型约束的值。

基本数据类型（primitve types）以及对象数据类型（object types）：通常前者小写开始，后者大写开始。

基本数据类型只有值没有ID也就代表，可以按照值来区分基本数据类型，而对于对象数据类型，即使值相同也未必相等。

对象类型形成层次结构：object类是所有类的父类；一个类是它所有父类的一个实例。

3.2 Static vs. dynamic data type checking
静态类型语言（statically-typed language）：Java就是一个静态类型语言，会在编译时进行类型检查，所有变量类型须已知，编译器可以判断所有表达式类型。

静态类型检查发生在程序运行前，优点是可在编译阶段发现错误，避免了将错误带入到运行阶段，可提高程序正确性/健壮性。

静态类型检查可以检查出以下错误： 语法错误、类名/函数名错误、参数数目错误、参数类型错误、返回值类型错误。

动态类型语言（dynamically-typed language）：例如Python，在运行阶段进行类型检查，变量类型在运行过程中可以变化。

动态类型检查发生在在代码运行过程中，可以检查出以下错误：非法的参数值、非法的返回值、越界、空指针等。

总体来说，静态检查是关于“类型”的检查，不考虑值；而动态检查是关于“值”的检查。

静态类型检查好于动态好于无检查

3.2 Static vs. dynamic data type checking
静态类型语言（statically-typed language）：Java就是一个静态类型语言，会在编译时进行类型检查，所有变量类型须已知，编译器可以判断所有表达式类型。

静态类型检查发生在程序运行前，优点是可在编译阶段发现错误，避免了将错误带入到运行阶段，可提高程序正确性/健壮性。

静态类型检查可以检查出以下错误： 语法错误、类名/函数名错误、参数数目错误、参数类型错误、返回值类型错误。

动态类型语言（dynamically-typed language）：例如Python，在运行阶段进行类型检查，变量类型在运行过程中可以变化。

动态类型检查发生在在代码运行过程中，可以检查出以下错误：非法的参数值、非法的返回值、越界、空指针等。

总体来说，静态检查是关于“类型”的检查，不考虑值；而动态检查是关于“值”的检查。

静态类型检查好于动态好于无检查（no checking）
StringBuilder是一个可变类，含有删改、删除其某个字符的方法。

3.4 Snapshot diagram（关系快照图）
关系快照图（Snapshot diagrams）：用于描述程序运行时的内部状态，例如栈（包括方法和变量）、堆（存在的对象），便于程序员之间交流、刻画各类变量随时间变化和解释设计思路。

如下图所示，画关系快照图时，对于基本类型的值，直接用箭头指向就可以了，对于对象类型要先圈出来再用箭头指向。

 

不可变对象要用双线椭圆：

 

 

 不可变的引用要用双线箭头：

 

3.5 Complex data types: Arrays and Collections（复杂数据类型）

1. Array类 Array：int [] a = new int[100];

2. List类  List：List list = new ArrayList();

3. Set类 

4. Map类

5. 总结

List、Set和Map作为接口，都定义了类型的工作方式，但不提供实现代码，所以用户可以自行选择不同实现。例如：ArrayList、LinkedList；HashSet；HashMap等。

6. 迭代器（Iterator）
可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象（Iterable）。我们可以使用isinstance()来判断一个对象是否是Iterable对象。而可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器（Iterator）。

迭代器有两个方法，next()方法返回下一个元素，hasNext()可以检查迭代是否结束。

3.6 Useful immutable types
基本类型及其封装对象类型都是不可变的。java集合类（List、Set、Map）的常用实现都是可变的（ArrayList、HashMap等）。

Immutable Wrappers：但是Collections实用类中存在获取这些可变集合的不可修改视图的方法，也就是Collections.unmodifiableList，Collections.unmodifiableSet和Collections.unmodifiableMap。但是这种“不可变”是在运行阶段获得的，编译阶段无法据此进行静态检查。