Java程序設計：第2章 Java概述和入門程序

1、第2章 Java概述和人門程序Java程序設計 12教學目標Java語言歷史、發(fā)展和特點Java類庫Java開發(fā)環(huán)境JDK 下載、安裝與使用Java集成開發(fā)環(huán)境Java程序類型及簡單例子應用程序小應用程序applet32.1 Java歷史及發(fā)展Java來自于上個世紀90年代初Sun公司的一個叫Green的項目，其原先的目的是為家用消費電子產品開發(fā)一個分布式代碼系統(tǒng)，這樣可以把E-mail發(fā)給電冰箱、電視機等 詹姆斯.高斯林(James Gosling)等人基于C+開發(fā)一種新的語言Oak(Java的前身) Oak是一種用于網絡的精巧而安全的語言。Sun公司曾依次投標一個交互式電視項目，但結果被S

2、GI打敗，Sun打算拋棄Oak.但隨著互聯網的發(fā)展，Sun看到了Oak在計算機網絡上的廣泛應用前景，于是改造Oak，在1995年以”Java”的名稱正式發(fā)布，從此Java走上繁榮之路。42.1 Java歷史及發(fā)展現在Java用于:開發(fā)大型企業(yè)的應用程序;增強WWW服務器的功能;動畫游戲的設計，包括圖形圖像的調用;為消費類設備（如手機、傳呼機和移動設備等）提供應用程序。52.2 Java語言特點Java語言特點：簡單性、面向對象、平臺無關、可移植、解釋型、高性能、動態(tài)性、可靠、安全、多線程、分布式處理等。 6Java語言特點1.簡單性最初是為對家用電器進行集成控制而設計的一種語言，因此它必須簡單

3、明了。Java語言的簡單性主要體現在三個方面：風格類似于C+，對C+程序員而言非常容易掌握Java編程技術。 Java摒棄了C+中容易引發(fā)程序錯誤一些特性，如指針操作和內存管理等；提供豐富的類庫，可以幫助我們很方便的開發(fā)Java程序。 7Java語言特點2面向對象Java語言是面向對象的編程語言，所以它支持繼承、重載、多態(tài)等面向對象的特性。面向對象技術的核心更接近于人類思維的方式建立計算機模型，它利用類和對象的機制將數據與其上的操作封裝在一起，并通過統(tǒng)一的接口與外界交互。Java程序的結構:由一個以上的類組成。8Java語言特點3平臺無關性用Java寫的應用程序不用修改就可在不同的軟硬件平臺上

4、運行。 Java靠Java虛擬機（Java Virtual Machine，JVM）實現平臺無關性。JVM是一種抽象機器，它附著在具體操作系統(tǒng)之上，本身具有一套虛擬機的機器指令，并有自己的棧、寄存器組等。Byte Code計算機硬件環(huán)境JVM9Java語言特點3平臺無關性在JVM上，有一個Java解釋器用來解釋Java編譯器編譯后的程序。Java編程人員在編寫完軟件后，通過Java編譯器將Java源程序編譯為JVM的字節(jié)代碼（Byte Code）。任何一臺機器只要配備了Java解釋器，就可以運行這個程序，而不管這種字節(jié)碼是在何種平臺上生成的。Byte Code計算機硬件環(huán)境JVM通過JVM以及

5、JRE將其轉成本地機器代碼，10Java語言特點4.可移植性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。5.解釋性Java代碼是解釋執(zhí)行的，我們使用Java編譯器將Java代碼編譯成字節(jié)碼，這是一種中間代碼，然后由Java解釋器解釋執(zhí)行，將Java字節(jié)碼轉換為機器碼，然后執(zhí)行。6.高性能雖然Java是解釋執(zhí)行程序，但它具有非常高的性能。另外，Java可以在運行時直接將目標代碼翻譯成機器指令。 11Java與傳統(tǒng)語言的不同運行機制12Java語言特點7.動態(tài)性允許程序動態(tài)地裝入運行過程中所需要的類。如果程序連接了網絡中另一系統(tǒng)中的某一類，該類的所

