《java程序設(shè)計(jì)語言》課件

Java程序設(shè)計(jì)語言Java是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，廣泛用于各種應(yīng)用程序開發(fā)。它具有跨平臺(tái)特性，可以在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。Java語言簡介面向?qū)ο缶幊蘆ava是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，它以對(duì)象為中心，強(qiáng)調(diào)代碼的重用性和可維護(hù)性。平臺(tái)無關(guān)性Java代碼可以在不同的平臺(tái)上運(yùn)行，不需要進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)了“一次編寫，到處運(yùn)行”的目標(biāo)。廣泛應(yīng)用Java在企業(yè)級(jí)應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用、Web開發(fā)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，是世界上最流行的編程語言之一。Java的發(fā)展歷程11991年SunMicrosystems公司開始開發(fā)Oak語言，目標(biāo)是用于消費(fèi)電子產(chǎn)品。21995年Oak語言更名為Java，并發(fā)布了第一個(gè)版本，其跨平臺(tái)特性引起廣泛關(guān)注。31996年Java1.0版本發(fā)布，正式進(jìn)入市場(chǎng)，并被廣泛應(yīng)用于企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)。41998年Java1.2版本發(fā)布，引入了Swing圖形界面庫，加強(qiáng)了Java的桌面應(yīng)用開發(fā)能力。52002年Java1.4版本發(fā)布，增加了對(duì)XML和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的支持，推動(dòng)了Java在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用。62004年Java1.5版本發(fā)布，簡化了泛型語法，增加了自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱等特性。72011年Java7版本發(fā)布，引入了字符串切換功能，提升了Java的性能和安全性。82014年Java8版本發(fā)布，引入了Lambda表達(dá)式，StreamAPI等新特性，極大地提高了Java的開發(fā)效率。92017年Java9版本發(fā)布，引入了模塊化系統(tǒng)，提升了Java的安全性，可維護(hù)性和性能。102018年Java10版本發(fā)布，引入了局部變量類型推斷等特性，進(jìn)一步提升了Java的開發(fā)效率。112019年Java11版本發(fā)布，成為長期支持版本，包含了大量新特性和增強(qiáng)功能。122020年Java14版本發(fā)布，包括了對(duì)文本塊、記錄、模式匹配等新特性的支持。Java語言特點(diǎn)簡單易學(xué)Java語法簡潔，易于理解，學(xué)習(xí)曲線相對(duì)平緩。平臺(tái)無關(guān)性Java編譯后的字節(jié)碼可在任何支持Java虛擬機(jī)（JVM）的平臺(tái)上運(yùn)行。安全性Java提供了強(qiáng)大的安全機(jī)制，如沙箱模型，防止惡意代碼執(zhí)行。面向?qū)ο驤ava支持面向?qū)ο缶幊?，提高代碼可重用性和可維護(hù)性。Java語言的應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)級(jí)應(yīng)用Java在企業(yè)級(jí)軟件開發(fā)中發(fā)揮著重要作用，用于構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)、處理大量數(shù)據(jù)和提供安全可靠的解決方案。移動(dòng)應(yīng)用Android操作系統(tǒng)使用Java作為其主要編程語言，Java廣泛用于開發(fā)各種Android應(yīng)用，例如游戲、社交媒體和商業(yè)工具。Web開發(fā)Java用于構(gòu)建強(qiáng)大的Web應(yīng)用程序，包括企業(yè)級(jí)網(wǎng)站、電子商務(wù)平臺(tái)和內(nèi)容管理系統(tǒng)，它提供了一個(gè)可靠的平臺(tái)來處理復(fù)雜的Web需求。大數(shù)據(jù)與云計(jì)算Java的強(qiáng)大功能和成熟的生態(tài)系統(tǒng)使其成為大數(shù)據(jù)和云計(jì)算領(lǐng)域的理想選擇，用于處理海量數(shù)據(jù)、構(gòu)建分布式系統(tǒng)和開發(fā)云服務(wù)?；菊Z法與基本數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符用于命名變量、類、方法等。標(biāo)識(shí)符可以是字母、數(shù)字、下劃線和美元符號(hào)的組合，但第一個(gè)字符不能是數(shù)字。標(biāo)識(shí)符區(qū)分大小寫。