Java程序設計基礎 課件 第1章 Java概述

第一章Java概述1.1Java歷史簡介1.2Java的方向劃分1.3Java語言的特點1.4Java語言的地位1.5Java開發(fā)環(huán)境1.6第一個Java程序1.7Java編程規(guī)范本章小結

1.1Java歷史簡介

Java語言源于Sun公司在1990年12月開始研究的一個內部項目，Sun公司的工程師們在項目開發(fā)中發(fā)現C語言和可用的API(ApplicationProgrammingInterface，應用程序編程接口)難以完成項目開發(fā)，1991年4月，Sun公司的JamesGosling博士和幾位工程師在改進C語言的基礎上創(chuàng)造出一門新的語言——Oak(橡樹)。Oak語言有望于控制嵌入在有線電視交換盒、PDA(PersonalDigitalAssistant，掌上電腦)等中的微處理器，后來更名為“Java”(爪哇咖啡)。Java既安全、可移植，又可跨平臺，而且人們發(fā)現它能夠解決Internet上的大型應用問題。

1.2Java的方向劃分

Java的版本演進到了Java2，根據其應用的不同層面進行劃分，Java2平臺被分為三個版本，各版本及其說明如表1-1所示。

1.3Java語言的特點

Java語言具有以下幾個特點：

1．簡單Java由C、C++發(fā)展而來，其語言風格與C++十分相似；另一方面，Java比C++簡單，它刪除了C++中難理解、易引起安全隱患的內容，如最典型的指針操作、多繼承等，降低了學習的難度；同時，Java還有一個特點，即它的基本語法部分與C語言的幾乎一模一樣，容易為人們接受。

2．面向對象

Java是一種面向對象的程序設計語言，在面向對象上相較于C++更加合理和易于理解，更接近于現實世界的概念。同時，Java語言支持靜態(tài)和動態(tài)風格代碼的繼承和重用，所采用的自動裝箱和拆箱技術讓Java的各個基本類型也可以作為對象進行處理。

3．分布式

Java具有支持分布式計算的特征。分布式計算中的“分布”指的是數據分布和操作分布。數據分布即應用系統(tǒng)所操作的數據可以分散存儲在不同的網絡節(jié)點上；操作分布即應用系統(tǒng)的計算可由不同的網絡節(jié)點完成。Java能實現這兩種分布。

4．安全

Java在語言機制和運行環(huán)境中都引入了多級安全措施，主要如下：

(1)內存分配及布局由Java運行系統(tǒng)規(guī)定，取消了指針的操作，不允許直接對內存進行操作，實現了內存管理自動化，內存布局由Java虛擬機(JavaVirtualMachine，JVM)決定。

(2)運行系統(tǒng)提供字節(jié)碼驗證、代碼認證與代碼訪問權限控制的安全控制模型。

①提供字節(jié)碼檢驗器，以保證程序代碼在編譯和運行過程中接受一層層的安全檢查，這樣可以防止非法程序或病毒的入侵。

②提供了文件訪問控制機制，嚴格控制程序代碼的訪問權限。

③提供了多種網絡軟件協(xié)議的用戶接口，用戶可以在網絡傳輸中使用多種加密技術來保證網絡傳輸的安全性和完整性。

5．編譯和解釋的結合

Java應用程序由編譯器編譯成字節(jié)碼，這個字節(jié)碼不是最終可執(zhí)行的程序，不能在具體的平臺上運行，還需要由運行系統(tǒng)上的字節(jié)碼解釋器將其解釋成機器語言，從而達到邊解釋邊執(zhí)行的目的。

6．可移植

Java的最大特點是“一次編程，多次使用”。任何機器只要配備Java虛擬機，便可以運行Java程序，因為Java語言不是針對某個具體平臺結構設計的。

7．多線程

多線程技術允許應用程序并行執(zhí)行，即同時做多件事，滿足了一些復雜軟件的要求。Java不但內置多線程功能，而且提供語言級的多線程支持，即定義了一些用于建立、管理多線程的類和方法，使得開發(fā)具有多線程功能的程序變得簡單和有效。．

1.4Java語言的地位．

1.課程地位Java語言在計算機相關專業(yè)中的課程地位如圖1-1所示，可以看出，Java最主要的前導課程是C語言，Java的面向過程以及結構化編程主要來自于C語言；Java的后續(xù)課程很多，主要是因為Java技術的應用范圍非常廣泛，而作為這些課程的基礎，如果不能很好地掌握Java語言，對于后續(xù)課程的學習將有很大影響，所以有關Java語言的課程在軟件開發(fā)中占有非常重要的地位。