6、有者也可以自由地對該類進行更新，而不會使任何引用該類的程序崩潰。在C+程序設計過程中，每當在類中增加一個實例變量或一個成員函數后， 引用該類的所有子類都必須重新編譯，否則將導致程序崩潰。Java編譯器不是將對實例變量和成員函數的引用編譯為數值引用，而是將符號引用信息在字節(jié)碼中保存下來，傳遞給解釋器，再由解釋器在完成動態(tài)連接類后，將符號引用信息轉換為數值偏移量。一個在存儲器中生成的對象不在編譯過程中決定，而是延遲到運行時由解釋器確定。這樣，對類中的變量和方法進行更新時就不至于影響現存的代碼。13Java語言特點8可靠性和安全性Java是強類型語言;Java不支持指針，這杜絕了內存的非法訪問；Ja

7、va的自動單元收集防止了內存丟失等動態(tài)內存分配導致的問題；Java解釋器運行時實施檢查，可以發(fā)現數組和字符串訪問的越界;Java提供了異常處理機制，使程序從錯誤狀態(tài)中恢復。當Java字節(jié)碼進入解釋器時，首先必須經過字節(jié)碼校驗器的檢查，隨后，類裝載器負責把來自網絡的類裝載到單獨的內存區(qū)域，避免應用程序之間相互干擾破壞。最后，客戶端用戶還可以限制從網絡上裝載的類只能訪問某些文件系統(tǒng)。14Java語言特點9.多線程Java提供Thread類，只要繼承這個類就可以編寫多線程的程序。多線程就好像我們做一張桌子，如果你一個人完成這張桌子就好像單線程，那么你需要先做桌面，做完桌面后，再做4個桌子腿，如果現在

8、有5個人來做桌子在程序中開辟5個線程，其中1個人做桌面，另外4個人分別做4個桌子腿，就是多線程。15Java語言特點10分布式處理分布式包括:數據分布:指數據可以分散在網絡的不同主機上，操作分布:指把一個計算分散在不同主機上處理。Java支持WWW客戶機/服務器計算模式，因此，它支持這兩種分布性。Java數據分布: Java提供了一個叫作URL的對象，利用這個對象，你可以打開并訪問具有相同URL地址上的對象，訪問方式與訪問本地文件系統(tǒng)相同。Java操作分布: Java的applet小程序可以從服務器下載到客戶端，即部分計算在客戶端進行，提高系統(tǒng)執(zhí)行效率。支持TCP/IP協(xié)議。162.3 Jav

9、a類庫Java類庫也稱作Java API (Application Programming Interface)。在學習Java時，實際上學習內容分成兩部分。第一部分是Java語言本身，以便編寫自己的類；第二部分學會擴展Java類庫的類。本書通過例子討論了Java的大量類庫的使用。172.3 Java類庫Java中的包:Java為編寫應用程序提供了豐富的預定義類庫，這些預定義類庫按相關類的范疇進行了分組，這些分組被稱作包（package）.一個包是一個已命名的類的集合，一個包還可以包含其他的子包。Java所有的包被稱為Java應用程序接口API。Java API包分成:核心包（以java開頭的

10、包）和可選包（以javax開頭的包）核心包和可選包一般被包含Java開發(fā)工具包(JDK)中。182.3 Java類庫JDK中的一些重要的包:java.lang: 提供支持Java的基礎類。 java.util: 提供實用方法和數據結構的類。java.awt :javax.swing:java.applet: 創(chuàng)建小應用程序提供必要的元件java.io : 提供輸入、輸出流支持。: 提供支持聯網的類。Java.sql: 提供數據庫操作的類。 提供圖形用戶界面編程的類庫集合。192.4 Java開發(fā)環(huán)境Java開發(fā)環(huán)境:使用JDK工具集（Java Developers Kits，JDK），是一種命

