程式語言世代課件

程式語言世代課件1程式語言與Java的基礎(chǔ)1-1程式語言的基礎(chǔ)1-2Java的基礎(chǔ)1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境1-4建立Java語言的開發(fā)環(huán)境1程式語言與Java的基礎(chǔ)1-1程式語言的基礎(chǔ)121-1程式語言的基礎(chǔ)1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式1-1-2程式語言的種類1-1-3低階語言1-1-4高階語言1-1-5程式是如何執(zhí)行1-1程式語言的基礎(chǔ)1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式31-1程式語言的基礎(chǔ)「程式語言」（ProgrammingLanguages）如同人與人之間溝通的語言，它是人類告訴電腦如何工作的一種語言，即人類與電腦之間進(jìn)行溝通的語言。以技術(shù)角度來說，程式語言是一種將執(zhí)行指令傳達(dá)給電腦的標(biāo)準(zhǔn)通訊技術(shù)。1-1程式語言的基礎(chǔ)「程式語言」（Programming41-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-程式「程式」（Programs）是使用指定程式語言所撰寫沒有混淆文字、數(shù)字和鍵盤符號組成的特殊符號，這些符號組合成指令和敘述，再進(jìn)一步編寫成程式碼，程式碼可以告訴電腦解決指定問題的步驟。簡單的說，程式就像是一個轉(zhuǎn)換器，當(dāng)從電腦鍵盤或滑鼠取得輸入資料後，執(zhí)行程式就可以將資料轉(zhuǎn)換成有用的資訊，如下圖所示：

1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-程式「程式」（Progra51-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-軟體與應(yīng)用程式「軟體」（Softwares）是一種電腦執(zhí)行的應(yīng)用程式或作業(yè)系統(tǒng)，通常軟體是一個或多個程式的泛稱，或整套應(yīng)用程式?！笐?yīng)用程式」（Applications）是一種處理指定工作的電腦程式，例如：數(shù)學(xué)計算分析、文書處理、試算表和程式語言整合開發(fā)工具等。1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-軟體與應(yīng)用程式「軟體」（S61-1-2程式語言的種類-說明程式語言隨著電腦科技的進(jìn)步，已經(jīng)延伸出龐大的族群。在程式語言的分類上，使用發(fā)展世代來區(qū)分可以分為五世代，如下表所示：

世代程式語言第一世代機(jī)器語言（MachineLanguages）第二世代組合語言（AssemblyLanguages）第三世代高階語言（HighLevelLanguages）第四世代應(yīng)用程式產(chǎn)生的語言（Application-GenerationLanguages）或查詢語言（QueryLanguages）第五世代邏輯導(dǎo)向語言（Logic-OrientedLanguages）1-1-2程式語言的種類-說明程式語言隨著電腦科技的進(jìn)步，71-1-3低階語言-說明低階語言（LowLevelLanguages）是一種偏向電腦容易了解的程式語言，簡單的說，它是電腦看得懂的程式語言。所以執(zhí)行效率高，但是使用者並不易學(xué)習(xí)。主要的低階語言有兩種：機(jī)器語言。組合語言。1-1-3低階語言-說明低階語言（LowLevelLa81-1-3低階語言-機(jī)器語言機(jī)器語言（MachineLanguage）機(jī)器語言的程式是使用0和1二進(jìn)位來表示的程式碼，電腦可以直接執(zhí)行機(jī)器語言的程式碼，所以執(zhí)行效率最高，如下所示：011100010000111110011101101100011-1-3低階語言-機(jī)器語言機(jī)器語言（MachineLa91-1-3低階語言-組合語言組合語言（AssemblyLanguage）組合語言是使用簡單符號的指令集來代表機(jī)器語言0和1表示的二進(jìn)位程式碼。