Java程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 第1章 Java概述

第一章Java概述1.1Java歷史簡(jiǎn)介1.2Java的方向劃分1.3Java語(yǔ)言的特點(diǎn)1.4Java語(yǔ)言的地位1.5Java開(kāi)發(fā)環(huán)境1.6第一個(gè)Java程序1.7Java編程規(guī)范本章小結(jié)

1.1Java歷史簡(jiǎn)介

Java語(yǔ)言源于Sun公司在1990年12月開(kāi)始研究的一個(gè)內(nèi)部項(xiàng)目，Sun公司的工程師們?cè)陧?xiàng)目開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)C語(yǔ)言和可用的API(ApplicationProgrammingInterface，應(yīng)用程序編程接口)難以完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，1991年4月，Sun公司的JamesGosling博士和幾位工程師在改進(jìn)C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出一門(mén)新的語(yǔ)言——Oak(橡樹(shù))。Oak語(yǔ)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(lái)更名為“Java”(爪哇咖啡)。Java既安全、可移植，又可跨平臺(tái)，而且人們發(fā)現(xiàn)它能夠解決Internet上的大型應(yīng)用問(wèn)題。

1.2Java的方向劃分

Java的版本演進(jìn)到了Java2，根據(jù)其應(yīng)用的不同層面進(jìn)行劃分，Java2平臺(tái)被分為三個(gè)版本，各版本及其說(shuō)明如表1-1所示。

1.3Java語(yǔ)言的特點(diǎn)

Java語(yǔ)言具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1．簡(jiǎn)單Java由C、C++發(fā)展而來(lái)，其語(yǔ)言風(fēng)格與C++十分相似；另一方面，Java比C++簡(jiǎn)單，它刪除了C++中難理解、易引起安全隱患的內(nèi)容，如最典型的指針操作、多繼承等，降低了學(xué)習(xí)的難度；同時(shí)，Java還有一個(gè)特點(diǎn)，即它的基本語(yǔ)法部分與C語(yǔ)言的幾乎一模一樣，容易為人們接受。

2．面向?qū)ο?/p>

Java是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，在面向?qū)ο笊舷噍^于C++更加合理和易于理解，更接近于現(xiàn)實(shí)世界的概念。同時(shí)，Java語(yǔ)言支持靜態(tài)和動(dòng)態(tài)風(fēng)格代碼的繼承和重用，所采用的自動(dòng)裝箱和拆箱技術(shù)讓Java的各個(gè)基本類型也可以作為對(duì)象進(jìn)行處理。

3．分布式

Java具有支持分布式計(jì)算的特征。分布式計(jì)算中的“分布”指的是數(shù)據(jù)分布和操作分布。數(shù)據(jù)分布即應(yīng)用系統(tǒng)所操作的數(shù)據(jù)可以分散存儲(chǔ)在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上；操作分布即應(yīng)用系統(tǒng)的計(jì)算可由不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成。Java能實(shí)現(xiàn)這兩種分布。

4．安全

Java在語(yǔ)言機(jī)制和運(yùn)行環(huán)境中都引入了多級(jí)安全措施，主要如下：

(1)內(nèi)存分配及布局由Java運(yùn)行系統(tǒng)規(guī)定，取消了指針的操作，不允許直接對(duì)內(nèi)存進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存管理自動(dòng)化，內(nèi)存布局由Java虛擬機(jī)(JavaVirtualMachine，JVM)決定。

(2)運(yùn)行系統(tǒng)提供字節(jié)碼驗(yàn)證、代碼認(rèn)證與代碼訪問(wèn)權(quán)限控制的安全控制模型。

①提供字節(jié)碼檢驗(yàn)器，以保證程序代碼在編譯和運(yùn)行過(guò)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(wèn)控制機(jī)制，嚴(yán)格控制程序代碼的訪問(wèn)權(quán)限。

③提供了多種網(wǎng)絡(luò)軟件協(xié)議的用戶接口，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)傳輸中使用多種加密技術(shù)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩院屯暾浴?/p>

5．編譯和解釋的結(jié)合

Java應(yīng)用程序由編譯器編譯成字節(jié)碼，這個(gè)字節(jié)碼不是最終可執(zhí)行的程序，不能在具體的平臺(tái)上運(yùn)行，還需要由運(yùn)行系統(tǒng)上的字節(jié)碼解釋器將其解釋成機(jī)器語(yǔ)言，從而達(dá)到邊解釋邊執(zhí)行的目的。

6．可移植

Java的最大特點(diǎn)是“一次編程，多次使用”。任何機(jī)器只要配備Java虛擬機(jī)，便可以運(yùn)行Java程序，因?yàn)镴ava語(yǔ)言不是針對(duì)某個(gè)具體平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。

