第1章 Java語言及編程環(huán)境

第1章

Java語言及編程環(huán)境1.1Java語言簡介1.2Java編程環(huán)境1.1Java語言簡介從JDK1.2（1998.12.8）開始，Java的應(yīng)用平臺逐步分化、演進(jìn)成三個版本：JavaSE—JavaStandardEdition（標(biāo)準(zhǔn)版），主要用于普通PC機(jī)、工作站的Java控制臺或桌面程序的基礎(chǔ)開發(fā)。JavaME—JavaMicroEdition（微型版），用于移動設(shè)備、嵌入式設(shè)備上的Java應(yīng)用程序開發(fā)。JavaEE—JavaEnterpriseEdition（企業(yè)版），用于開發(fā)、部署和管理企業(yè)級、可擴(kuò)展的大型軟件或Web應(yīng)用。1.1.1Java語言特點(diǎn)概括起來說，Java語言具有如下特點(diǎn)。（1）簡單性。Java語言雖衍生自C/C++，但它略去了C/C++中指針、運(yùn)算符重載、多重繼承等復(fù)雜的概念，并通過自動垃圾收集機(jī)制大大簡化了程序員的內(nèi)存管理工作。（2）面向?qū)ο?。Java是一個完全面向?qū)ο蟮恼Z言，其程序設(shè)計(jì)集中于對象及其接口，它提供了簡單的類機(jī)制及動態(tài)的接口模型。（3）分布式。Java是面向網(wǎng)絡(luò)的語言，通過它提供的類庫可以處理TCP/IP協(xié)議，用戶可以通過URL地址在網(wǎng)絡(luò)上很方便地訪問其他對象。（4）安全性。因Java不支持指針，一切對內(nèi)存的訪問都必須通過對象的實(shí)例來完成，這就有效防止了黑客使用“特洛伊”木馬等欺騙手段訪問對象的私有成員，同時也避免了由于指針操作失誤導(dǎo)致的程序或系統(tǒng)崩潰。1.1.1Java語言特點(diǎn)（5）可移植性。與平臺無關(guān)的特性使Java程序可以很方便地被移植到不同軟硬件平臺的計(jì)算機(jī)上。（6）高性能。和其他解釋執(zhí)行的語言不同，Java字節(jié)碼的設(shè)計(jì)使之能很容易地直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于特定CPU的機(jī)器碼，從而得到較高的性能。（7）支持多線程。多線程機(jī)制使應(yīng)用程序能夠并發(fā)地執(zhí)行，同步機(jī)制又保證了對共享數(shù)據(jù)的正確操作。1.1.2Java運(yùn)行機(jī)制1．Java虛擬機(jī)Java虛擬機(jī)（JVM）可理解成一個以字節(jié)碼為機(jī)器指令的CPU。首先，Java編譯程序?qū)⒑缶Y名為.java的Java源程序編譯為JVM可執(zhí)行的代碼（后綴名為.class的Java字節(jié)碼文件），如圖1.1所示，運(yùn)行JVM字節(jié)碼的工作則由解釋器來完成。1.1.2Java運(yùn)行機(jī)制2．垃圾收集器Java垃圾收集器能夠自動回收垃圾，即運(yùn)行時無用對象占據(jù)的內(nèi)存空間。而在C/C++中，垃圾收集工作全都要由程序員負(fù)責(zé)，這無疑增加了程序員的負(fù)擔(dān)。Java語言通過提供一種系統(tǒng)級線程來自動跟蹤程序運(yùn)行時存儲空間的分配情況，并在JVM空閑時檢查并釋放那些可被釋放的存儲空間。在Java中，對象一旦被創(chuàng)建就會在堆區(qū)中分配一塊內(nèi)存，而當(dāng)對象不再被程序引用時，它就變成一個“垃圾”，所占用的堆空間可被回收以便騰出來給后續(xù)的新對象使用。