Java程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 課件【ch01】Java概述

Java概述第一章Java程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用新工科建設(shè)之路·計(jì)算機(jī)類(lèi)規(guī)劃教材01Java的產(chǎn)生與發(fā)展PARTONEJava的產(chǎn)生與發(fā)展Java是SUN公司推出的Java程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和Java平臺(tái)的總稱(chēng)。Java起初目標(biāo)定位為家用電器等小型設(shè)備的程序語(yǔ)言。20世紀(jì)90年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，Java作為一種可以編寫(xiě)跨平臺(tái)應(yīng)用軟件的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言而迅猛發(fā)展起來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸成為重要的網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言。Java的產(chǎn)生與發(fā)展Java具有卓越的通用性、平臺(tái)移植性和安全性。目前廣泛應(yīng)用于Web開(kāi)發(fā)、大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、Android開(kāi)發(fā)及各種后端開(kāi)發(fā)中。針對(duì)不同的市場(chǎng)，Java可以劃分為三個(gè)技術(shù)平臺(tái)。分別是JavaSE、JavaEE和JavaME。Java的產(chǎn)生與發(fā)展01JavaSE（JavaStandardEdition）標(biāo)準(zhǔn)版主要用于桌面應(yīng)用軟件的編程。包含構(gòu)成Java核心的類(lèi)、輸入和輸出、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)編程以及用戶(hù)界面編程等，它是3個(gè)平臺(tái)的核心部分。03JavaME（JavaMicroEdition）微型版用于嵌入式設(shè)備和小型數(shù)字電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)，如手機(jī)、機(jī)頂盒等。JavaME只支持Java標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中核心類(lèi)函數(shù)庫(kù)的子集，并加入一些支持嵌入式習(xí)題的擴(kuò)展類(lèi)。02JavaEE（JavaEnterpriseEdition）企業(yè)版主要用于分布式的網(wǎng)絡(luò)程序開(kāi)發(fā)。02Java的特點(diǎn)PARTTWOJava的特點(diǎn)01簡(jiǎn)單性Java對(duì)硬件的要求不高，在小型的計(jì)算機(jī)上也可以良好地運(yùn)行。02面向?qū)ο笮訨ava是一種純粹的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，并且提供了類(lèi)、接口和繼承等原語(yǔ)。所有的Java程序和Applet程序均是對(duì)象，封裝性實(shí)現(xiàn)了模塊化和信息隱藏，繼承性實(shí)現(xiàn)了代碼的復(fù)用，用戶(hù)可以建立自己的類(lèi)庫(kù)。Java釆用了C語(yǔ)言中的大部分語(yǔ)法，熟悉C語(yǔ)言的程序員會(huì)發(fā)現(xiàn)Java在語(yǔ)法上與C語(yǔ)言極其相似。Java的特點(diǎn)03魯棒性Java在編譯及運(yùn)行程序時(shí)，都要進(jìn)行嚴(yán)格的檢査。作為一種強(qiáng)制類(lèi)型語(yǔ)言，Java在編譯和鏈接時(shí)都要進(jìn)行大量的類(lèi)型檢査，防止發(fā)生不匹配問(wèn)題。無(wú)用內(nèi)存自動(dòng)回收機(jī)制也提高了Java的魯棒性。Java的特點(diǎn)04安全性Java在運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，嚴(yán)格檢查其訪問(wèn)數(shù)據(jù)的權(quán)限。字節(jié)代碼在其被執(zhí)行前要經(jīng)過(guò)一個(gè)核實(shí)工具，字節(jié)代碼被核實(shí)后，便由Java解釋器來(lái)執(zhí)行，該解釋器通過(guò)阻止對(duì)內(nèi)存的直接訪問(wèn)來(lái)進(jìn)一步提高Java的安全性。05跨平臺(tái)性為使Java程序能在網(wǎng)絡(luò)的任何地方運(yùn)行，Java編譯器編譯生成了與體系結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的字節(jié)碼結(jié)構(gòu)文件格式。使用Java編寫(xiě)的應(yīng)用程序可以運(yùn)行在各種平臺(tái)上。03JVM虛擬機(jī)PARTTHREEJVM虛擬機(jī)用Java編寫(xiě)的應(yīng)用程序在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上都可以運(yùn)行，是因?yàn)镴ava有一個(gè)自己獨(dú)立的能解析Java軟件的解析器，稱(chēng)為虛擬機(jī)，即JVM（JavaVirtualMachine，Java虛擬機(jī)）。