第1章Java語言概述

第1章Java語言概述學(xué)習(xí)導(dǎo)讀本章著重介紹Java語言中的背景知識和基本概念。具體涉及：本章將簡要介紹軟件開發(fā)方法的變革面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的基本概念介紹Java語言的特點及開發(fā)Java程序的基本步驟等，使讀者對面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法的基本思想和特點有一定的了解介紹Java語言特點、與C/C++的主要差異、Java程序執(zhí)行過程、Java運行環(huán)境及開發(fā)工具等基本知識。課程結(jié)構(gòu)1.1面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)概述1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.3Java語言概述1.1面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)概述1.面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)的發(fā)展分成四個階段：60年代：編程人員只能依靠個人的技巧、經(jīng)驗和智慧發(fā)展，針對特定問題，根據(jù)所需功能，制定相應(yīng)的解決方法；70年代：軟件開發(fā)采用系統(tǒng)方法，通過遵從一系列規(guī)范進(jìn)行開發(fā)的階段；80年代：管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，管理系統(tǒng)各部分之間的接口，將系統(tǒng)各部分集成為一體等成為軟件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的焦點。強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊合作；90年代：出現(xiàn)了基于客觀世界的對象模型的軟件開發(fā)方法。1.1面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)概述2.面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法定義面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法按問題論域來設(shè)計模塊，以對象代表問題解的中心環(huán)節(jié)，力求符合人們?nèi)粘５乃季S習(xí)慣；采用“對象+消息”的程序設(shè)計模式，降低或分解問題的難度和復(fù)雜性，從而以較小的代價和較高的收益獲得較滿意的效果，滿足軟件工程發(fā)展需要。1.1面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)概述3.面向?qū)ο箝_發(fā)方法的意義面向?qū)ο箝_發(fā)方法的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用是計算機(jī)軟件技術(shù)發(fā)展的一個重要變革和飛躍；面向?qū)ο蠹夹g(shù)能夠更好地適應(yīng)當(dāng)今軟件開發(fā)在規(guī)模、復(fù)雜性、可靠性和質(zhì)量、效率上的種種要求，因而被越來越多地推廣和使用；其方法本身也在這諸多實踐的檢驗和磨練中日趨成熟、標(biāo)準(zhǔn)化和體系化，逐漸成為目前公認(rèn)的主流軟件開發(fā)方法。1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.對象、類和消息對象就是現(xiàn)實世界中某個具體的物理實體在計算機(jī)中的映射和體現(xiàn)類描述對象的“基本原型”，是描述性的類別或模板，即對一組對象的抽象。它定義一組對象所能擁有的共同特征（屬性和能完成的操作），用以說明該組對象的能力與性質(zhì)。所謂的消息驅(qū)動。消息一般由三部分組成，即消息的接收對象名、消息操作名和必要的參數(shù)。消息傳送與傳統(tǒng)的函數(shù)調(diào)用的主要差別有以下幾點：函數(shù)調(diào)用可帶或不帶參數(shù)，但消息至少帶一個參數(shù)（即接收該消息的對象）。消息操作名類似于函數(shù)名，但他們有本質(zhì)的不同。函數(shù)名代表一段可執(zhí)行的代碼，而消息名的具體功能選定還取決于接收消息的對象本身。函數(shù)調(diào)用是過程式的，而消息傳送是說明式的，具體如何做由對象根據(jù)收到的消息自行確定。1.2面向?qū)ο蟮幕靖拍?.封裝性、繼承性和多態(tài)性所謂封裝又稱為信息隱蔽，是面向?qū)ο蟮幕咎卣?。封裝的目的在于將使用者與設(shè)計者分離，使用者不必知道操作實現(xiàn)的細(xì)節(jié)，只需用設(shè)計者提供的消息來訪問對象。繼承是面向?qū)ο笳Z言中的一種重要機(jī)制，該機(jī)制自動地為一個類提供來自另一個類的操作和屬性，這樣程序員只需在新類中定義已有類中沒有的屬性與（或）操作來建立新類。多態(tài)性是指一個名字具有多種語義，即指同一消息為不同對象所接受時，可以導(dǎo)致不同的操作。1.3Java語言概述1.Java的發(fā)展Java的歷史1991:GreenProject、JamesGosling1993:WWW迅速發(fā)展，HotJava瀏覽器得到關(guān)注。1995:Java正式發(fā)布1.3Java語言概述Java的現(xiàn)況和發(fā)展前景Java是以網(wǎng)絡(luò)為中心、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言。