11、令行的方式。使用集成環(huán)境IDE(Integrated Developed Environment)。我們將通過程序例子分別介紹它們的使用方法。20JDK 下載、安裝與使用JDK(Java Development Kit)即Java軟件開發(fā)工具包，是Java的開發(fā)環(huán)境。JDK可從Oracle官方網站免費下載，在這里下載適合于我們計算機操作系統(tǒng)的JDK。 如Window操作系統(tǒng)下，我們下載JDK的開發(fā)工具“jdk-6u5-windows-i586-p.exe ”和JDK的開發(fā)文檔“jdk-6-doc.zip ”（幫助文檔）。 Window操作系統(tǒng)下安裝時，直接運行 “jdk-6u5-windows

12、-i586-p.exe ”， 按照安裝向導進行安裝。解開“jdk-6-doc.zip ”，得到JDK的開發(fā)文檔。21JDK 安裝與使用安裝JDK后產生主要的目錄結構如下： bin目錄：Java開發(fā)工具，包括Java編譯器、解釋器、applet解釋器等 demo目錄：一些實例程序 lib目錄：Java開發(fā)類庫 jre目錄： Java運行環(huán)境，包括Java虛擬機、運行類庫等22JDK 安裝與使用Java開發(fā)工具包括的文件有 :javac：Java編譯器，用來將java程序編譯成Bytecode。java： Java解釋器，執(zhí)行已經轉換成Bytecode的java應用程序。jdb： Java調試器，

13、 用來調試java程序。javap:反編譯，將類文件還原回方法和變量。javadoc：文檔生成器,創(chuàng)建HTML文件。appletviwer：applet解釋器, 用來解釋已經轉換成Bytecode的Java小應用程序。23JDK 安裝與使用安裝完JDK后，必須設置環(huán)境變量PATH和CLASSPATH。 PATH環(huán)境變量指定Java工具的路經， CLASSPATH環(huán)境變量是指定類的路經。 假如:JDK安裝在目錄: C:Program FilesJavajdk1.6.0_05bin， 用戶的Java類文件放在目錄下: D:javaExamples， 則環(huán)境變量設置如下： PATH= ;C:Prog

14、ram FilesJavajdk1.6.0_05bin; CLASSPATH= D:javaExamples24 Java集成開發(fā)環(huán)境Java開發(fā)領域的集成開發(fā)環(huán)境IDE:JCreator、Eclipse、MyEclipse、JBuilder、Visual J+、NetBean等。 具體選用哪種開發(fā)工具要視項目的具體情況而定。對于初學者而言，集成開發(fā)環(huán)境的界面不能太復雜。適合于初學者學習的，應該是界面簡單一些，最好是不需要對開發(fā)環(huán)境做很多的設置的軟件。 25Eclipse的介紹Eclipse是一個著名的集成開發(fā)環(huán)境（Integrated Development Environment，IDE）

15、。通過它可以使用Java、C、C+等語言開發(fā)各種類型的應用程序。在網站上可以下載Eclipse軟件下載完成后，將所下載的壓縮文件直接解壓到用戶自己設置的路徑下就可以使用。解壓后雙擊eclipse文件夾下面的eclipse.exe，就會啟動Eclipse262.5 Java程序類型及簡單例子Java程序有四種基本類型：應用程序（application）小應用程序（applet）Servlet是一種獨立于平臺和協(xié)議的服務器端的Java應用程序，可以生成動態(tài)Web頁面.Bean是用Java語言編寫的可重用軟件組件。 這四種類型程序的區(qū)別很少，Java的每一個程序都至少有一個類，并且Java語言的的基

16、本編程結構對于所有類型的程序都適用。且每一種類型的程序，都要運行在Java虛擬機JVM上。27應用程序(applications)應用程序（applications）是一個可以獨立運行的程序，它只需要Java虛擬機就能夠運行。 一個Java application中，一定要有一個類包含main方法。28例2-1第一個Java application/ FirstApp.java public class FirstApp public static void main(String args ) System.out.println(This is the first Java Applica

17、tion!); This is the first Java Application! 定義類的關鍵字 類名 必須這么寫 文檔注釋，程序運行輸出結果:29例2-1第一個Java application的說明(1) 注釋行。Java中注釋有Java有二種注釋形式： / 一行的注釋 /* 一行或多行的注釋 */(2) 關鍵字class來聲明一個新的類，類名為FirstApp，。類定義由大括號括起來，類中封裝了類的變量（域）和類的方法。一個Java應用程序由n(n0)個類組成，但這n個類中只能有一個是public類(公共類)，且程序名必須與公共類名相同，這是本應用程序文件起名為FirstApp.ja