1.1.3Java8新特性（1）lambda表達(dá)式。這種新的語法為Java添加了函數(shù)式編程特性，可以簡化并減少程序中創(chuàng)建特定結(jié)構(gòu)（如某些類型的匿名類）所需的代碼量，使得Java語言更為靈活和富有生命力。（2）新的流API。流API支持對數(shù)據(jù)執(zhí)行管道操作，并針對lambda表達(dá)式做了優(yōu)化。（3）簡化的接口實(shí)現(xiàn)。Java8中可以為接口指定的方法定義默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，如果程序員沒有為默認(rèn)方法創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)，就使用接口定義的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，在向接口添加新方法時也不會破壞現(xiàn)有方法。（4）新的時間日期API。新增日期時間格式器增強(qiáng)了對時間日期類型數(shù)據(jù)的處理功能。（5）支持JavaFX。JavaFX是Java新一代的GUI框架，它強(qiáng)大靈活，可制作出視覺效果十分出色的應(yīng)用程序。1.2Java編程環(huán)境1.2.1JDK81．下載JDK8可以到甲骨文公司的官網(wǎng)下載JDK8：/technetwork/java/javase/downloads/index.html，單擊“DOWNLOAD”按鈕，如圖1.2所示，在出現(xiàn)的下載頁上點(diǎn)擊“jdk-8u45-windows-i586.exe”鏈接，下載對應(yīng)Windowsx86體系計(jì)算機(jī)的JDK。1.2.1JDK82．安裝JDK8下載完成后，得到可執(zhí)行文件jdk-8u45-windows-i586.exe，雙擊啟動安裝向?qū)В凑仗崾就瓿砂惭b，這里JDK的安裝路徑取默認(rèn)“C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_45\”，如圖1.3所示。1.2.1JDK83．配置環(huán)境變量（1）打開“環(huán)境變量”對話框右擊桌面“計(jì)算機(jī)”圖標(biāo)，選擇“屬性”命令，在彈出的控制面板主頁中點(diǎn)擊“高級系統(tǒng)設(shè)置”鏈接，在彈出的“系統(tǒng)屬性”對話框里單擊“環(huán)境變量”按鈕，彈出“環(huán)境變量”對話框，操作如圖1.4所示。1.2.1JDK8（2）新建系統(tǒng)變量JAVA_HOME在“系統(tǒng)變量”列表下單擊“新建”按鈕，彈出“新建系統(tǒng)變量”對話框。在“變量名”一欄輸入“JAVA_HOME”，“變量值”欄輸入JDK安裝路徑，單擊確定”按鈕。如圖P1.5（a）（3）設(shè)置系統(tǒng)變量Path在“系統(tǒng)變量”列表中找到名為“Path”的變量，單擊“編輯”按鈕，在“變量值”字符串中加入路徑“%JAVA_HOME%\bin;”，單擊“確定”按鈕如圖P1.5（b）1.2.1JDK8選擇任務(wù)欄“開始”→“運(yùn)行”命令，輸入“cmd”回車，在命令行輸入“java-version”回車，如果環(huán)境變量設(shè)置成功就會出現(xiàn)Java的版本信息，如圖1.6所示。1.2.1JDK84．JDK8的構(gòu)成進(jìn)入JDK8的安裝路徑，將看到如表1.1所示JDK8的目錄結(jié)構(gòu)。目

