《jaa程序設計》課件

《Java程序設計》課程簡介本課程旨在幫助學生掌握Java編程語言的基礎知識和應用技巧。課程內容涵蓋Java語言基礎語法、面向對象編程、數據結構、常用API等。什么是Java?面向對象的編程語言Java是一種面向對象的編程語言，這意味著它將程序組織成對象，對象包含數據和操作數據的代碼。Java的面向對象特性可以提高代碼的可重用性、可維護性和可擴展性?？缙脚_Java采用“一次編寫，到處運行”的理念，這意味著用Java編寫的程序可以在任何支持Java的平臺上運行，而無需修改。Java虛擬機(JVM)使Java程序能夠在不同的平臺上運行，因為它提供了一個抽象層，將底層平臺差異屏蔽。Java語言的發(fā)展歷程Java語言的誕生和發(fā)展經歷了多個重要階段，每個階段都對Java技術產生了深遠影響。1JavaSE17最新版本，提供現(xiàn)代化功能和性能改進2JavaSE8引入lambda表達式和流API，增強開發(fā)效率3JavaSE1.5泛型、自動裝箱/拆箱等特性，提升代碼安全性4JavaSE1.1加入了AWT和JDBC，擴展了Java的應用領域5Java1.0第一個正式版本，奠定了Java語言的基礎Java語言的發(fā)展伴隨著技術的進步和應用需求的變化，不斷完善和擴展，成為了世界上最受歡迎的編程語言之一。Java的基本特性面向對象Java是一種完全面向對象的編程語言，它將代碼組織成類和對象，并利用封裝、繼承和多態(tài)等特性實現(xiàn)代碼復用和可維護性。平臺無關性Java編譯器將源代碼編譯成字節(jié)碼，可在任何擁有Java虛擬機（JVM）的平臺上運行，實現(xiàn)“一次編寫，到處運行”的跨平臺特性。安全性Java提供了安全機制，例如字節(jié)碼驗證、沙箱和安全管理器，以防止惡意代碼的執(zhí)行。健壯性Java通過垃圾回收、異常處理和類型檢查等機制，提高了程序的健壯性和可靠性。開發(fā)Java程序的環(huán)境搭建1安裝Java開發(fā)工具包(JDK)下載并安裝與您的操作系統(tǒng)兼容的JDK版本。Oracle官網OpenJDK官網2配置環(huán)境變量將JDK的安裝路徑添加到系統(tǒng)環(huán)境變量中，以便在任何位置使用Java命令。設置JAVA_HOME變量將%JAVA_HOME%\bin添加到PATH變量3選擇集成開發(fā)環(huán)境(IDE)選擇一個適合您的開發(fā)風格和需求的IDE，例如Eclipse、IntelliJIDEA或NetBeans。創(chuàng)建新項目編寫和運行Java程序基本數據類型和變量整型整型用于表示沒有小數部分的數字，例如：10、-20、0。浮點型浮點型用于表示包含小數部分的數字，例如：3.14、-2.5、0.0。布爾型布爾型用于表示真或假，只有兩個值：true和false。字符型字符型用于表示單個字符，例如：'A'、'b'、'!'。運算符和表達式1算術運算符Java語言支持加、減、乘、除、取模等基本算術運算。2關系運算符關系運算符用于比較兩個操作數的大小，結果為布爾值。3邏輯運算符邏輯運算符用于對布爾表達式進行組合，結果也是布爾值。4賦值運算符賦值運算符用于將右邊的值賦予左邊的變量。程序控制語句—if-else條件判斷if語句根據條件的真假執(zhí)行不同的代碼塊。例如，如果用戶輸入的密碼正確，則允許登錄；否則顯示錯誤信息。分支執(zhí)行else語句用于在if條件不滿足時執(zhí)行另一段代碼。例如，如果年齡小于18歲，則顯示“未成年人”；否則顯示“成年人”。嵌套結構if-else語句可以嵌套使用，形成更復雜的條件判斷邏輯。例如，判斷成績等級，可以先判斷是否及格，再根據具體分數劃分等級。程序控制語句—switch1switch語句根據表達式的值選擇執(zhí)行代碼塊。2case標簽匹配switch表達式的值。3break語句跳出switch語句。4default標簽當所有case標簽都不匹配時執(zhí)行。switch語句提供了一種高效的方式，根據表達式的值選擇執(zhí)行不同的代碼塊。