【ch01】 java程序設計概述

Java程序設計概述Java程序設計第一章01Java語言簡介美籍匈牙利科學家馮·諾依曼提出了存儲程序與程序控制的計算機基本原理，奠定了現(xiàn)代計算機技術的基礎。20世紀30年代中期事先把程序及運行中所需的數(shù)據(jù)輸入并存儲在計算機的內存中存儲程序計算機運行時自動地逐一取出程序中的一條條指令，加以分析，并執(zhí)行規(guī)定的操作。程序控制1.1.1程序與程序設計語言1.1Java語言簡介程序是什么？為了使計算機能完成某一任務，人們預先把動作步驟用一系列指令表達出來，這個指令序列就稱為計算機程序。指令指示計算機執(zhí)行某種操作的命令，計算機的指令系統(tǒng)是一臺計算機所能執(zhí)行的各種不同類型指令的集合，反映了計算機的基本功能。其中，一條指令對應一個最基本的操作，如實現(xiàn)一個加法運算或實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)的傳送操作。雖然指令系統(tǒng)中指令的個數(shù)有限，每個指令所能完成的功能也只是非?；镜牟僮?，但一系列指令的組合卻能完成許多很復雜的功能，這也正是計算機的奇妙之處“”1.1Java語言簡介程序是計算機的靈魂，沒有程序，計算機可以說是一堆廢物。計算機首先要求人們在程序設計上付出大量的創(chuàng)造性勞動，然后才能享受它提供的服務。程序設計語言在發(fā)展過程中經(jīng)歷了由低級到高級的過程，一般分為機器語言、匯編語言和高級語言。1.1Java語言簡介機器語言是最原始的程序設計語言。機器語言1.1Java語言簡介機器語言提供了一組二進制形式的機器指令，每個機器指令能讓計算機完成一個基本的操作，機器指令及其含義是由計算機硬件的設計者定義的。用機器語言編寫的程序，可以被計算機直接識別和執(zhí)行。由于不同類型計算機系統(tǒng)的機器語言一般有所不同，所以一種機器編寫的程序不能直接在另一種機器上運行。用機器語言編寫程序非?？菰锖蜔┈?，要記住每條指令的二進制代碼與含義非常困難，要閱讀和理解機器語言程序同樣非常困難。匯編語言用符號表示機器指令的運算符與運算對象，例如，用“ADD”代替“1010”表示加法操作，用“MOV”代替“0100”表示數(shù)據(jù)傳送。匯編語言1.1Java語言簡介用匯編語言編寫的程序需要經(jīng)過一個專門的翻譯程序的處理，將其中的匯編語言指令逐條翻譯成相應的機器指令后才能執(zhí)行。雖然匯編語言一定程度上克服了機器語言難以閱讀和記憶的缺點，但對大多數(shù)用戶來說，理解和使用仍然是很困難的。高級語言與人們所習慣的自然語言、數(shù)學語言比較接近，與低級語言相比，具有自然直觀、易學易用等優(yōu)點。高級語言1.1Java語言簡介目前比較流行的高級語言有：Java、C、C++、Python、PHP等，這些語言具有各自不同的特色、側重點和適用領域，存在一定的差異。不過，高級語言本質上是相通的，掌握了一門經(jīng)典語言之后，再學習其他語言會非常容易。目前比較流行的程序設計語言中，C語言采用編譯方式，Basic語言采用解釋方式。Java語言是一種比較特殊的高級語言，它采用先編譯、再解釋的執(zhí)行方式。也就是先把Java語言的源程序編譯成字節(jié)碼程序，然后在運行時由Java解釋器對字節(jié)碼程序進行解釋執(zhí)行。1.1.2Java語言的發(fā)展1.1Java語言簡介Sun公司將Oak語言的應用背景轉向網(wǎng)絡市場，將Oak更名為Java1995年Sun公司發(fā)布了Java的第一個開發(fā)工具包（JDK1.0），這是Java發(fā)展歷程中的重要里程碑，標志著Java成為了一種獨立的開發(fā)工具。1996年1月J2EE、J2SE和J2ME分別更名為JavaEE，JavaSE和JavaME。2005年6月甲骨文公司通過收購Sun公司獲得了Java的版權。2009年4月甲骨文公司發(fā)布了Java8。2014年TIOBE編程語言排行榜是反映程序設計語言當前流行程度的一個指標，該排行榜每月更新一次。在該榜單上，Java語言多年來大多位于第一名1.1.3Java語言的特點1.1Java語言簡介Java是一種面向對象的程序設計語言?？傮w上說，Java語言具有簡單易學、安全性、平臺無關性、多線程機制等特點。Java語言具有較好的安全性。一方面，指針和釋放內存等功能被Java摒棄，從而避免了非法內存操作的可能性另一方面，Java程序在執(zhí)行過程中會經(jīng)過多次監(jiān)測。首先，必須經(jīng)過字節(jié)碼校驗器的檢查，然后，Java解釋器將決定程序中類的內存布局隨后，Java類裝載器負責把來自網(wǎng)絡的類裝載到單獨的內存區(qū)域中，避免程序之間相互干擾。此外，用戶還可以限制來自網(wǎng)絡的類對本地文件系統(tǒng)的訪問。1.1Java語言簡介平臺無關性是Java語言的最重要的特性。所謂平臺，是指程序運行的硬件和軟件環(huán)境。一般的高級語言程序，如果要在不同的平臺上運行，需要編譯成不同的可執(zhí)行代碼。而Java語言允許編程者一次性編寫程序代碼，并可以在不同的平臺上運行。Java虛擬機（JavaVirtualMachine，JVM）是實現(xiàn)平臺無關性的關鍵，是由Java系統(tǒng)提供的一個軟件，其任務是執(zhí)行Java程序。