18、va的原因。Java解釋器要求公共類必須放在與其同名的源文件中。(3) public static void main(String args ) 該類中定義了一個main方法，是應用程序執(zhí)行的入口點。main方法所在的類叫做主類，一個應用程序的主類只能有一個。 30例2-1第一個Java application的說明main方法署名中的符號解釋如下：public：指明為公共方法。public方法可以被類的對象使用。 static：指明方法是一個靜態(tài)方法，靜態(tài)方法是類的方法,而不是對象的方法，靜態(tài)方法可以通過類名直接調用。void：表示main方法執(zhí)行后不會返回任何值。括號中的String a

19、rgs是定義傳遞給main方法的參數，參數名為args，為String 類的數組。31（4）System.out.println(This is my first Java Application!);System.out.println是在命令窗口上輸出（或打?。┮恍形谋尽ystem.out.print是在命令窗口上輸出（或打?。┪谋竞?但并不換行。（5）Java語句結束符號。每一條Java語句都由分號“；”結束。Java的一條語句可跨越多行。例如：total=a+b+c+ d+c+f+g; 例2-1第一個Java application的說明32程序的執(zhí)行分三步：編寫、編譯和運行第一步：

20、利用文本編輯工具，編寫生成Java源程序，命名為FirstApp.java第二步：編譯。調用Java編譯器javac.exe,將源文件FirstApp.java編譯生成類FirstApp.class。 假定FirstApp.java放在D:javaExamples目錄下。 d: /改變盤符 cd javaExamples /改變當前路徑 javac FirstApp.java /編譯第三步：運行。調用Java解釋器java.exe對類文件FirstApp.class解釋執(zhí)行，輸出程序的執(zhí)行結果。 在MS-DOS命令行提示符“D:javaExamples”下，輸入下列命令執(zhí)行： java Fir

21、stApp 33例2-2用格式化方法printf輸出文本,并使用Eclipse編寫程序、編譯和運行Second.java文件的代碼如下：/ Display text with printfpublic class Second public static void main( String args ) System.out.printf(You %sn%sn,print,Two lines ); 34/Addition.javaimport java.util.Scanner; public class Addition public static void main( String arg

22、s ) Scanner input=new Scanner(System.in); /聲明三個整型變量 int firstNumber; int secondNumber; int sum; / read in first number System.out.print( 輸入第一個數: ); firstNumber=input.nextInt(); / read in second number System.out.print( 輸入第二個數: ); secondNumber = input.nextInt(); / substract numbers sum = firstNumber+

23、 secondNumber; System.out.printf( 相加后的結果是: %dn,sum); 定義三個整型變量兩數相加顯示結果讀入兩個數,送給整型變量 例2-3：要求用戶從鍵盤輸入二個整數，計算這兩個整數之和，并顯示結果 35（1）Scnanner 類在包java.util中。使用時必須導入 import java.util.Scanner; （2）根據標準輸入流創(chuàng)建一個掃描器對象，并賦給引用變量input Scanner input=new Scanner(System.in);（3）通過調用掃描器對象input的方法nextInt()，完成接受從鍵盤輸入的一個整型數。 firs

24、tNumber =input.nextInt(); 例2-3：要求用戶從鍵盤輸入二個整數，計算這兩個整數之和，并顯示結果 362.5.2 小應用程序applet Java小應用程序（applet）是一種嵌入在HTML文檔(即Web頁)中的Java程序。當瀏覽器裝入一個含有applet的Web頁時，applet被下載到該瀏覽器中，并開始執(zhí)行。執(zhí)行applet的瀏覽器一般稱為applet容器。 37小應用程序applet的下載執(zhí)行過程38小應用程序appletJava 軟件開發(fā)工具包含有appletviewer.exe,它是一個applet容器,一般用于對嵌入Web頁的 applet進行測試。Ec

