03、Java 与 C++

一、联系

1、面向对象编程(OOP)


  • 两者均支持 封装、继承、多态 等面向对象特性。
  • 使用类(class)和对象(object)组织代码,提升模块化和可维护性。

2、语法相似性


  • 基础语法(如:变量声明、循环、条件语句)高度相似,便于开发者跨语言迁移。
  • 示例:
// Java
for (int i = 0; i < 10; i++) { ... }
// C++
for (int i = 0; i < 10; i++) { ... }

3、标准库支持


  • 均提供丰富的标准库
    • 如: Java 的 java.util 和 C++ 的 STL(标准模板库)。

4、Java 语言的底层一大部分基于 C++ 实现的


  • HotSpot JVM 是使用 C++ 开发的。
    • JVM 执行引擎中**内存管理、垃圾回收、即时编译等操作。这些功能需要直接与操作系统**交互。
  • Java 核心类库的**本地代码**用 C/C++ 实现。
  • Java 标准库(如:java.util, java.lang)大多用 Java 编写。
    • 部分功能依赖**本地方法(Native Methods)(如:文件 I/O、网络操作、线程调度**等),
    • 这些**本地方法**通过 JNI(Java Native Interface) 调用,通常用 C/C++ 实现。

二、核心区别

1、内存管理


特性JavaC++
内存管理自动垃圾回收(GC),无需手动释放内存。1、手动管理内存(new / delete)。
2、使用智能指针(unique_ptr, shared_ptr)。
内存安全避免野指针和内存泄漏,但可能因 GC 暂停。灵活但易出错(如:内存泄漏、悬垂指针)。

// Java:自动回收
Object obj = new Object(); // JVM 自动管理

// C++:手动管理
int* ptr = new int(10); 
delete ptr; // 需手动释放

2、平台依赖性


特性JavaC++
编译与运行编译为字节码(.class),由 JVM 解释执行。直接编译为平台相关机器码
跨平台能力“一次编写,到处运行”(依赖 JVM)。需针对不同平台重新编译

3、性能


特性JavaC++
执行速度通过 JIT 优化接近原生速度,但仍有 JVM 开销。直接编译为机器码,通常性能更高。
资源控制受限于 JVM 的内存和线程模型。直接操作硬件资源(如:内存、线程)。

4、语言特性


特性JavaC++
多重继承仅支持接口(interface)的多重继承。支持类的多重继承(可能引发菱形问题)。
指针操作无显式指针,使用引用(安全但受限)。支持指针和引用(灵活但风险高)。
泛型实现类型擦除(运行时无泛型信息)。模板(编译时展开,支持元编程)。
异常处理强制处理检查异常(checked exceptions)。异常可选,依赖 RAII 管理资源。
  • 多继承示例
// Java:接口多重继承
interface A {}
interface B {}
class C implements A, B {}
// C++:类多重继承
class A {};
class B {};
class C : public A, public B {};

5、多线程与并发


特性JavaC++
原生支持语言层面支持(Thread、synchronized)。C++11 后支持(std::thread、std::mutex)。
高级工具java.util.concurrent包提供线程池、并发集合。依赖第三方库(如 Intel TBB)或标准库扩展。

6、应用领域


领域JavaC++
典型场景Web 后端、Android 开发、大数据(Hadoop)游戏引擎(Unreal)、操作系统、高频交易、嵌入式系统。
生态优势庞大的企业级框架和跨平台能力。高性能计算和底层系统开发。

三、总结


1、语言的选择

  • 选择 Java
    • 适合需要快速开发、跨平台兼容性、自动内存管理的场景(如:企业应用、移动开发)。
  • 选择 C++
    • 适合对性能要求极高、需直接操作硬件或资源的场景(如:游戏引擎、系统编程)。