其建立的程式碼只需使用「組譯程式」（Assemblers）就可以轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言，然後在電腦上執(zhí)行。組合語言是一種十分接近機(jī)器語言的程式語言，如下所示：MOVAX01MOVBX02ADDAXBX1-1-3低階語言-組合語言組合語言（AssemblyL101-1-4高階語言-說明高階語言（HighLevelLanguages）是一種接近人類語言的程式語言，或稱為半英文（Half-english）的程式語言。因?yàn)殡娔X不能馬上看的懂，所以需要進(jìn)一步翻譯，在轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言後，其轉(zhuǎn)換的程式碼通常比直接使用機(jī)器語言撰寫的冗長，所以效率較低，但是非常適合使用者學(xué)習(xí)。目前常見的高階語言有：BASIC、C/C++、C#、Java、FORTRAN、COBOL和Pascal等。1-1-4高階語言-說明高階語言（HighLevelL111-1-4高階語言-編譯語言編譯程式（Compilers）C/C++等程式語言屬於編譯語言，編譯程式需要檢查完整個程式檔案的程式碼，在完全沒有錯誤的情況下，才會翻譯成機(jī)器語言的程式檔案，其主要功能有兩項(xiàng)，如下所示：檢查程式錯誤。將程式翻譯成機(jī)器語言的程式檔案。1-1-4高階語言-編譯語言編譯程式（Compilers）121-1-4高階語言-直譯語言直譯程式（Interpreters）早期BASIC語言（例如：BASICA、QuickBasic等）和目前網(wǎng)頁技術(shù)的「腳本」（Scripts）語言，例如：VBScript和JavaScript都屬於直譯語言。直譯程式在處理程式碼時，並不會輸出可執(zhí)行檔案，而是直接一個指令一個動作，一列一列的執(zhí)行程式碼，相對的，其執(zhí)行效率低，但是非常適合在系統(tǒng)開發(fā)階段的程式除錯。1-1-4高階語言-直譯語言直譯程式（Interprete131-1-5程式是如何執(zhí)行-說明程式在電腦實(shí)際執(zhí)行的過程對於高階程式語言來說，例如：BASIC或PASCAL等並非十分重要。不過，對電腦執(zhí)行程式有一定的認(rèn)識，在設(shè)計程式時仍然有十分大的助益。不論使用高階或低階程式語言，其建立的程式最後都會編譯成電腦看的懂的機(jī)器語言，這些指令是CPU支援的「指令集」（InstructionSet）。不同CPU支援不同的指令集，換句話說，雖然高階語言有很多種，但是CPU只懂一種語言，也就是其能執(zhí)行的機(jī)器語言。1-1-5程式是如何執(zhí)行-說明程式在電腦實(shí)際執(zhí)行的過程對於141-1-5程式是如何執(zhí)行-圖例1-1-5程式是如何執(zhí)行-圖例151-1-5程式是如何執(zhí)行-執(zhí)行程式CPU執(zhí)行機(jī)器語言程式是依序?qū)Υ嬖谟洃涹w的機(jī)器語言指令「取出和執(zhí)行」（Fetch-and-execute）。簡單的說，CPU就是從記憶體取出指令，然後執(zhí)行此指令，取出下一個指令，再執(zhí)行它。CPU執(zhí)行程式的方式，如下所示：電腦的主記憶體儲存機(jī)器語言的程式碼和資料。CPU從記憶體依序取出一個個機(jī)器語言指令，然後執(zhí)行它，CPU並非真正了解機(jī)器語言在作什麼？這只是CPU的例行工作，依序執(zhí)行機(jī)器語言指令。1-1-5程式是如何執(zhí)行-執(zhí)行程式CPU執(zhí)行機(jī)器語言程式是161-1-5程式是如何執(zhí)行-中央處理器電腦CPU提供實(shí)際運(yùn)算功能，個人電腦都是使用單晶片的「IC」（IntegratedCircuit），其主要的功能是使用「ALU」（ArithmeticandLogicUnit）的邏輯電路進(jìn)行運(yùn)算，以便執(zhí)行機(jī)器語言的指令。在CPU擁有很多組「暫存器」（Registers），暫存器是位在CPU中的記憶體，可以暫時儲存資料或機(jī)器語言指令，例如：執(zhí)行加法指令需要2個運(yùn)算元，這兩個運(yùn)算元資料就是儲存在暫存器。