Java语言精粹之二：类型系统

Java是一门面向对象的语言，其中每个对象都是通过类型来创建的，而这些类型是由类和类所实现的接口决定的。实际上一个对象是多个类型的实例，于是有了多态类型系统的概念。

定义类型有三种方式：
1、 类：定义了对象内部的数据结构和一组操作数据的方法。类可以继承其他类，从而形成一棵树，树的根节点是Object。
2、 接口：声明了一组方法，描述自己能干什么。一个类可以实现多个接口。
3、 抽象类：介于类和接口之间，即可以像类一样定义数据结构和方法，也可以像接口一个仅声明一个方法。一个类只能继承一个抽象类。
只有类才可以实例化。

从历史上看，计算机语言引入类型系统，是为了让编译器（1）能确认相关对象需要分配多少空间。而在Java中类型系统有三个作用：
1、 确定分配多少空间（只有类才需要，因为只有类才能实例化）
2、 描述方法的参数、返回值、异常
3、 对方法的传入参数、传出返回值、声明异常做编译时检查
正是由于第三点，我们说Java是类型安全的。
注1：个人认为是运行时确定对象需要分配多少空间

接口提供了一种将抽象与实现分离的方式。抽象是指我（1）能干什么，实现是指我怎么干的。对于类库的使用者，只需要关注这个类库能干嘛，即它提供的接口，而不需要关系它是怎么实现这个功能的。举个例子，比如你向领导汇报工作，只需要告诉他你做了什么，接下来要做什么，而不需要告诉他每件事是怎么做的。当我们设计接口的时候需要注意，接口传递给人们的语义不能和具体的实现相关。由于接口和类的分离，使得我们可以分开考虑抽象的设计和类的实现，让我们的设计更加优良。
注1：指定类型的对象

而类就是指接口的实现，通常我们需要从接口中获得一些信息、数据，而这些都要由实现类来提供。那么类如何提供数据呢？要么自己有一份，要么从别的地方获取。也就是说类中可以定义一套相关的数据，方法就是操作这些数据，以返回给用户需要的结果；类也可以从父类中获取一些行为（继承），或者从其他类中获取一些行为（持有）来计算用户需要的结果。

Java类型系统中隐含的问题：

interface A {
  void hello();
}

interface B{
  void hello();
}

class C implements A, B {
  public void hello() {
    print(“hello world”);
  }
}

实现类C无法为接口A,B的hello()方法提供不同的实现。但是在实际开发中，只要你的方法命名注意的话，这种错误出现的概率基本为0。

Java类型系统中真实的问题：
首先区分一个概念，对象的编译时类型和运行时类型。
编译时类型：对象的全限定名
运行时类型：对象的类加载器 + 对象的编译时类型

由于类加载器的引入，一些看似正确的代码也会出错了，比如：
TypeA type = (TypeA) factory.createTypeA();
在运行时抛出ClassCastException异常。
其原因是factory在创建TypeA的时候使用了自定义的类加载器，而TypeA type中定义的TypeA是由系统类加载器加载的，自定义的类加载器在加载TypeA又不会委托给系统类加载器，于是：
TypeA type中TypeA的运行时类型为：SystemClassLoader + TypeA
factory.createTypeA() 中TypeA的运行时类型为：MyClassLoader + TypeA
两种类型不同，所以抛出ClassCastException异常。

作者思路：
1、 描述Java类型系统的组成：类，接口，抽象类，指出Java类型和其他语言的区别
2、 描述以前人们对接口的误解，强调接口的重要性
3、 对比类和接口，给出一个良好的设计准则
4、 描述类型系统潜在的问题和真实的问题