錄描

述bin子目錄存放JDK8的工具程序db子目錄存放ApacheDerby數(shù)據(jù)庫等開放資源，支持JDBC4.0規(guī)范include子目錄存放與C程序相關(guān)的頭文件jre子目錄存放Java運(yùn)行時環(huán)境（JRE）相關(guān)的文件lib子目錄存放Java類庫（JAR文件）1.2.1JDK8JDK8包含的內(nèi)容非常豐富，圖1.7是其官方文檔所提供的概念體系結(jié)構(gòu)圖，從中可一窺JDK8的構(gòu)成細(xì)節(jié)。1.2.1JDK8（1）JVM：即Java虛擬機(jī)，它位于圖1.7整個體系的底層，負(fù)責(zé)解釋、執(zhí)行Java程序，可以運(yùn)行在各種操作系統(tǒng)平臺上。（2）JDK8類庫：JVM之上是Java最基礎(chǔ)的類庫，提供了各種實(shí)用類，包括最常用的java.lang、java.util、java.io、java.sql和javax.swing等。（3）開發(fā)工具：在圖1.7體系的上層是種類繁多的開發(fā)工具，這些工具隨Java官方發(fā)布的JDK一起打包提供，都是可執(zhí)行的程序，并公開了APIs（使用命令接口），常用的工具有javac.exe（編譯工具）、java.exe（運(yùn)行工具）、javadoc.exe（用于生成Javadoc文檔）和jar.exe（打包工具）等。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境1．安裝Eclipse4.4可從Eclipse官網(wǎng)下載：/downloads/，當(dāng)前最新的發(fā)布版本是Eclipse4.4.2，下載后直接解壓即可使用。解壓后，在磁盤上生成一個eclipse文件夾，進(jìn)入雙擊eclipse.exe，出現(xiàn)如圖1.8所示界面。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境2．第一個Java程序（1）創(chuàng)建Java項(xiàng)目啟動Eclipse，在其工作臺窗口中依次選擇主菜單“File”→“New”→“JavaProject”項(xiàng)，打開“NewJavaProject”向?qū)?，如圖1.9，在“Projectname”欄輸入項(xiàng)目名“MyProject_01”，其他選項(xiàng)默認(rèn)，單擊“Finish”按鈕，項(xiàng)目創(chuàng)建成功，項(xiàng)目“MyProject_01”將出現(xiàn)在左邊的“PackageExplorer”中。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（2）創(chuàng)建Java包在“包資源管理器”中右擊新創(chuàng)建的項(xiàng)目“MyProject_01”，選擇菜單“New”→“Package”項(xiàng)，彈出“NewJavaPackage”對話框（圖1.10），在“Name”欄輸入包名“org.circle”，單擊“Finish”按鈕完成包的創(chuàng)建。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（3）創(chuàng)建Java類右擊“MyProject_01”項(xiàng)目樹src目錄下新建的包“org.circle”，選擇菜單“New”→“Class”項(xiàng)，彈出“NewJavaClass”對話框，如圖1.11所示，在“Name”欄輸入類名“Area”，單擊“Finish”按鈕完成類的創(chuàng)建。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)自動在中央工作區(qū)打開Area類的代碼編輯窗口，這時就可以編寫Java程序了。輸入“Area.java”源程序，如圖1.12所示，完成后單擊工具欄“Save”（

）按鈕保存。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境3．程序分析【例1.1】求圓面積。源程序文件名為Area.java，代碼如下。Area.javapackageorg.circle;/** //（1）*Title:求圓的面積*Description:已知圓的半徑r，求圓的面積*Copyright:Copyright(c)2015*Company:南京師范大學(xué)*@author鄭阿奇*@version3.0*/publicclassArea{ //（2） publicstaticvoidmain(String[]args){ //（3） finaldoublePI=3.1416; //（4） doubler,area; //定義變量 r=3; //圓的半徑 area=PI*r*r; //求圓面積 System.out.println("圓的面積="+area); //在屏幕上輸出結(jié)果 }}1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境4．程序調(diào)試（1）設(shè)置斷點(diǎn)在源代碼語句左側(cè)的隔條上雙擊鼠標(biāo)左鍵，可以在當(dāng)前行設(shè)置斷點(diǎn)，這里將斷點(diǎn)設(shè)在第14行，如圖1.13所示。第14行語句是給圓的半徑賦值：r=3; //圓的半徑1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（2）進(jìn)入調(diào)試透視圖右擊“Area.java”，選擇菜單“DebugAs”→“JavaApplication”項(xiàng)，運(yùn)行Java程序，彈出對話框單擊“Yes”，系統(tǒng)會自動切換到調(diào)試透視圖界面，如圖1.14所示。1.2.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（3）變量查看右上方Variables視圖顯示了此刻程序中各個變量和常量的取值，從圖1.14可見，此時常量PI已經(jīng)有了值，是因?yàn)?/p>