1-1-5程式是如何執(zhí)行-中央處理器電腦CPU提供實(shí)際運(yùn)算171-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(說明)當(dāng)我們執(zhí)行程式時，作業(yè)系統(tǒng)可以將儲存在硬碟或軟碟的執(zhí)行檔案載入電腦主記憶體（MainMemory），這就是CPU執(zhí)行的機(jī)器語言指令，CPU從記憶體依序載入指令和執(zhí)行。事實(shí)上，程式碼本身和使用的資料都是儲存在RAM（RandomAccessMemory），每一個儲存單位有數(shù)字編號稱為「位址」（Address）。如同大樓信箱，門牌號碼是位址，信箱內(nèi)容是程式碼或資料，儲存資料佔(zhàn)用的記憶體空間大小，需視使用的資料型態(tài)而定。1-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(說明)當(dāng)我們執(zhí)行程式時，181-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(存取)電腦CPU中央處理器存取記憶體資料的主要步驟，如下所示：Step1：送出讀寫的記憶體位址：當(dāng)CPU讀取程式碼或資料時，需要送出欲取得的記憶體位址，例如：記憶體位址4。Step2：讀寫記憶體儲存的資料：CPU可以從指定位址讀取記憶體內(nèi)容，例如，位址4的內(nèi)容是01010101，換句話說，取得資料是01010101的二進(jìn)位值，每一個0或1是一個「位元」（Bit），8個位元稱為「位元組」（Byte），這是電腦記憶體的最小儲存單位。1-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(存取)電腦CPU中央處理191-1-5程式是如何執(zhí)行-輸入/輸出裝置電腦的輸入/輸出裝置（Input/OutputDevices）是程式的窗口，可以讓使用者輸入資料和顯示程式的執(zhí)行結(jié)果。目前而言，電腦最常用的輸入裝置是鍵盤和滑鼠；輸出裝置是螢?zāi)缓土斜頇C(jī)。1-1-5程式是如何執(zhí)行-輸入/輸出裝置電腦的輸入/輸出裝201-1-5程式是如何執(zhí)行-次儲存裝置次儲存裝置（SecondaryStorageUnit）是一種能夠長時間和提供高容量儲存資料的裝置。電腦程式與資料是在載入記憶體後，才依序讓CPU來執(zhí)行，不過，在此之前這些程式與資料是儲存在次儲存裝置，例如：硬碟機(jī)。當(dāng)我們在Windows作業(yè)系統(tǒng)使用【記事本】編輯Java程式碼時，這些資料只是暫時儲存在電腦的主記憶體，因?yàn)橹饔洃涹w在關(guān)閉電源後，其儲存的資料就會消失，為了長時間儲存這些資料，我們需要將它儲存在電腦的次儲存裝置，即儲存在硬碟中的程式碼檔案。1-1-5程式是如何執(zhí)行-次儲存裝置次儲存裝置（Secon211-2Java的基礎(chǔ)1-2-1Java平臺1-2-2Java語言的版本1-2-3Java程式語言的特點(diǎn)1-2Java的基礎(chǔ)1-2-1Java平臺221-2Java的基礎(chǔ)「Java」（爪哇）比起傳統(tǒng)程式語言C/C++、PASCAL和BASIC語言來說，算是一種很新的電腦語言，它是一種類似C++語言的編譯式語言，不過並不完全相同，因?yàn)樗墙Y(jié)合編譯和直譯優(yōu)點(diǎn)的程式語言。1-2Java的基礎(chǔ)「Java」（爪哇）比起傳統(tǒng)程式語言C231-2-1Java平臺-說明「平臺」（Platform）是一種結(jié)合硬體和軟體的執(zhí)行環(huán)境，簡單的說，Java程式是在平臺上執(zhí)行，因?yàn)镴ava屬於一種與硬體無關(guān)和跨平臺的程式語言，所以Java平臺是一種軟體平臺，主要是由JVM和JavaAPI兩個元件所組成。1-2-1Java平臺-說明「平臺」（Platform）是241-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(說明)「JVM」（JavaVirtualMachine）虛擬機(jī)器是一臺軟體的虛擬電腦，Java原始程式碼並不是使用Java編譯程式（JavaCompiler）編譯成其安裝實(shí)體電腦可執(zhí)行的機(jī)器語言，而是JVM虛擬機(jī)器的機(jī)器語言，稱為「位元組碼」（Bytecode）。