Java和面向對象概述.ppt

1、第一講 Java和面向對象概述,時間：2015年9月,電子信息工程學院 姜斌 教材：第一章（前三節(jié)）,知識要點,本講著重介紹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 面向對象程序設計中的基本概念 介紹Java語言的特點及開發(fā)Java程序的基本步驟等 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。,內容概述,一、 面向對象軟件開發(fā)方法概述 二、 面向對象的基本概念 三、 Java語言概述 四、 Java主要相關技術 本章小結 思考與練習,課程前序掌握或了解的概念,軟件（Software） 軟件工程

2、（Software Engineering） 計算機程序語言（Programming Language） 信息（Information）和數據（Data） 計算機系統(tǒng)（Computer System） 數據庫系統(tǒng)（Database System）,一 面向對象軟件開發(fā)方法概述,60年代至80年代，早期傳統(tǒng)的開發(fā)方法，軟件開發(fā)方法是面向過程進行開發(fā)的；因此統(tǒng)稱為面向過程的開發(fā)方法 代表語言：有Fortran, Pascal, C語言等 軟件生產率低 軟件重用程度低 軟件維護艱辛 軟件非用戶所需,1傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法存在的問題,特點：分析出解決問題所需要的步驟，然后用函數把這些步驟一步一步實現，使用

3、的時候一個一個依次調用就可以了。 事例：五子棋 1、開始游戲，2、黑子先走， 3、繪制畫面，4、判斷輸贏， 5、輪到白子，6、繪制畫面， 7、判斷輸贏，8、返回步驟2， 9、輸出最后結果。 每一步都要走，這就是過程； 然而用戶需求的是可能變化的，因此這種變化對基于過程的設計來說是災難 。,2. 面向過程方法問題的歸因,3. 面向對象方法特點,特點：面向對象是把構成問題事務分解成各個對象，建立對象的目的不是為了完成一個步驟，而是為了描敘某個事物在整個過程中的屬性和行為。 而面向對象的設計則是從另外的思路來解決問題。對象有玩家（Player），棋盤系統(tǒng)（Chess），規(guī)則系統(tǒng)（GameRule）

4、整個五子棋可以分為： 1、黑白雙方，這兩方的行為是一模一樣的，行為有下棋，悔棋等 2、棋盤系統(tǒng)，負責繪制畫面， 3、規(guī)則系統(tǒng)，負責判定諸如執(zhí)先手、犯規(guī)、輸贏等。,4. 面向對象方法特點,面向對象方法（Object-oriented），以對象代表問題解的中心環(huán)節(jié)，力求符合人們的思維習慣，采用“對象+消息”的程序設計模式 發(fā)展時間：90年代，發(fā)展和流行 代表語言： Java, C+, C#, VB.NET 地位：面向對象堪稱是軟件發(fā)展取得的里程碑式的偉大成就。 包括部分：面向對象分析和設計（OOAD），面向對象編碼（OOP）,面向對象測試(OOT）,5. 面向對象方法的主要優(yōu)點,符合人們通常的思維

5、方式，采用“對象+消息”方式，易理解性 降低或分解問題的難度和復雜性，可重用性好 日趨成熟，標準化，體系化, 標準性 主流開發(fā)方法，可維護性好,6.面向對象的軟件開發(fā)生命周期,開發(fā)一個軟件系統(tǒng)需要有多個環(huán)節(jié)的，整個構成一個生命周期（SDLC） 例子：瀑布式 作用：可有效和高效地進行軟件開發(fā)工作的組織，課件附有流行的一種生命周期過程,附2：一種典型面向對象軟件開發(fā)過程,二、 面向對象的基本概念,簡而言之： 面向對象三元素類+對象+消息 面向對象三大特性 封裝性（encapsulation） 繼承性（inheritance） 多態(tài)性 (polymorphism),1. 面向對象的基本概念,2. 面

6、向對象三元素,類（class） 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靜態(tài)特征和動態(tài)行為在java中分別被稱為屬性（Attribute）和方法（Method），用以說明該組對象的能力與性質，被編譯后的類存在于class文件中。 例如，小汽車car可以被抽象成類，它描述了所有小汽車的性質，包括汽車的品牌、型號、顏色、車門數、速度，即屬性；還包括動態(tài)行為操作，如啟動、駕駛、加速、剎車等等，即方法。 別稱：屬性有時在某種語境下也被稱為字段（fields）或變量（variables） 方法有時在某種語境下被稱為行為（behaviors），一些程序員