7．多線程

多線程技術(shù)允許應(yīng)用程序并行執(zhí)行，即同時(shí)做多件事，滿足了一些復(fù)雜軟件的要求。Java不但內(nèi)置多線程功能，而且提供語(yǔ)言級(jí)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(kāi)發(fā)具有多線程功能的程序變得簡(jiǎn)單和有效。．

1.4Java語(yǔ)言的地位．

1.課程地位Java語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)相關(guān)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(dǎo)課程是C語(yǔ)言，Java的面向過(guò)程以及結(jié)構(gòu)化編程主要來(lái)自于C語(yǔ)言；Java的后續(xù)課程很多，主要是因?yàn)镴ava技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，而作為這些課程的基礎(chǔ)，如果不能很好地掌握J(rèn)ava語(yǔ)言，對(duì)于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)將有很大影響，所以有關(guān)Java語(yǔ)言的課程在軟件開(kāi)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(gè)開(kāi)發(fā)方向：

(1)?Android移動(dòng)端開(kāi)發(fā)：主要是移動(dòng)端應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。移動(dòng)端包括搭載Android系統(tǒng)的手機(jī)、平板、電視盒子等設(shè)備。

(2)?Web開(kāi)發(fā)：主要有HTML5開(kāi)發(fā)、B/S應(yīng)用開(kāi)發(fā)、微信開(kāi)發(fā)等，包括企業(yè)的信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，是Java應(yīng)用的一個(gè)非常大的市場(chǎng)。

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

Java是廣泛使用的編程語(yǔ)言，擁有龐大的客戶群。據(jù)估計(jì)，全球范圍內(nèi)有超過(guò)30億臺(tái)設(shè)備在運(yùn)行Java，超過(guò)其他任何一種語(yǔ)言。使用Java編寫(xiě)的程序幾乎可用于任何設(shè)備，包括智能手機(jī)、服務(wù)器、自動(dòng)取款機(jī)、銷售點(diǎn)終端機(jī)(POS)、藍(lán)光播放器、電視、機(jī)頂盒、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、醫(yī)療設(shè)備、Kindle電子閱讀器、汽車(chē)等。

1.5Java開(kāi)發(fā)環(huán)境

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

1.5.1安裝JavaJDK

JDK(JavaDevelopmentKit)是Java語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)工具包，是整個(gè)Java的核心，包括Java運(yùn)行環(huán)境、Java工具和Java基礎(chǔ)類庫(kù)。要進(jìn)行Java程序的開(kāi)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(yè)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?qū)Ы缑?，按照默認(rèn)的安裝設(shè)置進(jìn)行即可。安裝完后可以在開(kāi)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(biāo)，然后在彈出的界面中點(diǎn)擊“關(guān)于”，可以查看Java的版本號(hào)，如圖1-6所示。圖1-6查看JDK版本

1.5.2環(huán)境變量設(shè)置

安裝好JDK后需要進(jìn)行環(huán)境變量的設(shè)置，具體流程如圖1-7所示。

(1)右鍵點(diǎn)擊“計(jì)算機(jī)”→“屬性”，在彈出的系統(tǒng)屬性對(duì)話框中點(diǎn)擊“高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置”→“高級(jí)”→“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(diǎn)擊“新建(W)…”，新建“JAVA_HOME”變量，變量值為JDK的安裝目錄名，默認(rèn)安裝目錄為C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_161。

圖1-7Java環(huán)境變量設(shè)置流程

(3)在“系統(tǒng)變量(S)”欄找到Path變量，雙擊進(jìn)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(diǎn)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(gè)點(diǎn))，如圖1-9所示。圖1-9輸入環(huán)境變量

(5)檢驗(yàn)是否配置成功，運(yùn)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(shuō)明安裝配置成功。圖1-10環(huán)境變量設(shè)置是否成功

1.5.3集成開(kāi)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(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)過(guò)于龐大，功能過(guò)于復(fù)雜，且大多是以項(xiàng)目的方式組織程序的。

JCreatorLe5.0軟件可以在JCreator官網(wǎng)(/)下載，也可以在很多常用的軟件下載網(wǎng)站上搜索下載，下載完按照安裝向?qū)崾具M(jìn)行安裝即可。安裝完畢后打開(kāi)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(guò)程中出現(xiàn)圖1-12所示的提示，表示后臺(tái)的JavaJDK還沒(méi)有和我們之前安裝的JCreator關(guān)聯(lián)起來(lái)，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(diǎn)擊New按鈕，然后找到JDK安裝的目錄，如圖1-13所示。圖1-12JDK設(shè)置問(wèn)題圖1-13設(shè)置JDKProfiles

1.6第一個(gè)Java程序

點(diǎn)擊JCreator中的菜單項(xiàng)File→New→File，出現(xiàn)新建文件向?qū)?，如圖1-14所示，選擇JavaClasses→JavaClass，點(diǎn)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(diǎn)擊Finish按鈕，即可進(jìn)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(huì)看到下列程序代碼：