一方面，它克服了早先程序設(shè)計語言在應(yīng)用中的不足；另一方面，Java語言具有自身的特點；比如，Java具有安全性、跨平臺、多線程等優(yōu)勢，特別適合于Internet應(yīng)用程序開發(fā)。1.3Java語言概述Java語言自1995年問世以來不斷發(fā)展，開發(fā)平臺的版本已經(jīng)從早先的JDK1.0發(fā)展到JDK2.0，到當(dāng)前廣泛應(yīng)用的JDK5.0，以及最近才使用的JDK6.0。Java語言的每一個版本的推出，都是對自身不足的克服和完善。它日益成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一支強(qiáng)有力的技術(shù)力量。由于Internet和WWW進(jìn)一步普及，目前幾乎所有的軟件公司都在學(xué)習(xí)、研究并使用Java。當(dāng)前，Java語言已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)、安全的金融應(yīng)用平臺、無線應(yīng)用平臺、太空探索等。Sun、IBM、Oracle以及Netscape等公司都在大力推進(jìn)Java的應(yīng)用。1.3Java語言概述2.Java的語言特點簡單性語法簡單，沒有C++復(fù)雜的語法，沒有C++的頭文件、指針運算、虛基類等Java的解釋器小，基本解釋器大約40KB，包括基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)類庫和線程支持，大約增加175KB1.3Java語言概述面向?qū)ο驤ava語言的設(shè)計完全是面向?qū)ο蟮?，它不支持類似C語言那樣的面向過程的程序設(shè)計技術(shù)。面向過程程序設(shè)計是將算法轉(zhuǎn)化成程序代碼，由于程序中數(shù)據(jù)和過程或函數(shù)是分開的，如果對程序的功能發(fā)生一點變化，假設(shè)新增一個功能函數(shù)，這可能需要程序員對程序做較大程度的修改。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言是利用面向?qū)ο筇匦钥梢院芎玫母纳七^程設(shè)計語言中存在的問題。充分體現(xiàn)了程序的模塊化、重用性、可用性。面向過程面向?qū)ο?.3Java語言概述分布式Java包括一個支持HTTP和FTP等基于TCP/IP協(xié)議的子庫。因此，Java應(yīng)用程序可憑借URL打開并訪問網(wǎng)絡(luò)上的對象，就像訪問本地文件一樣簡單方便。Java的分布性為實現(xiàn)在分布環(huán)境尤其是Internet下實現(xiàn)動態(tài)內(nèi)容提供了技術(shù)途徑。1.3Java語言概述健壯性

Java是一種強(qiáng)類型語言，它在編譯和運行時要進(jìn)行大量的類型檢查。類型檢查幫助檢查出許多開發(fā)早期出現(xiàn)的錯誤。Java自已操縱內(nèi)存減少了內(nèi)存出錯的可能性。Java的數(shù)組并非采用指針實現(xiàn)，從而避免了數(shù)組越界的可能。Java通過自動垃圾收集器避免了許多由于內(nèi)存管理而造成的錯誤。Java在程序中由于不采用指針來訪問內(nèi)存單元，從而也避免了許多錯誤發(fā)生的可能。1.3Java語言概述可移植性Java的數(shù)據(jù)類型具有固定的大??；二進(jìn)制數(shù)據(jù)以固定形式存儲和傳輸；字符串是用Unicode存儲定義了可移植的接口，在不同操作系統(tǒng)下有不同的實現(xiàn)1.3Java語言概述結(jié)構(gòu)中立作為一種網(wǎng)絡(luò)語言，Java編譯器將Java源程序編譯成一種與體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的中間文件格式。只要有Java運行系統(tǒng)的機(jī)器都能執(zhí)行這種中間代碼。從而使同一版本的應(yīng)用程序可以運行在不同的平臺上1.3Java語言概述安全性作為網(wǎng)絡(luò)語言，安全是非常重要的。Java的安全性可從兩個方面得到保證。一方面，在Java語言里，象指針和釋放內(nèi)存等C++功能被刪除，避免了非法內(nèi)存操作。另一方面，當(dāng)Java用來創(chuàng)建瀏覽器時，語言功能和一類瀏覽器本身提供的功能結(jié)合起來，使它更安全。Java語言在你的機(jī)器上執(zhí)行前，要經(jīng)過很多次的測試。它經(jīng)過代碼校驗，檢查代碼段的格式，檢測指針操作，對象操作是否過分以及試圖改變一個對象的類型。另外，Java擁有多個層次的互鎖保護(hù)措施，能有效地防止病毒的入侵和破壞行為的發(fā)生。1.3Java語言概述解釋的Java解釋器(運行系統(tǒng))能直接對Java字節(jié)碼進(jìn)行解釋執(zhí)行。鏈接程序通常比編譯程序所需資源少。高性能雖然Java是解釋執(zhí)行程序，但它具有非常高的性能。另外，Java可以在運行時直接將目標(biāo)代碼翻譯成機(jī)器指令。1.3Java語言概述多線程線程有時也稱小進(jìn)程，是一個大進(jìn)程里分出來的小的獨立運行的基本單位。Java提供的多線程功能使得在一個程序里可同時執(zhí)行多個小任務(wù)，即同時進(jìn)行不同的操作或處理不同的事件。多線程帶來的更大的好處是具有更好的網(wǎng)上交互性能和實時控制性能，尤其是實現(xiàn)多媒體功能。動態(tài)性Java的動態(tài)特性是其面向?qū)ο笤O(shè)計方法的擴(kuò)展。它允許程序動態(tài)地裝入運行過程中所需要的類，而不影響使用這一類庫的應(yīng)用程序的執(zhí)行，這是采用C++語言進(jìn)行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計時所無法實現(xiàn)的。