編譯系統(tǒng)先對Java源程序進行編譯處理，生成一種與平臺無關的字節(jié)碼程序（也就是.class文件）。這種字節(jié)碼程序本身并不能直接在計算機系統(tǒng)上運行，而必須通過JVM來解釋執(zhí)行。因此，一般認為Java語言既不是純粹的編譯型語言，也不是純粹的解釋型語言。目前，各種類型的計算機系統(tǒng)基本都有各自對應的Java虛擬機，負責將Java字節(jié)碼程序轉換為對應平臺計算機的機器碼，從而可以執(zhí)行。正是Java虛擬機，使Java程序在一次編譯之后，便能在不同硬件和操作系統(tǒng)平臺上執(zhí)行。它之所以稱為虛擬機，是因為并沒有某個計算機系統(tǒng)可以直接執(zhí)行Java程序，而是依賴Java虛擬機這樣一個軟件，將計算機變成一個可以執(zhí)行Java程序的虛擬計算機。高級程序設計語言經(jīng)歷了從面向過程到面向對象的發(fā)展。面向對象技術較好地解決了面向過程的軟件開發(fā)中出現(xiàn)的種種問題，比原有的面向過程的語言有更好的可維護性、可重用性和可擴展性，有利于提高程序的開發(fā)效率。C++從C發(fā)展而來，具備了面向對象的特征，也保留著對C的兼容。Java是一種較為純粹面向對象程序設計語言。1.1Java語言簡介02Java程序的開發(fā)環(huán)境（1）JavaSE，即JavaStandardEdition，為創(chuàng)建和運行Java程序提供了最基本的環(huán)境，是Java技術的核心和基礎，適用于桌面系統(tǒng)的Java平臺標準版。（2）JavaEE，即JavaEnterpriseEdition，為基于服務器的分布式企業(yè)應用提供了開發(fā)和運行環(huán)境。（3）JavaME，即JavaMicroEdition，為嵌入式應用提供了開發(fā)和運行環(huán)境。1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境JDK（JavaDevelopmentKit）是Java語言的軟件開發(fā)工具包，主要用于移動設備、嵌入式設備上的Java程序。JDK是整個Java開發(fā)的核心，它包含了Java的運行環(huán)境和工具。JDK是個免費軟件，可以直接在其官網(wǎng)（/technetwork/java/index.html）下載最新版本。不同的操作系統(tǒng)所對應的JDK是不同的，下載時應注意選擇正確操作系統(tǒng)下的JDK版本1.2.1JDK1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境Eclipse是由IBM公司推出的開源、免費的集成開發(fā)工具。提供程序編輯、程序編譯、程序調試等功能，方便程序開發(fā)，提高實際的開發(fā)效率，能夠簡化程序設計中的很多操作。Eclipse安裝程序可以從其官網(wǎng)（）上下載。Eclipse是一個使用Java語言開發(fā)的工具軟件，所以在安裝Eclipse以前，一定要安裝和配置JDK。Eclipse的安裝很簡單，只需解壓縮安裝文件即可。1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境1．創(chuàng)建項目（Project）1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境2．創(chuàng)建Java程序1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境3．編輯、保存源程序文件4．運行程序1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境【例1-1】Java歡迎您！1.2.3初識Java程序【程序】【運行結果】1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境【例1-1】Java歡迎您！【程序說明】程序中的“//類定義的開始”稱為注釋語句。注釋語句的用處僅在于使程序更易于理解，而對程序的功能沒有任何影響，添加注釋語句后，編譯之后生成的程序文件的長度不會因此增加。每個Java程序可以包含若干個類（class），而每個類可以有若干個方法，每個方法又包含一系列語句。例1-1的程序非常簡單，定義了一個類Hello，該類中僅定義了一個main()方法，而main()方法中也僅定義了一個語句。1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境【例1-1】Java歡迎您！【程序說明】class表明該程序定義一個類，這個類的名字是Hello，緊隨其后的“{”表示這個類定義的開始，而最后一行的“}”表示該類定義的結束。public表示該類的性質是公共類，一個程序文件中最多只能有一個類是公共類，并且該程序文件的文件名必須與公共類的名稱一致，所以例1-1的程序文件名只能是Hello.java。1.2Java程序的開發(fā)環(huán)境【例1-1】Java歡迎您！【程序說明】publicstaticvoidmain(Stringargs[])是Hello類的一個方法。main是方法名，public、