數(shù)據(jù)類型Java提供了8種基本數(shù)據(jù)類型，分別代表整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符和布爾值。整數(shù)類型包括byte、short、int和long，浮點(diǎn)數(shù)類型包括float和double，字符類型為char，布爾類型為boolean。關(guān)鍵字關(guān)鍵字是Java語言中預(yù)留的詞語，具有特殊含義，不能用作標(biāo)識(shí)符。常用的關(guān)鍵字包括public、class、static、final、void、return、new、if、else、for、while、switch等。運(yùn)算符Java中的運(yùn)算符用于執(zhí)行各種操作，包括算術(shù)運(yùn)算、比較運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位運(yùn)算等。例如，+、-、*、/、%分別代表加、減、乘、除和取余運(yùn)算。運(yùn)算符與表達(dá)式運(yùn)算符Java語言支持多種運(yùn)算符，包括算術(shù)運(yùn)算符、比較運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、位運(yùn)算符等。表達(dá)式表達(dá)式是由運(yùn)算符、操作數(shù)和括號(hào)組成的，用于計(jì)算一個(gè)值。優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符有不同的優(yōu)先級(jí)，例如乘除運(yùn)算優(yōu)先級(jí)高于加減運(yùn)算。結(jié)合性運(yùn)算符有不同的結(jié)合性，例如算術(shù)運(yùn)算符的結(jié)合性是從左到右。流程控制語句1順序結(jié)構(gòu)按順序執(zhí)行代碼2分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件執(zhí)行代碼3循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行代碼塊Java流程控制語句用于控制程序執(zhí)行的流程，包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)按照代碼的書寫順序依次執(zhí)行；分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷選擇執(zhí)行不同的代碼塊；循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足特定條件為止。方法的定義與使用方法定義方法定義包括方法名、返回值類型、參數(shù)列表和方法體。方法名用于標(biāo)識(shí)方法，返回值類型指定方法返回值的數(shù)據(jù)類型，參數(shù)列表用于接收方法調(diào)用時(shí)傳遞的參數(shù)。方法體包含方法的具體執(zhí)行邏輯，負(fù)責(zé)完成方法的功能。方法調(diào)用方法調(diào)用通過方法名加括號(hào)的形式進(jìn)行，括號(hào)內(nèi)可以包含參數(shù)列表。方法調(diào)用會(huì)執(zhí)行方法體中的代碼，并根據(jù)返回值類型返回結(jié)果。參數(shù)傳遞Java中參數(shù)傳遞采用值傳遞機(jī)制，即傳遞的是參數(shù)值的副本，不會(huì)直接修改原始參數(shù)。方法重載同一個(gè)類中可以定義多個(gè)同名方法，只要它們的返回值類型、參數(shù)列表不同，即可實(shí)現(xiàn)方法重載，方便使用同一方法名完成不同功能。面向?qū)ο蠡靖拍顚?duì)象對(duì)象是面向?qū)ο缶幊痰幕締卧?，它代表現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，包含數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的行為。類類是對(duì)對(duì)象的抽象，定義了一組對(duì)象的共同屬性和行為，作為創(chuàng)建對(duì)象的模板。封裝封裝將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的行為隱藏起來，通過接口進(jìn)行訪問，提高代碼安全性。繼承繼承允許子類繼承父類的屬性和行為，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用，提高代碼可維護(hù)性。類的定義與封裝面向?qū)ο缶幊讨校愂莿?chuàng)建對(duì)象的藍(lán)圖。類包含了數(shù)據(jù)成員和成員方法，分別代表了對(duì)象的屬性和行為。1類數(shù)據(jù)成員成員方法2封裝隱藏?cái)?shù)據(jù)提供訪問接口3好處代碼可維護(hù)性代碼安全性封裝是面向?qū)ο缶幊倘筇匦灾?，將?shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的代碼封裝在一起，形成一個(gè)獨(dú)立的整體。通過封裝，可以隱藏類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并提供公共的訪問接口，提高代碼的可維護(hù)性和安全性。繼承與多態(tài)1繼承繼承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钪唬试S一個(gè)類（子類）繼承另一個(gè)類（父類）的屬性和方法。