圖1-1Java課程地位

Java程序員主要有三個開發(fā)方向：

(1)?Android移動端開發(fā)：主要是移動端應用的開發(fā)。移動端包括搭載Android系統(tǒng)的手機、平板、電視盒子等設備。

(2)?Web開發(fā)：主要有HTML5開發(fā)、B/S應用開發(fā)、微信開發(fā)等，包括企業(yè)的信息系統(tǒng)開發(fā)，是Java應用的一個非常大的市場。

(3)通信服務器開發(fā)：主要是通信服務器的開發(fā)，如游戲服務器、騰訊的QQ服務器等。

Java是廣泛使用的編程語言，擁有龐大的客戶群。據估計，全球范圍內有超過30億臺設備在運行Java，超過其他任何一種語言。使用Java編寫的程序幾乎可用于任何設備，包括智能手機、服務器、自動取款機、銷售點終端機(POS)、藍光播放器、電視、機頂盒、物聯網網關、醫(yī)療設備、Kindle電子閱讀器、汽車等。

1.5Java開發(fā)環(huán)境

Java開發(fā)環(huán)境的安裝主要有三個步驟，如圖1-3所示。圖1-3Java開發(fā)環(huán)境安裝

1.5.1安裝JavaJDK

JDK(JavaDevelopmentKit)是Java語言的軟件開發(fā)工具包，是整個Java的核心，包括Java運行環(huán)境、Java工具和Java基礎類庫。要進行Java程序的開發(fā)，首先要在電腦上安裝JDK，其下載地址為/technetwork/java/javase/downloads/index.html。其下載頁面如圖1-4所示。

圖1-4JDK下載示意圖

JDK的安裝方法和一般的軟件安裝一樣，跟隨軟件安裝的向導界面，按照默認的安裝設置進行即可。安裝完后可以在開始菜單中查看，也可以在控制面板中查看是否安裝成功，如圖1-5所示。

圖1-5檢查JDK是否安裝成功

雙擊Java圖標，然后在彈出的界面中點擊“關于”，可以查看Java的版本號，如圖1-6所示。圖1-6查看JDK版本

1.5.2環(huán)境變量設置

安裝好JDK后需要進行環(huán)境變量的設置，具體流程如圖1-7所示。

(1)右鍵點擊“計算機”→“屬性”，在彈出的系統(tǒng)屬性對話框中點擊“高級系統(tǒng)設置”→“高級”→“環(huán)境變量(N)…”。

(2)在“環(huán)境變量”窗口中的“系統(tǒng)變量(S)”下點擊“新建(W)…”，新建“JAVA_HOME”變量，變量值為JDK的安裝目錄名，默認安裝目錄為C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_161。

圖1-7Java環(huán)境變量設置流程

(3)在“系統(tǒng)變量(S)”欄找到Path變量，雙擊進行編輯，在變量值后輸入“%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin;”，如圖1-8所示。

圖1-8編輯環(huán)境變量

4)再次在“系統(tǒng)變量(s)”欄點擊“新建(W)…”，輸入CLASSPATH，變量值后輸入“.%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar”(注意最前面有一個點)，如圖1-9所示。圖1-9輸入環(huán)境變量

(5)檢驗是否配置成功，運行cmd，在黑色窗口中輸入“java?-version”(java和-version之間有空格)。若如圖1-10所示，顯示Java的版本信息，則說明安裝配置成功。圖1-10環(huán)境變量設置是否成功

1.5.3集成開發(fā)環(huán)境

Java的IDE很多，較為常用的有Eclipse、NetBeans、IntelliJIDEA等，如表1-2所示，但是這些IDE對于初學者來說過于龐大，功能過于復雜，且大多是以項目的方式組織程序的。

JCreatorLe5.0軟件可以在JCreator官網(/)下載，也可以在很多常用的軟件下載網站上搜索下載，下載完按照安裝向導提示進行安裝即可。安裝完畢后打開軟件，JCreator的主界面如圖1-11所示。圖1-11JCreator主界面

如果在使用JCreator過程中出現圖1-12所示的提示，表示后臺的JavaJDK還沒有和我們之前安裝的JCreator關聯起來，解決方法如下：在JCreator菜單Configure中選擇Options→JDKProfiles，檢查是否有JDK；如果為空，就點擊New按鈕，然后找到JDK安裝的目錄，如圖1-13所示。圖1-12JDK設置問題圖1-13設置JDKProfiles