7、或中文資料中還誤稱為（函數）。,對象（object） 對象就是現實世界中某個具體的物理實體在計算機中的映射和體現。所以一個對象把屬性和行為密封成一個整體，通過一個類作為模板可以建立多個對象，建立后的對象實例存在于內存中 例如：以Car汽車類為模板，可以創(chuàng)建hammerCar ， toyotaCar對象；這兩個對象的是獨立的個體，具有各自屬性和相應方法。,new,new,萬物皆對象！,Memory,消息（message） 對象之間進行通信的一種構造叫做消息，消息傳遞是對象與其外部世界相互關聯(lián)的唯一途徑。對象可以向其他對象發(fā)出消息以請求服務，也可以響應其他對象傳來的消息。,轎車A.駕駛(),轎車A

8、.停止(),3. 面向對象的三大特性,所謂封裝又稱為信息隱蔽(Information Hiding)，是面向對象的基本特征。封裝的目的在于將使用者與設計者分離，使用者不必知道操作實現的細節(jié)，只需用設計者提供的消息來訪問對象。,信息隱藏的特點： 1. 在屬性值訪問上，一般屬性是私有的，提供服務的方法是公有的。 2. 內部實現受保護，提供的功能具體實現，實現細節(jié)不能夠在對象外訪問，有時也稱為內部方法。,3. 面向對象的三大特性,繼承是面向對象語言中的一種重要機制，該機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

9、字具有多種語義，即指同一消息為不同對象所接受時，可以導致不同的操作。 除遺傳關系外，現實世界中還普遍存在著部分整體關系。例如，飛機可由發(fā)動機、機身、機械控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等構成。聚集關系 注意Java不支持多父繼承。,三、 Java語言概述,1. 什么是java語言 2JDK三種平臺 3發(fā)展歷史 4語言特點 ,1. 什么是Java*(頁1),JAVA是Sun公司開發(fā)(該公司已經于2009年被甲骨文公司收購)的一種面對對象的語言技術，通過它用戶可以快速開發(fā)跨平臺的、高效安全的單機或網絡應用程序。,2Java 語言三種平臺簡介（頁3）,Java要實現“一次寫成，多處運行”，就必須提供多個平臺

10、J2SE-java 2 standard edition 標準版，提供了標準的SDK開發(fā)平臺（也稱為JDK），可開發(fā)低端java用于小型 J2MEjava 2 micro edition 微型版， 用于java的移動應用開發(fā)，適應于目前比較流行的嵌入式開發(fā) J2EEjava 2 enterprise edition 企業(yè)版，用于構建企業(yè)級的服務應用，J2EE平臺包括J2SE平臺，并附加了企業(yè)級開發(fā)的類庫。,3Java 語言的發(fā)展歷史(頁1),1991: James Gosling，Bill Joy等人一起從事Green Project中、 產生新的語言Oak， 1994下半年: WWW迅速發(fā)展

11、，得到Sun公司的支持，通過Oak開發(fā)的HotJava瀏覽器得到關注；隨后Oak改名Java。 1995: Java作為SUN公司開發(fā)工具產品，正式發(fā)布 最早是1.0,Java語言自1995年問世以來不斷發(fā)展，開發(fā)平臺的版本已經從早先的JDK 1.0發(fā)展到JDK 1.2.0，到當前廣泛應用的JDK 1.5.0，以及SUN最后開發(fā)的JDK 1.6.0 。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。它日益成為網絡應用的一支強有力的技術力量。（注意從Java1.5后，Java的版本又分成內部版本和外部版本，例如：1.5.0也稱為5.0版，1.7.0也稱為7.0） 具有大改變的版本（內

12、部版本） 1.1 1.2 1.5.0 1.7.0,3Java 語言版本發(fā)展,3Java 語言版本發(fā)展,注意：2011年，由于Oracle收購了Sun公司，7.0和其他早期版本JDK，JRE下載 都在Oracle的官網上，網站如下： ,Java（SUN）和.NET（M$）所屬系列語言是開發(fā)兩大陣營。 在目前流行的B/S開發(fā)中，Java和.NET兩種開發(fā)環(huán)境是兩大陣營體系；而Java比后者具有更顯著的可移植性，跨平臺性，而且很多java項目往往是基于自由組織開發(fā)（GNU）協(xié)議的免費項目，可以自由地被用戶項目所引用。,4Java 語言的應用前景,5. Java語言的特點（P 2）,簡單性 面向對象

13、分布式處理 健壯性 結構中立 安全性,系統(tǒng)精簡，但功能齊備。 風格類似于C+，對C+程序員而言非常容易掌握。 Java摒棄了C+中容易引發(fā)程序錯誤的地方，如指針操作和內存管理； 提供豐富的類庫。,完全是面向對象的，它不支持類似C語言那樣的面向過程的程序設計技術。,支持TCP/IP協(xié)議。Java應用程序可通過一個特定的URL來打開并訪問對象，就像訪問本地文件系統(tǒng)那樣簡單。,提供面向對象的異常處理機制，在編譯時能對Null指針檢測、數組邊界檢測、異常出口字節(jié)代碼校驗等。 自動垃圾收集來進行內存管理。,將源程序編譯成一種結構中立的中間文件格式。只要有Java運行系統(tǒng)的機器都能執(zhí)行這種中間代碼。,Ja