1.3Java語言概述3.Java的應(yīng)用程序類型 多平臺應(yīng)用程序：Java是跨平臺的應(yīng)用開發(fā)工具，用Java開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)可以在各種平臺上運行，大大增加了開發(fā)效率，減少重復(fù)勞動。 Web應(yīng)用程序：開發(fā)Web應(yīng)用程序是Java的基本功能。Web瀏覽是現(xiàn)在國際網(wǎng)甚至局域網(wǎng)的主要使用方式。文檔能很容易地顯示文本和各種圖片，并提供超文本鏈接。 基于GUI的應(yīng)用程序：用Java語言可以開發(fā)出一般Windows下的標(biāo)準(zhǔn)圖形用戶界面。 面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序：由于Java是一種純面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，因此常用Java語言開發(fā)面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序。 多線程應(yīng)用程序：利用Java語言提供的多進(jìn)程機(jī)制可以方便開發(fā)各種動畫應(yīng)用等程序。 關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用程序：如電子商務(wù)和數(shù)據(jù)庫方面的應(yīng)用程序。 分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序：Java是網(wǎng)絡(luò)編程語言，常利用Java進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)，如Sun公司的hotJava瀏覽器就是用Java開發(fā)的。 安全性應(yīng)用程序：Java設(shè)計為在其編譯器、運行系統(tǒng)及相應(yīng)的瀏覽器中嵌入多層安全機(jī)制。1.3Java語言概述4.Java語言的開發(fā)Java語言的開發(fā)工具JDKJDK的安裝直接執(zhí)行下載的安裝文件后，根據(jù)提示就可正常安裝。安裝后產(chǎn)生如下目錄結(jié)構(gòu)JDK安裝目錄*\bin的目錄下包含以下主要文件：javac:Java編譯器，用來將Java程序編譯成bytecode。java:Java編譯器，執(zhí)行已經(jīng)轉(zhuǎn)換成bytecode的Java應(yīng)用程序。jdb:Java調(diào)試器，用來調(diào)試Java程序。javap:反編譯，用來返回Java程序的成員變量及方法等信息。javadoc:文檔生成器，創(chuàng)建HTML文件。javaprof:資源分析工具1.3Java語言概述設(shè)置JDK環(huán)境變量為了能從任何目錄編譯和運行Java程序，需要在計算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置PATH和CLASSPATH變量。集成開發(fā)工具NetBeansIDE；Elicpse；JBuilder；JCreatorPro；1.3Java語言概述5.Java程序Java程序的分類JavaApplication（Java獨立應(yīng)用程序）Java獨立應(yīng)用程序是一個完整的程序，需要獨立的Java解釋器來解釋執(zhí)行；JavaApplet（Java小應(yīng)用程序）Java小應(yīng)用程序則是嵌在Web頁面中的非獨立應(yīng)用程序，由Web瀏覽器內(nèi)部所包含的Java解釋器來解釋執(zhí)行，為Web頁面增加交互性和動態(tài)性。注意：將上述兩種類型結(jié)合形成混合型應(yīng)用程序它是指Java軟件在不同的主機(jī)環(huán)境中可作為不同的類型，或者是小應(yīng)用程序或者是獨立應(yīng)用程序。1.3Java語言概述JavaApplication的例子建立一個名為WelcomeApp.java的文件：importjava.io.*;publicclassWelcomeApp{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(“WelcometoJAVA!”);}}1.3Java語言概述JavaApplet的例子建立名為Applet1.java的程序：importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassApplet1extendsApplet{publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawString("WelcometoJava",50,25);}}運行JavaApplet。為了看見程序運行結(jié)果，必須在使用Applet的網(wǎng)頁里加入如下幾行Applet標(biāo)記。<appletcode=Applet1.class!--所要顯示的Applet文件名寫在“code=”后面--name=Applet1!--將Applet的類名稱寫在“name=”的后面，注意大小寫。--width=320!--指定Applet在網(wǎng)頁中的寬度--height=200?!--指定Applet在網(wǎng)頁中的長度--></applet>1.3Java語言概述Java程序結(jié)構(gòu)Java語言的源程序代碼由一個或多個編譯單元(compilationunit)組成，每個編譯單元只能包含下列內(nèi)容(空格和注釋除外)：1）一個程序包語句(packagestatement)。2）入口語句(importstatements)。3）類的聲明(classdeclarations)。4）