1.6第一個Java程序

點擊JCreator中的菜單項File→New→File，出現新建文件向導，如圖1-14所示，選擇JavaClasses→JavaClass，點擊Next按鈕。

圖1-14新建Java類

在圖1-15所示的窗口中輸入文件名“HelloJava”，選擇源文件需要放置的路徑，如“D:\JavaCode\”，然后點擊Finish按鈕，即可進入到程序編輯界面。

圖1-15輸入類名及所在目錄

在程序編輯區(qū)域會看到下列程序代碼：

程序示例1-1第一個Java程序(空程序)。

程序分析：

(1)?Java是使用類(class)來組織程序的，在一個文件中可以有多個類，每個類有自己的區(qū)域{…}，其中只能有一個類的類名與文件名相同，并且?guī)ublic公共修飾符，該類是作為該文件運行的主類，該類的main方法將是運行該文件的入口函數。

(2)在本書的前四章，我們都在一個文件中定義一個同名的主類，然后在該類中輸入一個main函數，作為程序的入口，類似于C語言，在main函數中編寫程序語句或者調用其它函數。

(3)?main函數的寫法：(可以使用JCreator的代碼提示：輸入main，出現提示后回車，即可自動完成main函數代碼。)

(4)?main函數中輸入的第一條Java語句“System.out.println("HelloJava!");”中，System.out.println()是一個輸出函數，將字符串或各種數據類型放入該函數的括號里面，能夠輸出相應形式的字符到顯示器上；點擊按鈕進行編譯，如果有語法錯誤會在BuildOutput窗口中顯示出來，如果沒有語法錯誤將顯示“Processcompleted.”，這時點擊按鈕運行程序。

程序示例1-2第一個Java程序：輸出字符串到顯示器上。

程序段：(HelloJava.java)

publicclassHelloJava{

publicstaticvoidmain(String[]args){

System.out.println("HelloJava!");

}

}

程序結果：

上面的結構可以改造為函數調用的方式，這將是我們前幾章用的比較多的結構，由于main函數是直接調用fun函數，fun函數需要使用static修飾。

1.7Java編程規(guī)范

1.7.1初識Java編程規(guī)范Java編程規(guī)范或者說編程風格，是指Java語言經歷了二十多年的發(fā)展之后，程序員們對于如何寫出規(guī)范的程序已經有了一些共同的認識。

上述兩個程序運行后的結果一樣，但是哪個可讀性強呢？從上述兩個程序的差別可以看出Java編程規(guī)范的優(yōu)點：

(1)好的編碼規(guī)范可以改善軟件的可讀性，讓開發(fā)人員更快更好地理解新的代碼。

(2)好的編碼規(guī)范可以減少軟件代碼的維護成本。

(3)好的編碼規(guī)范可以有效提高團隊開發(fā)的合作效率。

(4)規(guī)范性編碼可以讓開發(fā)人員養(yǎng)成良好的編碼習慣，思維更加嚴謹。

1.7.2Java編程規(guī)范歸納

1．命名規(guī)范

語言的各種元素命名應該正確并且具有一定含義，如對類、變量、函數名等的命名，應該使用完整的英文單詞，要能望文知意，如上述程序的getMaxFromArray函數的命名就比fun函數的命名有意義。

2.駝峰式命名規(guī)則

變量名、函數名、參數名等宜以lowerCamelCase風格編寫：首字母小寫，之后每個單詞首字母大寫。

3.正確的代碼縮進格式

一個排版良好的程序必定有正確的縮進形式，而代碼的正確縮進能有效增強程序的可讀性，并且還能有效避免邏輯錯誤。應使用Tab鍵進行代碼縮進，而不要使用空格鍵，且縮進必須要有正確的層次，如下面的程序段：

該程序共有4個縮進層次：

(1)?getMaxFromArray函數：該函數的函數體在一對“{}”之間，左花括號“{”寫在函數頭部之后，右花括號“}”對齊函數頭部第一個字符，該函數體內的所有語句縮進一個層次。

(2)?for循環(huán)語句：for語句的一對“{}”之間是循環(huán)體語句，所以循環(huán)體里的所有語句縮進一個層次。

(3)?if分支語句：if語句作為for循環(huán)體內部語句，所以縮進一個層次。

(4)“max=a[i];”語句：該語句是if的分支語句，如果條件成立，執(zhí)行分支語句；如果條件不成立，該語句不被執(zhí)行。

4．進行適當的程序注釋

程序的注釋能幫助閱讀程序的人更快理解程序的含義。注釋包括對類、函數、變量、算法、代碼等的注釋。Java的注釋形式主要有以下幾種：

(1)塊注釋，以“/*”開頭，以“*/”結束，在“/*”和“*/”之間的代