2、C++ 和 Java 之间的区别

AspectC++Java
Platform-independent
(平台独立性)
C++ is platform-dependent.
依赖于平台
Java is platform-independent.
不依赖与平台
Used for
(用于)
C++ is mainly used for system programming.
主要用于系统编程
Java is mainly used for application programming. It is widely used in window, web-based, enterprise, and mobile applications.
主要用于**应用程序编程**。它广泛用于 Windows、基于 Web、企业和移动应用程序。
Design Goal
(设计目标)
C++ was designed for systems and applications programming. It was an extension of C programming language.
C++ 专为系统应用程序编程而设计。它是 C 编程语言的扩展。
Java was designed and created as an interpreter for printing systems but later extended as a support network computing. It was designed with a goal of being easy to use and accessible to a broader audience.
Java 是作为打印系统的解释器设计和创建的,但后来扩展为支持网络计算。
它的设计目标易于使用并为更广泛的受众提供服务。
GotoC++ supports the goto statement.
C++ 支持 goto 语句。
Java does not support the goto statement.
Java 不支持 goto 语句。
Multiple inheritance
(多重继承)
C++ supports multiple inheritance.Java does not support multiple inheritance through class. It can be achieved by interfaces in Java.
Java 不支持通过 class 进行多重继承。它可以通过 Java 中的接口来实现。
Operator Overloading
(运算符重载)
C++ supports operator overloading
.
Java doesn’t support operator overloading.
Java 不支持运算符重载
PointersC++ supports pointers. We can write pointer program in C++.
C++ 支持指针。我们可以用 C++ 编写指针程序。
Java supports pointer internally. However, we cannot write the pointer program in java. It means Java has restricted pointer support in Java.
Java 内部支持指针。但是,我们不能用 java 编写指针程序。这意味着 Java 在 Java 中限制了指针支持。
Compiler and InterpreterC++ uses compiler only. C++ is compiled and run using the compiler which converts source code into machine code so, C++ is platform dependent.
C++ 仅使用编译器。C++ 是使用编译器编译和运行的,编译器将源代码转换为机器代码,因此 C++ 依赖于平台。
Java uses compiler and interpreter both. Java source code is converted into bytecode at compilation time. The interpreter executes this bytecode at runtime and produces output. Java is interpreted that is why it is platform independent.
Java 同时使用编译器和解释器。Java 源代码在编译时转换为字节码。解释器在运行时执行此字节码并生成输出。Java 是解释的,这就是它与平台无关的原因。
Call by Value and Call by referenceC++ supports both call by value and call by reference.
C++ 支持按值调用和按引用调用。
Java supports call by value only. There is no call by reference in Java.
Java 仅支持按值调用。Java 中没有按引用调用。
Structure and UnionC++ supports structures and unions.
C++ 支持结构和联合。
Java does not support structures and unions.
Java 不支持结构和联合。
Thread SupportC++ does not have built-in support for threads. It relies on third-party libraries for thread support.
C++ 没有对线程的内置支持。它依赖于第三方库来支持线程。
Java has built-in thread support.
Java 具有内置的线程支持。
Documentation commentC++ does not support documentation comment.
C++ 不支持文档注释。
Java supports documentation comment (/** … /) to create documentation for Java source code.
Java 支持文档注释 (/* … */) 为 Java 源代码创建文档。
Virtual KeywordC++ supports virtual keyword so that we can decide whether or not override a function.
C++ 支持 virtual 关键字,因此我们可以决定是否覆盖函数。
Java has no virtual keyword. We can override all non-static methods by default. In other words, non-static methods are virtual by default.
Java 没有 virtual 关键字。默认情况下,我们可以覆盖所有非静态方法。换句话说,默认情况下,非静态方法是虚拟的。
Unsigned Right shift >>>C++ does not support >>> operator.
C++ 不支持 >>> 运算符。
Java supports unsigned right shift >>> operator that fills zero at the top for the negative numbers. For positive numbers, it works same like >> operator.
Java 支持无符号右移 >>> 运算符,该运算符在顶部为负数填充零。对于正数,它的工作方式与 >> 运算符相同。
Inheritance TreeC++ creates a new inheritance tree always.
C++ 始终创建新的继承树。
Java uses a single inheritance tree always because all classes are the child of Object class in Java. The object class is the root of the inheritance tree in Java.
Java 始终使用单个继承树,因为所有类都是 Java 中 Object 类的子类。Object 类是 Java 中继承树的根。
HardwareC++ is nearer to hardware.
C++ 更接近硬件。
Java is not so interactive with hardware.
Java 与硬件的交互性不强。
Object-orientedC++ is an object-oriented language. However, in C language, single root hierarchy is not possible.
C++ 是一种面向对象的语言。但是,在 C 语言中,单根层次结构是不可能的。
Java is also an object-oriented
language. However, everything (except fundamental types) is an object in Java. It is a single root hierarchy as everything gets derived from java.lang.Object.
Java 也是一种面向对象的语言。但是,所有内容(基本类型除外)都是 Java 中的对象。它是一个单一的根层次结构,因为所有内容都派生自 java.lang.Object。
Memory ManagementManual memory management using new and delete keywords.
使用 new 和 delete 关键字进行手动内存管理。
Automatic memory management through garbage collection.
通过垃圾回收实现自动内存管理。
Exception HandlingSupports try, throw, and catch for exception handling.
支持 try、throw 和 catch 进行异常处理。
Exception handling using try, throw, and catch as well.
使用 try、throw 和 catch 进行异常处理。
Standard LibraryStandard Template Library (STL) for data structures and algorithms.
用于数据结构和算法的标准模板库 (STL)。
Java Standard Edition (SE) library for various utilities and functionality.
Java标准版(SE)库提供了各种实用工具和功能。
App DevelopmentCommonly used for desktop applications.
通常用于桌面应用程序。
Widely used for web, enterprise, and mobile applications.
广泛用于 Web、企业和移动应用程序。
Runtime EnvironmentCloser to the machine, may have better performance.
离机器越近,可能会有更好的性能。
Java Virtual Machine (JVM) provides a layer of abstraction, sacrificing some performance for portability.
Java 虚拟机 (JVM) 提供了一个抽象层,为了可移植性牺牲了一些性能。
Garbage CollectionManual memory management, no built-in garbage collection.
手动内存管理,无内置垃圾回收。
Automatic garbage collection to manage memory.
自动垃圾回收以管理内存。
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