Java二进制兼容性原理

核心提示：一、概述 现在的软件越来越依靠于不同厂商、作者开发的共享组件，组件治理也变得越来越重要，Java二进制兼容性原理，在这方面，一个极其重要的问题是类的不同版本的二进制兼容性，前提是该类要求的名称、域都存在，且类型一致，即一个类改变时，新版的类是否可以直接替换原来的类

　　一、概述

　　现在的软件越来越依靠于不同厂商、作者开发的共享组件，组件治理也变得越来越重要。在这方面，一个极其重要的问题是类的不同版本的二进制兼容性，即一个类改变时，新版的类是否可以直接替换原来的类，却不至于损坏其他由不同厂商/作者开发的依靠于该类的组件？

　　java二进制兼容性概念的主要目标是推动Internet上软件的广泛重用，同时它还避免了大多数C++环境面临的基础类脆弱性问题——例如，在C++中，对域（数据成员或实例变量）的访问被编译成相对于对象起始位置的偏移量，在编译时就确定，假如类加入了新的域并重新编译，偏移量随之改变，原先编译的使用老版本类的代码就不能正常执行；虚拟方法调用也存在同样的问题。

　　C++环境通常采用重新编译所有引用了被修改类的代码来解决问题。在Java中，少量开发环境也采用了同样的策略，但这种策略存在诸多限制。例如，假设有人开发了一个程序P，P引用了一个外部的库L1，但P的作者没有L1的源代码；L1要用到另一个库L2。现在L2改变了，但L1无法重新编译，所以P的开发和更改也受到了限制。

　　为此，Java引入了二进制兼容的概念——假如对L2的更改是二进制兼容的，那么更改后的L2、原来的L1和现在的P能够顺利连接，不会出现任何错误。

　　首先来看一个简单的例子。Authorization和Hello类分别来自两个不同的作者，Authorization提供身份验证和授权服务，Hello类要调用Authorization类。

package com.author1;

public class Authorization {
　public boolean authorized(String userName) {
　　return true;
　}
}


package com.author2;

import com.author1.*;

class Hello {
　public static void main(String arg[]) {
　　Authorization auth = new Authorization();
　　if(auth.authorized("MyName"))
　　　System.out.PRintln("您已经通过验证");
　　else
　　　System.out.println("您未能通过身份验证");
　}
}
　　现在author1发布了Authorization类的2.0版，Hello类的作者author2希望在不更改原有Hello类的情况下使用新版的Authorization类。2.0版的Authorization要比原来的复杂不少：

package com.author1;

public class Authorization {
　public Token authorized(String userName, String pwd) {
　　return null;
　}
　private boolean determineAuthorization(String userName, String pwd) {
　　return true;
　}
　public boolean authorized(String userName) {
　　return true;
　}
　public class Token { }
}

　　作者author1承诺2.0版的Authorization类与1.0版的类二进制兼容，或者说，2.0版的Authorization类仍然满足1.0版的Authorization类与Hello类的约定。显然，author2编译Hello类时，无论使用Authorization类的哪一个版本都不会出错——实际上，假如仅仅是因为Authorization类升级，Hello类根本无需重新编译，同一个Hello.class可以调用任意一个Authorization.class。

　　这一特性并非Java独有。UNIX系统很早就有了共享对象库（.so文件）的概念，Windows系统也有动态链接库（.dll文件）的概念，只要替换一下文件就可以将一个库改换为另一个库。就象Java的二进制兼容特性一样，名称的连接是在运行时完成，而不是在代码的编译、连接阶段完成，而因它也同样拥有Java二进制兼容性所具有的优点，例如修改代码时只需重新编译一个库，便于对程序的某一部分进行修改。但是，Java的二进制兼容性还有其独特的优势：

　　⑴ Java将二进制兼容性的粒度从整个库（可能包含数十、数百个类）细化到了单个的类。

　　⑵ 在C/C++之类的语言中，创建共享库通常是一种有意识的行为，一个应用软件一般不会提供很多共享库，哪些代码可以共享、哪些代码不可共享都是预先规划的结果。但在Java中，二进制兼容变成了一种与生俱来的天然特性。

　　⑶ 共享对象只针对函数名称，但Java二进制兼容性考虑到了重载、函数签名、返回值类型。

　　⑷ Java提供了更完善的错误控制机制，版本不兼容会触发异常，但可以方便地捕捉和处理。相比之下，在C/C++中，共享库版本不兼容往往引起严重问题。
　　二、类和对象的兼容性

　　二进制兼容的概念在某些方面与对象串行化的概念相似，两者的目标也有一定的重叠。串行化一个Java对象时，类的名称、域的名称被写入到一个二进制输出流，串行化到磁盘的对象可以用类的不同版本来读取，前提是该类要求的名称、域都存在，且类型一致。下表比较了二进制兼容和串行化这两个概念。

  对象串行化 二进制兼容 适用于 对象 类