程序示例1-1第一個(gè)Java程序(空程序)。

程序分析：

(1)?Java是使用類(class)來(lái)組織程序的，在一個(gè)文件中可以有多個(gè)類，每個(gè)類有自己的區(qū)域{…}，其中只能有一個(gè)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(yùn)行的主類，該類的main方法將是運(yùn)行該文件的入口函數(shù)。

(2)在本書(shū)的前四章，我們都在一個(gè)文件中定義一個(gè)同名的主類，然后在該類中輸入一個(gè)main函數(shù)，作為程序的入口，類似于C語(yǔ)言，在main函數(shù)中編寫(xiě)程序語(yǔ)句或者調(diào)用其它函數(shù)。

(3)?main函數(shù)的寫(xiě)法：(可以使用JCreator的代碼提示：輸入main，出現(xiàn)提示后回車(chē)，即可自動(dòng)完成main函數(shù)代碼。)

(4)?main函數(shù)中輸入的第一條Java語(yǔ)句“System.out.println("HelloJava!");”中，System.out.println()是一個(gè)輸出函數(shù)，將字符串或各種數(shù)據(jù)類型放入該函數(shù)的括號(hào)里面，能夠輸出相應(yīng)形式的字符到顯示器上；點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行編譯，如果有語(yǔ)法錯(cuò)誤會(huì)在BuildOutput窗口中顯示出來(lái)，如果沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤將顯示“Processcompleted.”，這時(shí)點(diǎn)擊按鈕運(yùn)行程序。

程序示例1-2第一個(gè)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(jié)果：

上面的結(jié)構(gòu)可以改造為函數(shù)調(diào)用的方式，這將是我們前幾章用的比較多的結(jié)構(gòu)，由于main函數(shù)是直接調(diào)用fun函數(shù)，fun函數(shù)需要使用static修飾。

1.7Java編程規(guī)范

1.7.1初識(shí)Java編程規(guī)范Java編程規(guī)范或者說(shuō)編程風(fēng)格，是指Java語(yǔ)言經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展之后，程序員們對(duì)于如何寫(xiě)出規(guī)范的程序已經(jīng)有了一些共同的認(rèn)識(shí)。

上述兩個(gè)程序運(yùn)行后的結(jié)果一樣，但是哪個(gè)可讀性強(qiáng)呢？從上述兩個(gè)程序的差別可以看出Java編程規(guī)范的優(yōu)點(diǎn)：

(1)好的編碼規(guī)范可以改善軟件的可讀性，讓開(kāi)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(hù)成本。

(3)好的編碼規(guī)范可以有效提高團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的合作效率。

(4)規(guī)范性編碼可以讓開(kāi)發(fā)人員養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣，思維更加嚴(yán)謹(jǐn)。

1.7.2Java編程規(guī)范歸納

1．命名規(guī)范

語(yǔ)言的各種元素命名應(yīng)該正確并且具有一定含義，如對(duì)類、變量、函數(shù)名等的命名，應(yīng)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(shù)的命名就比f(wàn)un函數(shù)的命名有意義。

2.駝峰式命名規(guī)則

變量名、函數(shù)名、參數(shù)名等宜以lowerCamelCase風(fēng)格編寫(xiě)：首字母小寫(xiě)，之后每個(gè)單詞首字母大寫(xiě)。

3.正確的代碼縮進(jìn)格式

一個(gè)排版良好的程序必定有正確的縮進(jìn)形式，而代碼的正確縮進(jìn)能有效增強(qiáng)程序的可讀性，并且還能有效避免邏輯錯(cuò)誤。應(yīng)使用Tab鍵進(jìn)行代碼縮進(jìn)，而不要使用空格鍵，且縮進(jìn)必須要有正確的層次，如下面的程序段：

該程序共有4個(gè)縮進(jìn)層次：

(1)?getMaxFromArray函數(shù)：該函數(shù)的函數(shù)體在一對(duì)“{}”之間，左花括號(hào)“{”寫(xiě)在函數(shù)頭部之后，右花括號(hào)“}”對(duì)齊函數(shù)頭部第一個(gè)字符，該函數(shù)體內(nèi)的所有語(yǔ)句縮進(jìn)一個(gè)層次。

(2)?for循環(huán)語(yǔ)句：for語(yǔ)句的一對(duì)“{}”之間是循環(huán)體語(yǔ)句，所以循環(huán)體里的所有語(yǔ)句縮進(jìn)一個(gè)層次。

(3)?if分支語(yǔ)句：if語(yǔ)句作為for循環(huán)體內(nèi)部語(yǔ)句，所以縮進(jìn)一個(gè)層次。

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

4．進(jìn)行適當(dāng)?shù)某绦蜃⑨?/p>

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(duì)類、函數(shù)、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(kāi)頭，以“*/”結(jié)束，在“/*”和“*/”之間的代