25、lipse編寫和調試Applet程序，調試的時候Eclipse會自動調用appletviewer容器，而不用嵌入到網頁中查看運行效果 39編寫一個Applet程序1.從java.applet.Applet派生一個類，之前必須加上public ：import java.applet.Applet;public class SimpleApplet extends Applet 2.從javax.swing.JApplet派生一個類， 之前必須加上public import javax.swing.JApplet;public class AppletName extends JApplet 40

26、java.lang.Object java.awt.Component java.awt.Container java.awt.Panel java.applet.Applet javax.swing.JAppletApplet的繼承結構41Applet的程序結構Java.applet.Appletpublic void init()public void destroy()public void start()public void stop()public void paint(Graphics g)編程時可按此結構進行這5個關鍵方法覆蓋，但并不是每個applet都要覆蓋這些方法，有些簡單

27、的applet可以一個方法也不覆蓋。42 初始態(tài)（瞬態(tài)）運行態(tài)停止態(tài)消亡態(tài)離開web頁面：極小化或裝入其他頁面，調用stop()方法重新裝入或改變頁面大小或返回Web頁面，調用start()方法關閉瀏覽器，調用destroy()方法第一次裝入，構造applet類，調用init()方法調用start()方法Applet的生命周期43編寫一個Applet程序 public class SimpleApplet extends Appletpublic void init()public void start()public void stop()public void destroy()publi

28、c void paint(Graphics g) 44例2-4 第一個Java applet：繪制字符串第一個applet的功能是在applet顯示區(qū)域上繪制字符串“歡迎進入 applet 程序設計”。 文件名為WelcomeApplet.java，經過編譯后將生成WelcomeApplet.class。 由于Java小應用程序是不能直接運行的，必須嵌入到網頁中，要使用applet容器才能夠運行。因此我們將小應用程序WelcomeApplet.class嵌入在HTML文件WelcomeApplet.html中。 45小應用程序WelcomeApplet.java的代碼如下：import jav

29、a.awt.Graphics; / 導入類 Graphicsimport javax.swing.JApplet; / 導入類 JApplet public class WelcomeApplet extends JApplet / draw text on applet background public void paint( Graphics g ) super.paint( g ); g.drawString( 歡迎進入 applet 程序設計, 25, 25 ); 調用基類方法 paint，刷新 applet顯示區(qū)域46HTML文檔文件WelcomeApplet.html的代碼如下：

30、 47使用支持Java的微軟的Internet Explorer瀏覽器和小應用程序查看器AppletViewer這兩個applet容器，來執(zhí)行WelcomeApplet.html的顯示結果 :48例2-4 第一個Java applet的說明(1)import java.awt.Graphics; 導入javax.swing包中的Graphics類。Graphics類使Java applet能繪制各種圖形如直線、矩形、橢圓以及字符串等。(2)import javax.swing.JApplet; 導入javax.swing包中的JApplet類。 (3) public class Welcome

31、Applet extends JApplet 是applet類的聲明。定義了一個applet類名為 WelcomeApplet，關鍵字extends表示繼承，即表示WelcomeApplet是超類JApplet的子類，它擁有JApplet類的所有屬性和方法，并且在WelcomeApplet類可以重寫這些方法并擴展新的功能。49例2-4 第一個Java applet的說明(4) public void paint( Graphics g )是applet的paint方法的聲明。paint方法由applet容器調用執(zhí)行。一個applet的方法有5個：init、strat、paint、stop和de

32、stroy（此次序也是applet容器調用方法的執(zhí)行次序），這些方法的含義請參見Java文檔中的JApplet類的說明。(5) g.drawString( 歡迎進入 applet 程序設計, 25, 25 );通過引用變量調用Graphics對象的drawString方法，在 applet上指定的像素位置繪制一個字符串。drawString方法有三個參數，第一個參數是要繪制的字符串；第二個和第三個參數是要繪制的字符串的左下角在applet上的平面坐標（25，25），它們也是以像素為單位。50例2-4 第一個Java applet的說明(6)是在HTML文件中嵌入小應用程序WelcomeAppl