它是在真實(shí)的機(jī)器上用軟件模擬實(shí)現(xiàn)的一種虛擬機(jī)器，為軟件的運(yùn)行提供一個(gè)平臺(tái)，由JVM來(lái)負(fù)責(zé)Java程序在該系統(tǒng)中的運(yùn)行，這樣就實(shí)現(xiàn)了Java程序的跨平臺(tái)性。JVM虛擬機(jī)Java應(yīng)用程序的編譯、解釋和運(yùn)行的工作流程如圖1-1所示。04垃圾回收機(jī)制PARTFOUR垃圾回收機(jī)制Java的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是引入了垃圾回收機(jī)制，自動(dòng)垃圾回收是一種在堆內(nèi)存中找出哪些對(duì)象在被使用，還有哪些對(duì)象沒(méi)被使用，并且將后者刪掉的機(jī)制。在使用C++時(shí)，程序員需要自己進(jìn)行內(nèi)存管理，手動(dòng)分配和釋放內(nèi)存。而Java不一樣，它有垃圾回收器，能自動(dòng)釋放內(nèi)存空間，減輕程序員的負(fù)擔(dān)。垃圾回收機(jī)制Java虛擬機(jī)的垃圾回收站在兩種情況下進(jìn)行工作。一種情況是在Java虛擬機(jī)運(yùn)行空閑時(shí)，通過(guò)檢查內(nèi)存的引用次數(shù)，如果某個(gè)對(duì)象已經(jīng)不存在任何引用，那么就進(jìn)行垃圾回收，釋放空間。另一種情況是在系統(tǒng)內(nèi)存空間不足時(shí)，進(jìn)行垃圾回收，釋放空間。Java的垃圾回收機(jī)制是自動(dòng)進(jìn)行的，不需要程序員進(jìn)行干涉。05Java開(kāi)發(fā)環(huán)境PARTFIVEJava開(kāi)發(fā)環(huán)境什么是JDKSUN公司提供了一套Java開(kāi)發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)稱(chēng)JDK（JavaDevelopmentKit），它包括Java語(yǔ)言編譯器、Java字節(jié)碼解釋器、Java打包工具等。除JDK外，還有一種JRE（JavaRuntimeEnvironment）工具，它是Java的運(yùn)行環(huán)境，只包含Java運(yùn)行工具，不包含Java編譯工具。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境JDK的安裝設(shè)置（1）下載JDK安裝文件進(jìn)入Oracle官方網(wǎng)站，下載JDK安裝文件，如圖1-2所示。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境（2）安裝JDK雙擊exe文件，進(jìn)入JDK安裝界面，如圖1-3所示。單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入JDK自定義安裝界面，如圖1-4所示。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境（3）設(shè)置JDK如果需要在命令行或者用記事本等軟件編寫(xiě)運(yùn)行Java程序，需要手工配置一些Windows的環(huán)境變量，如果用Eclipse等工具軟件編寫(xiě)運(yùn)行Java程序，則可以不用配置Windows的環(huán)境變量。需要設(shè)置的環(huán)境變量有JAVA_HOME、classpath和path。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境01JAVA_HOME用于指明JDK的安裝目錄。03classpath指明Java運(yùn)行時(shí)需要加載的類(lèi)的路徑。02path指明Java運(yùn)行時(shí)需要加載的類(lèi)的路徑。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境JDK目錄介紹JDK安裝完成后，會(huì)在硬盤(pán)上生成一個(gè)目錄，該目錄稱(chēng)為JDK安裝目錄，接下來(lái)對(duì)JDK安裝目錄的內(nèi)容進(jìn)行介紹。bin：該目錄存放一些編譯器和工具，常用的有Javac.exe（Java編譯器）、Java.exe（Java運(yùn)行工具）、jar.exe（打包工具）、jdb.exe（查錯(cuò)工具）和Javadoc.exe（文檔生成工具）等。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境db該目錄下包含安裝JDK時(shí)附帶安裝的小型數(shù)據(jù)庫(kù)JavaDB。從JDK6.0開(kāi)始，Java新增成員JavaDB，這是一個(gè)純Java實(shí)現(xiàn)、開(kāi)源的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，其支持JDBC4.0所有的規(guī)范，因此使用Java的程序員不再需要耗費(fèi)大量精力安裝和配置數(shù)據(jù)庫(kù)，可直接使用JavaDB。include：由于JDK是通過(guò)C語(yǔ)言和C++實(shí)現(xiàn)的，因此在啟動(dòng)時(shí)需要引入一些頭文件，該目錄是存放C語(yǔ)言的頭文件。Java開(kāi)發(fā)環(huán)境jre：此目錄是存放Java運(yùn)行環(huán)境的根目錄，它包含Java虛擬機(jī)、運(yùn)行時(shí)的類(lèi)包、Java應(yīng)用啟動(dòng)器及一個(gè)bin目錄。lib：lib是library的簡(jiǎn)寫(xiě)，存放Java類(lèi)庫(kù)或庫(kù)文件。src.zip：該壓縮文件里存放的是Java所有核心類(lèi)庫(kù)的源代碼。