通過case標簽，可以匹配switch表達式的值，并執(zhí)行相應的代碼。break語句用于跳出switch語句，避免執(zhí)行后續(xù)的case代碼塊。default標簽用于當所有case標簽都不匹配時執(zhí)行，提供了一個默認的處理方式。循環(huán)語句—for、while和do-while1for循環(huán)循環(huán)次數已知2while循環(huán)循環(huán)次數未知3do-while循環(huán)至少執(zhí)行一次for、while和do-while是Java中最常用的循環(huán)語句。for循環(huán)適用于循環(huán)次數已知的場景，while循環(huán)適用于循環(huán)次數未知的場景，do-while循環(huán)保證循環(huán)語句至少執(zhí)行一次。數組數據集合數組是存儲相同類型數據的容器，可以存儲多個值，可以是數值、字符串或其他類型的數據。索引訪問每個元素都有唯一的索引，從0開始，可以通過索引訪問和修改數組中的元素。長度固定數組一旦創(chuàng)建，其長度就固定，無法在運行時動態(tài)改變。方法定義與調用方法是Java程序代碼的組織和復用單位。方法定義了代碼塊，可根據需要調用執(zhí)行。方法調用將控制權傳遞給定義的方法，執(zhí)行方法中的代碼，完成后返回調用處。1方法定義使用關鍵字`public`、`private`等訪問修飾符控制方法的訪問權限。方法定義包括返回值類型、方法名、參數列表和方法體。2方法調用使用方法名和實際參數進行方法調用。3參數傳遞Java參數傳遞采用值傳遞機制，傳遞的是參數值的副本。方法重載與遞歸方法重載同一類中，多個方法可以擁有相同名稱，但參數列表不同。編譯器根據參數列表選擇調用的方法。方法遞歸方法自身調用自身，遞歸調用需要有明確的結束條件，避免無限循環(huán)。常見應用階乘計算斐波那契數列樹形結構遍歷類和對象的基本概念類類是對象的藍圖，定義了對象的屬性和方法。對象對象是類的實例，擁有類定義的屬性和方法。創(chuàng)建對象使用類創(chuàng)建對象的過程稱為實例化。類的封裝和訪問控制數據隱藏封裝將數據和操作數據的方法綁定在一起，隱藏內部實現(xiàn)細節(jié)，僅暴露必要接口。保護數據安全，防止外部代碼隨意修改數據，提高代碼的可維護性和可重用性。訪問控制Java提供了四種訪問控制符：public、protected、default和private?？刂祁?、成員變量和方法的訪問權限，確保代碼的安全性，提高代碼的可讀性和可維護性。繼承代碼復用繼承是面向對象編程的核心概念，它允許創(chuàng)建新的類并繼承現(xiàn)有類的屬性和方法。這樣可以重復使用代碼，提高開發(fā)效率。類層次結構子類繼承父類，形成一個清晰的類層次結構，提高代碼可讀性和可維護性。方法重寫子類可以重寫父類的方法，實現(xiàn)更具體的實現(xiàn)，體現(xiàn)多態(tài)性。多態(tài)11.多態(tài)的概念多態(tài)是指同一個方法可以根據不同的對象類型而執(zhí)行不同的操作。它可以提高代碼的可讀性和可維護性。22.多態(tài)的實現(xiàn)多態(tài)可以通過接口和繼承來實現(xiàn)，接口定義了方法的規(guī)范，子類繼承父類或實現(xiàn)接口時可以重寫方法以實現(xiàn)多態(tài)。33.多態(tài)的優(yōu)點多態(tài)可以使代碼更加靈活、可擴展、易于維護，并提高代碼的可讀性。內部類定義在另一個類內部的類內部類可以訪問外部類的所有成員，即使是私有成員。提高代碼組織性內部類可以將相關的代碼邏輯封裝在一起，提高代碼的可讀性和可維護性。創(chuàng)建匿名類內部類可以用來創(chuàng)建匿名類，即沒有名字的類，適用于只使用一次的類。訪問權限內部類可以訪問外部類的私有成員，但外部類無法訪問內部類的私有成員。異常處理異常概念程序執(zhí)行過程中出現(xiàn)的錯誤，會導致程序異常終止。異常處理機制用于捕獲和處理異常，使程序可以繼續(xù)運行。