子類可以擴(kuò)展父類的功能，并添加自己的獨(dú)特特性，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和維護(hù)。2多態(tài)多態(tài)是指同一操作在不同對(duì)象上產(chǎn)生不同的行為，是面向?qū)ο缶幊痰牧硪粋€(gè)重要概念。通過接口或抽象類實(shí)現(xiàn)多態(tài)，可以讓程序更加靈活，代碼更易維護(hù)。3應(yīng)用場(chǎng)景繼承和多態(tài)廣泛應(yīng)用于實(shí)際開發(fā)中，例如，設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)物類，可以繼承出貓、狗等具體動(dòng)物類，實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)物行為。多態(tài)性可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性，使代碼更加清晰簡潔。接口與抽象類抽象類抽象類不能被實(shí)例化，只能被繼承。抽象類通常包含抽象方法，需要子類實(shí)現(xiàn)。接口接口定義了一種規(guī)范，包含方法簽名，但沒有方法實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)接口的類必須實(shí)現(xiàn)接口中的所有方法。抽象類與接口抽象類可以實(shí)現(xiàn)接口，接口可以被其他接口擴(kuò)展。抽象類和接口都是面向?qū)ο缶幊讨兄匾母拍?。異常處理機(jī)制1異常概述異常是程序運(yùn)行過程中發(fā)生的錯(cuò)誤或意外事件。異常處理機(jī)制可以幫助程序員在程序出現(xiàn)異常時(shí)，優(yōu)雅地處理錯(cuò)誤并繼續(xù)執(zhí)行。2異常類型Java中的異常分為兩大類：CheckedException（編譯時(shí)異常）和UncheckedException（運(yùn)行時(shí)異常）。3異常處理關(guān)鍵字Java提供了try、catch、finally和throw關(guān)鍵字來處理異常，它們共同構(gòu)成了Java的異常處理機(jī)制。4自定義異常程序員可以根據(jù)需要自定義異常，方便地將特定情況下的錯(cuò)誤信息傳遞給調(diào)用者。集合類框架數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如列表、集合、映射等，用于組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。泛型支持泛型編程，提高代碼重用性，減少類型轉(zhuǎn)換。迭代器提供統(tǒng)一的遍歷方式，方便訪問集合元素。算法提供一些常用的算法，例如排序、查找等，簡化開發(fā)。輸入輸出輸入流將數(shù)據(jù)從外部設(shè)備讀取到程序內(nèi)存中。常用類：InputStream，Reader，Scanner等?？捎糜谧x取文件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或用戶輸入。輸出流將程序中的數(shù)據(jù)寫入外部設(shè)備。常用類：OutputStream，Writer，PrintWriter等?？捎糜趯懭胛募⒕W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或控制臺(tái)輸出。線程機(jī)制多線程優(yōu)勢(shì)提高程序運(yùn)行效率，例如，在服務(wù)器應(yīng)用程序中，多個(gè)線程可以同時(shí)處理多個(gè)客戶端請(qǐng)求，從而提高服務(wù)器的響應(yīng)速度。增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，例如，在圖形界面應(yīng)用程序中，可以使用多線程來處理不同的任務(wù)，例如，用戶界面更新、數(shù)據(jù)處理等，從而避免用戶界面卡死。線程同步多個(gè)線程訪問共享資源時(shí)，需要進(jìn)行同步，以防止數(shù)據(jù)沖突?？梢允褂猛綑C(jī)制來保證線程的安全訪問。例如，可以使用synchronized關(guān)鍵字來同步代碼塊，或者使用Lock類來實(shí)現(xiàn)線程同步。JDBC基礎(chǔ)1JDBC簡介JDBC是Java語言連接數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。它提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口，使得Java程序可以訪問不同的數(shù)據(jù)庫。2數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)JDBC驅(qū)動(dòng)程序充當(dāng)Java程序和數(shù)據(jù)庫之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接和數(shù)據(jù)操作。3連接數(shù)據(jù)庫使用JDBCAPI建立數(shù)據(jù)庫連接，并創(chuàng)建Statement對(duì)象執(zhí)行SQL語句。4數(shù)據(jù)操作通過執(zhí)行查詢、插入、更新和刪除等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的訪問和管理。