33、et.class，并定義該applet在applet容器中顯示區(qū)域：以像素為單位的寬度和高度。在HTML文件中嵌入Java小應用程序應使用 標志，這個標志包含幾個參數：CODE=“”：用來指出要嵌入的Java小應用程序名稱。WIDTH=x：用來指定Java小應用程序的寬度；HEIGHT=x：用來指定Java小應用程序的高度。51例2-4 第一個Java applet的說明(7)WelcomeApplet的編譯和運行假設WelcomeApplet.java、WelcomeApplet.class和WelcomeApplet.html放在文件夾“D:javaExamples”下。通過兩種方法來運行

34、Java小應用程序:(a)使用IE瀏覽器，打開IE瀏覽器，在地址欄上輸入命令：djavaExamplesWelcomeApplet.html(b)使用Java的小應用程序查看器AppletViewer。Eclipse編寫和調試Applet程序，調試的時候Eclipse會自動調用appletviewer容器，而不用嵌入到網頁中查看運行效果 52例2-5 第二個Java applet：繪制字符串和圖形第二個applet的功能是在applet顯示區(qū)域上繪制字符串“歡迎進入 applet 程序設計！”并且在此字符串的上方和下方繪制兩條直線。類WelcomeLines從超類JApplet繼承。在pain

35、t方法中，兩次調用Graphics畫直線drawLine方法, 一次調用Graphics畫字符串drawString方法。畫直線drawLine方法需要四個參數，表示直線在applet上的起點坐標（x1,y1）和終點坐標(x2,y2), 坐標值均以像素為單位。 53/WelcomeLines.javaimport java.awt.Graphics; / import class Graphicsimport javax.swing.JApplet; / import class JAppletpublic class WelcomeLines extends JApplet / draw l

36、ines and a string on applet background public void paint( Graphics g ) / call superclass version of method paint super.paint( g ); / draw horizontal line from (15, 10) to (210, 10) g.drawLine( 15, 10, 180, 10 ); / draw horizontal line from (15, 30) to (210, 30) g.drawLine( 15, 30, 180, 30 ); / draw

37、String between lines at location (25, 25) g.drawString( 歡迎進入 applet 程序設計!, 25, 25 ); / end method paint / end class WelcomeLines54WelcomeLines.html的代碼如下：例2-5 第二個Java applet：繪制字符串和圖形552.5.3 簡單輸入和輸出1. System.out.printf()方法進行格式化的輸出 表2-1 printf方法中常用的格式說明符格式說明符含義示例%s輸出字符串,對應的參數類型為String。This is a string%

38、c輸出字符.對應的參數類型為chara%d輸出整形值，對應的參數類型為整形123%f輸出浮點型值。對應的參數類型為分 float或 double12.34%b輸出布爾型值。對應的參數類型為booleantrue562.應用Scanner類進行輸入 Scanner類在包javax.until中，用import語句導入 方法含義int nextInt( )輸入int 整型數據* next*( )輸入* 類型的數據，其中*為基本數據類型byte、short、int、long、float、double、boolean。String nextLine() 輸入一行字符串String next() 輸入一

39、個單詞表2-2 Scanner常用的輸入數據方法 2.5.3 簡單輸入和輸出573.利用對話框JOptionPane進行輸入和輸出JOptionPane類在包javax.swing中，用import語句導入。 import javax.swing.JOptionPane; JOptionPane類提供靜態(tài)方法showInputDialog（）用于輸入。 String showInputDialog(Objectmessage)JOptionPane類提供靜態(tài)方法showMessageDialog（）用于輸出. String showMessageDialog(ComponentparentCo

40、mponent, Objectmessage, Stringtitle, int messageType)2.5.3 簡單輸入和輸出58例2-6Java application：二個整數相減 此程序利用對話框，要求用戶從鍵盤輸入二個整數，計算這兩個整數之差，并顯示結果。59/Subtraction.cppimport javax.swing.JOptionPane; /導入類JOptionPanepublic class Subtraction public static void main( String args ) String firstNumber; String secondNumber; int number1; int number2; int sub; firstNumber = JOptionPane.showInputDialog( 輸入第一個數 ); secondNumber = JOptionPane.showInputDialog( “輸入第二個數 ”); number1 = Integer.parseInt( firstNumber );