14、va語言提供的安全。 編譯器提供的安全。 字節(jié)碼校驗。,5.Java語言的特點,可移植性 解釋性 高性能 多線程 動態(tài),Java應用程序可以在配備了Java解釋器和運行環(huán)境的任何計算機系統(tǒng)上運行，而與體系結構無關。,Java編譯器將java源文件生成類文件.class，類文件可通過java命令解釋執(zhí)行，將Java字節(jié)碼轉換為機器碼。,JIT編譯器?？梢蕴岣?Java 代碼的執(zhí)行速度。,內置多線程功能，使得在一個程序里可同時執(zhí)行多個小任務。帶來的好處是更好的交互性和實時控制性。,允許程序動態(tài)地裝入運行過程中所需要的類，這是C+語言進行面向對象程序設計所無法實現的。,Java虛擬機（JVM） 軟件

15、虛擬的計算機, SUN公司提供各個操作系統(tǒng)上的Java虛擬機 Java服務器端技術 - JSP/Servlet等技術為代表的服務器,5.Java 特點引申,6. Java程序的執(zhí)行過程,首先在某個操作系統(tǒng)下用編輯器編寫代碼，保存源代碼（.java），然后對編寫的代碼進行編譯產生字節(jié)碼文件（.class） 編譯后的程序其執(zhí)行過程為： 載入：Java的類載入器負責把程序中的所有字節(jié)碼文件都加載到內存中。這些被裝入內存的字節(jié)碼文件可以保持在硬盤的當前目錄下； 代碼校驗：字節(jié)碼全部載入內存后，Java的代碼校驗器開始檢查這些字節(jié)碼的合法性； 解釋執(zhí)行：通過了代碼校驗的二進制字節(jié)碼程序被交給解釋器逐句的

16、解釋并運行。,圖1. Java程序運行過程和編譯型程序運行過程對比,字節(jié)碼程序,二進制,運行,二進制,二進制,Linux平臺,圖2. Java虛擬機和跨平臺解釋運行,Unix平臺,Windows平臺,解釋器,JVM（虛擬機）,Java在基本類庫中，提供了大量的類以滿足網絡化、多線程、面向對象系統(tǒng)的需要，類庫包含有類包，例如：類包有：java.lang, java.io, , java.awt, java.util等等。,7豐富的類庫（P 4）,對于變量聲明、參數傳遞、操作符、流控制等，Java使用了和C、C+相同的傳統(tǒng)，使得熟悉C、C+的程序員能很方便地進行編程。同時，Java為了實現其簡單、

17、魯棒、安全等特性，也摒棄了C和C+中許多不合理的內容，例如多父繼承，運算符重載。,8. Java和C、C+,實踐：第一個Java程序,像一個Baby在世界發(fā)出第一聲叫聲一樣； 我們一起做一個Java程序HelloWORLD； 對它進行編輯，編譯，解釋運行工作，看看虛擬機的工作過程；,I am Cindy，1 month old,創(chuàng)建簡單的Java程序,代碼分析,行1為注釋。 行2定義了用戶自定義類HelloWorld。 行2和行6的花括號對定義了代碼塊，其中的代碼為類HelloWorld的實現。 行3定義了類HelloWorld的一個成員，即名為main的方法。main()方法是使用stati

18、c修飾符聲明的靜態(tài)方法，將作為程序的入口點。 行3和行5的花括號對定義了代碼塊，其中的代碼為main()方法的實現。 行4通過調用System.out.println(Hello World!)，在控制臺上輸出字符串：Hello World!。,編譯和運行結果,javac HelloWorld.java 產生一個名HelloWorld.class的文件，即字節(jié)碼的類文件 運行應用程序 java HelloWorld 輸出結果： Hello World！,四、 Java語言相關重要概念,1.Java的應用程序類型（P 3）,它適于： 跨平臺/多平臺的應用程序 基于Web的分布式網絡應用程序（B/S） 基于GUI的應用程序 企業(yè)級應用程序 多線程應用程序 關鍵任務的（數據庫）應用程序 分布式網絡應用程序 手機移動應用程序 隨著技術發(fā)展，Java和其他語言各有新技術納入到體系,2.Java核心概念,1）. JDK (Java Development Kit) （P 5） 即java開發(fā)環(huán)境。JDK是Sun公司開發(fā)的一個免費的Java開發(fā)工具集，提供了Java開發(fā)、運行和測試一體的環(huán)境，它包含完整的JRE 2）. JRE (Java Runtime Environment) （P 4） 即Java運行環(huán)境。JRE只是Java的運行環(huán)境