06第一個(gè)Java程序PARTSIX第一個(gè)Java程序命令行方式（1）編寫(xiě)源代碼打開(kāi)記事本編輯器，輸入如下程序：將文件命名為HelloJava.java，保存為文本文件格式文件，注意文件名的大小寫(xiě)，將文件保存在D:\work文件夾下。第一個(gè)Java程序（2）編譯字節(jié)碼在控制臺(tái)界面進(jìn)入D:\work文件夾，輸入編譯器文件名和要編譯的源程序文件名，對(duì)源文件進(jìn)行編譯，如圖1-7所示。執(zhí)行命令后，在D:\work文件夾下生成一個(gè)字節(jié)碼文件“HelloJava.class”。第一個(gè)Java程序（3）運(yùn)行Java程序在控制臺(tái)窗口輸入“JavaHelloJava”命令，運(yùn)行編譯好的字節(jié)碼文件，運(yùn)行結(jié)果如圖1-8所示。第1行“publicclassHelioJava表示建立一個(gè)公共的類(lèi)，類(lèi)名為“HelloJava”，Java規(guī)定定義類(lèi)必須使用關(guān)鍵字class，public表示定義的這個(gè)類(lèi)“HelloJava”是公共的，代表該類(lèi)的訪問(wèn)權(quán)限是公有的。第一個(gè)Java程序由于是公共的類(lèi)，因此要求文件名“HelloJava.java”與類(lèi)名必須相同，包括大小寫(xiě)一致。第3行是一個(gè)main()方法，同C語(yǔ)言一樣，是一個(gè)程序主方法，也是入口方法。第5行“System.out.println()”的作用是在控制臺(tái)輸出字符串“Hello,welcome!”。第一個(gè)Java程序使用Eclipse集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Eclipse是一個(gè)開(kāi)源的、基于Java的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它可以作為Java的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），也可以作為其他開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，如C、C++、PHP和Python等。（1）創(chuàng)建Java項(xiàng)目運(yùn)行Eclipse,選擇菜單File—New一JavaProject，出現(xiàn)NewJavaProject對(duì)話框。第一個(gè)Java程序在“ProjectName”中輸入項(xiàng)目的名稱(chēng)，這里輸入“HelloWorld”，其余選項(xiàng)保持默認(rèn)，單擊“Finish”按鈕完成項(xiàng)目的創(chuàng)建。這時(shí)，在PackageExplorer視圖中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)名稱(chēng)為HelloWorld的Java項(xiàng)目，如圖1-10所示。第一個(gè)Java程序（2）創(chuàng)建Java類(lèi)右擊項(xiàng)目名稱(chēng)，選擇New—Class會(huì)出現(xiàn)一個(gè)NewJavaClass對(duì)話框，如圖1-11所示。第一個(gè)Java程序在“Name”文本框中輸入“HelloWorld”作為類(lèi)名，在Package中輸入“example”作為包名。勾選“publicstaticvoidmain（String[]args）”，單擊“Finish”按鈕，Eclipse自動(dòng)生成代碼框架，如圖1-12所示。第一個(gè)Java程序（3）編寫(xiě)程序代碼在文本編輯器中完成代碼的編寫(xiě)，在main方法內(nèi)部寫(xiě)一條輸出語(yǔ)句。（4）運(yùn)行程序可以在PackageExplorer視圖中快速運(yùn)行Java程序，右擊Java類(lèi)HelloWorld，在右鍵菜單中選擇RunAs>JavaApplication。07Java編程規(guī)范PARTSEVENJava編程規(guī)范在編寫(xiě)Java程序時(shí)，需要遵循一定的書(shū)寫(xiě)和命名規(guī)則，以提高代碼的可讀性。提高系統(tǒng)的魯棒性、穩(wěn)定性和可靠性，這也在一定程度上體現(xiàn)出程序員的水平。Java編程規(guī)范01包名包名是全小寫(xiě)的名詞，中間可以由“.”分隔開(kāi)，如Java.awt.event。03接口名命名規(guī)則與類(lèi)名相同，如interfaceCollection。02類(lèi)名首字母大寫(xiě)，通常由多個(gè)單詞合成一個(gè)類(lèi)名，要求每個(gè)單詞的首字母要大寫(xiě)，如classHelloWorldApp。Java編程規(guī)范01方法名往往由多個(gè)單詞合成，第一個(gè)單詞通常為動(dòng)詞，首字母小寫(xiě)，中間的每個(gè)單詞的首字母都要大寫(xiě)，如balanceAccount和isButtonPressed。03常量名基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的常量名為全大寫(xiě)，如果是由多個(gè)單詞構(gòu)成的常量名，可以用下畫(huà)線隔開(kāi)，如intYEAR和intWEEK_OF_MONTH。如果是對(duì)象類(lèi)型的常量，則采用大小寫(xiě)混合，由大寫(xiě)字母把單詞隔開(kāi)。02變量名全小寫(xiě)，一般為名詞，如length。08上機(jī)實(shí)驗(yàn)PARTEIGHT上機(jī)實(shí)驗(yàn)0102實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握下