Swing圖形界面編程圖形用戶界面Swing是Java的圖形用戶界面(GUI)工具包，提供了豐富的組件和功能，用于構(gòu)建現(xiàn)代應(yīng)用程序。窗口設(shè)計(jì)Swing允許創(chuàng)建各種類型的窗口，包括主窗口、對(duì)話框、菜單欄、工具欄等，滿足不同應(yīng)用程序的需求。布局管理器Swing提供了多種布局管理器，例如FlowLayout、BorderLayout、GridLayout等，幫助開發(fā)者輕松組織和排列界面元素。組件豐富Swing提供了豐富的組件，例如按鈕、文本框、標(biāo)簽、列表、表格等，滿足各種交互需求。Servlet與JSPweb開發(fā)ServletServlet是運(yùn)行在Web服務(wù)器上的Java程序，負(fù)責(zé)處理客戶端請(qǐng)求并生成動(dòng)態(tài)Web內(nèi)容。JSPJSP(JavaServerPages)技術(shù)允許在HTML頁面中嵌入Java代碼，動(dòng)態(tài)生成網(wǎng)頁內(nèi)容。Web應(yīng)用Servlet和JSP協(xié)同工作，構(gòu)建交互式Web應(yīng)用程序，例如在線商店、博客等。JavaEE平臺(tái)企業(yè)級(jí)應(yīng)用JavaEE平臺(tái)為開發(fā)和部署企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序提供了一個(gè)完整的框架，包括服務(wù)器端技術(shù)、數(shù)據(jù)庫訪問和安全功能。組件化架構(gòu)JavaEE應(yīng)用程序通常由多個(gè)組件組成，例如Servlet、EJB和JSP，這些組件協(xié)同工作以提供完整的應(yīng)用程序功能。標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范JavaEE平臺(tái)遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，確保應(yīng)用程序的可移植性和互操作性，使應(yīng)用程序能夠跨不同的平臺(tái)和服務(wù)器運(yùn)行。豐富的工具和框架JavaEE平臺(tái)提供了一系列工具和框架，例如Spring和Hibernate，幫助開發(fā)人員簡化開發(fā)過程并提高代碼質(zhì)量。Java8新特性Lambda表達(dá)式Lambda表達(dá)式允許以更簡潔的方式編寫匿名函數(shù)，提升代碼可讀性。流APIStreamAPI提供了一種高效、簡潔的方式來處理數(shù)據(jù)集合，支持?jǐn)?shù)據(jù)過濾、映射、排序等操作。方法引用方法引用簡化了Lambda表達(dá)式的創(chuàng)建，可直接引用現(xiàn)有方法，提高代碼效率。日期和時(shí)間API新的日期和時(shí)間API提供了更強(qiáng)大、更易用的日期和時(shí)間操作方法。Java9模塊化系統(tǒng)模塊化系統(tǒng)Java9引入模塊化系統(tǒng)，旨在提升代碼組織和管理效率。它允許將代碼分成獨(dú)立的模塊，并控制模塊之間的依賴關(guān)系。每個(gè)模塊可以單獨(dú)編譯、打包和部署，提高代碼可維護(hù)性和可重用性。模塊化優(yōu)勢(shì)模塊化系統(tǒng)帶來許多益處，例如：減少應(yīng)用程序的運(yùn)行時(shí)依賴項(xiàng)，提高應(yīng)用程序啟動(dòng)速度，提升代碼安全性，簡化應(yīng)用程序構(gòu)建過程，并方便代碼維護(hù)和更新。Java11LTS版本長期支持Java11是一個(gè)長期支持(LTS)版本，提供8年的更新和維護(hù)。模塊化系統(tǒng)Java11引入了模塊化系統(tǒng)，提高了代碼組織和依賴管理效率。局部變量類型推斷Java11支持局部變量類型推斷，簡化代碼編寫。HTTP/2支持Java11集成HTTP/2協(xié)議，提升網(wǎng)絡(luò)性能。Java未來發(fā)展趨勢(shì)11.云原生技術(shù)Java在云計(jì)算領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展，例如SpringCloud和Quarkus等框架，支持微服務(wù)架構(gòu)和無服務(wù)器計(jì)算。22.人工智能Java在機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)方面有廣泛應(yīng)用，如Deeplearning4j和TensorFlow等庫，幫助開發(fā)人工智能應(yīng)用。33.大數(shù)據(jù)分析Java在大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，例如ApacheSpark和Flink等框架，用于處理海量數(shù)據(jù)并提取有價(jià)值的信息。44.持續(xù)演進(jìn)Java語言持續(xù)更新和改進(jìn)，例如新的語言特性、性能優(yōu)化和安全性增強(qiáng)，確保Java在未來保持競(jìng)爭力。實(shí)驗(yàn)環(huán)境準(zhǔn)備為了順利進(jìn)行Java編程學(xué)習(xí)，需要準(zhǔn)備合適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。1操作系統(tǒng)Windows、macOS、Linux2Java開發(fā)工具包JDK(JavaDevelopmentKit)3集成開發(fā)環(huán)境Eclipse、IntelliJ