異常處理機制try-catch語句塊用來捕獲異常，catch塊用于處理異常。finally塊在任何情況下都會執(zhí)行，用于釋放資源。接口定義接口是Java中的一種抽象類型，它定義了一組方法的規(guī)范，但沒有實現(xiàn)。抽象方法接口中的方法都是抽象方法，沒有方法體，需要在實現(xiàn)接口的類中實現(xiàn)這些方法。多繼承Java允許類實現(xiàn)多個接口，從而實現(xiàn)多繼承的功能，擴展了類的功能。規(guī)范接口定義了類必須實現(xiàn)的方法，確保了代碼的規(guī)范性和一致性。包組織代碼將相關的類和接口組織在一起，方便管理和維護。命名空間避免命名沖突，提供代碼的邏輯結構。訪問控制控制包內外的類和成員的訪問權限。常用API類11.字符串處理類String類是最常用的API類之一，提供了豐富的字符串操作方法，例如字符串拼接、查找、替換等。22.日期和時間類Date和Calendar類提供了日期和時間操作方法，例如獲取當前日期、時間，格式化日期等。33.集合類List、Set和Map是常用的集合類，提供了存儲和管理數據的方法，例如添加、刪除、查找等。44.輸入輸出流類InputStream和OutputStream是常用的輸入輸出流類，提供了讀取和寫入數據的方法，例如文件讀寫、網絡通信等。IO流字節(jié)流字節(jié)流是Java中處理數據的基本方式，以字節(jié)為單位進行讀寫操作，適用于處理各種類型的數據，例如圖像、音頻和視頻文件。字符流字符流用于處理字符數據，以字符為單位進行讀寫操作，適用于處理文本文件等以字符為基礎的數據。文件操作IO流廣泛用于文件操作，包括讀取文件內容、寫入數據到文件以及創(chuàng)建、刪除和重命名文件。網絡操作IO流在網絡通信中扮演重要角色，用于發(fā)送和接收網絡數據，例如HTTP請求和響應。多線程編程11.并發(fā)執(zhí)行多個線程同時運行，提高程序效率。22.資源共享多個線程可以共享同一資源，例如內存或文件。33.線程同步控制多個線程對共享資源的訪問，避免數據沖突。44.線程通信多個線程之間可以相互通信，實現(xiàn)協(xié)作完成任務。網絡編程網絡協(xié)議Java提供對TCP/IP協(xié)議的支持服務器和客戶端構建服務器和客戶端程序進行數據交換Web應用開發(fā)使用Servlet、JSP等技術構建Web應用套接字通過套接字進行網絡通信Servlet編程什么是Servlet?Servlet是運行在Web服務器上的Java程序，用于處理客戶端請求和生成動態(tài)網頁內容。它們是構建動態(tài)網站和應用程序的基礎。Servlet的生命周期Servlet的生命周期包括初始化、處理請求和銷毀三個階段，了解生命周期對于理解Servlet的工作原理至關重要。ServletAPIServletAPI提供了一組接口和類，用于創(chuàng)建、配置和管理Servlet，并與Web服務器進行交互。應用場景Servlet廣泛用于處理表單提交、數據庫訪問、用戶身份驗證等任務，是構建各種Web應用程序的強大工具。數據庫編程連接數據庫使用JDBCAPI連接數據庫，并創(chuàng)建數據庫連接。獲取數據庫連接后，使用SQL語句執(zhí)行數據庫操作。數據操作增刪改查數據，使用PreparedStatement執(zhí)行SQL語句，防止SQL注入。使用ResultSet對象獲取查詢結果，并將結果轉換為Java對象。JavaWeb應用開發(fā)綜合案例通過綜合案例，展示JavaWeb應用開發(fā)的完整流程。案例可涉及電商網站、博客系統(tǒng)、論壇系統(tǒng)、在線教育平臺等。重點演示如何將Java技術與數據庫、前端框架、服務器技術等結合，構建完整的Web應用。Java技術發(fā)展趨勢云計算Java在云計算環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，支持各種云平臺和微服務架構。大數據和人工智能Java被廣泛用于大數據