位元組碼是一種可以在JVM執(zhí)行的程式，換句話說，電腦作業(yè)系統(tǒng)需要安裝有JVM，才可以使用Java直譯程式（JavaInterpreter）來直譯和執(zhí)行位元組碼。1-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(說明)「JVM」（251-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(圖例)Java原始程式碼（副檔名.java）在編譯成位元組碼（副檔名.class）後，即可在Windows、UNIX或Machintosh的MacOS作業(yè)系統(tǒng)上執(zhí)行。1-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(圖例)Java原始261-2-1Java平臺-JavaAPIJavaAPI（JavaApplicationProgrammingInterface）是軟體元件的集合，也就是在C/C++語言所謂的函數(shù)庫，提供集合物件、GUI元件、檔案處理、資料庫存取和網(wǎng)路等相關(guān)的類別和介面，稱為「套件」（Packages）。1-2-1Java平臺-JavaAPIJavaAPI（271-2-2Java語言的版本-標(biāo)準(zhǔn)版演進(jìn)版本日期說明1.01996/1JavaDevelopmentKit1.0版（JDK1.0）1.11997/2JavaDevelopmentKit1.1版（JDK1.1）1.21998/12SoftwareDevelopmentKit1.2版（SDK1.2），開始稱為Java2平臺1.32000/5平臺名稱J2SE（Java2Platform,StardardEdition），產(chǎn)品名稱是SoftwareDevelopmentKit1.3版（SDK1.3），也稱為Java21.3版1.42002/2平臺名稱J2SE，產(chǎn)品名稱是SDK1.4，也稱為Java21.4版5.02004/9平臺名稱J2SE5.0，產(chǎn)品名稱是J2SEDevelopmentKit5.0版（JDK5.0），其開發(fā)版號為JDK1.5.0SE62006/12平臺名稱JavaSE6，產(chǎn)品名稱是JavaSEDevelopmentKit6（JDK6），其開發(fā)版號為1.6.0SE72011/07平臺名稱JavaSE7，產(chǎn)品名稱是JavaSEDevelopmentKit7（JDK7），其開發(fā)版號為1.7.01-2-2Java語言的版本-標(biāo)準(zhǔn)版演進(jìn)版本日期說明1.0281-2-2Java語言的版本-JavaSE7版JavaSE7是Jave語言的最新版本，也是甲骨文（Oracle）併購昇陽（Sun）公司後，首次發(fā)表Java平臺的最新版本。JavaSE7版包含很多全新功能、增強(qiáng)功能與錯誤修正，可以全方面提昇開發(fā)與執(zhí)行Java程式的效能。JavaSE7除了修正不少漏洞及提昇整體效能外，更提供Ruby、Python和JavaScript語言的支援，並且針對多核心環(huán)境新增全新API，和大幅提升JVM效能，和全新檔案系統(tǒng)API，支援非同步I/O。1-2-2Java語言的版本-JavaSE7版Java291-2-3Java程式語言-特點(diǎn)Java是一種簡單、功能強(qiáng)大、高效能和物件導(dǎo)向的程式語言，不只如此，Java還擁有一些傳統(tǒng)程式語言所沒有提供的特點(diǎn)，如下所示：分散式（Distributed）多執(zhí)行緒（Multi-Threading）垃圾收集（GarbageCollection）例外處理（ExceptionHandling）1-2-3Java程式語言-特點(diǎn)Java是一種簡單、功能強(qiáng)301-2-3Java程式語言-分散式分散式（Distributed）Java語言最初的發(fā)展是一種網(wǎng)路程式語言，可以支援各種網(wǎng)路通訊協(xié)定，能夠建立分散式主從架構(gòu)的應(yīng)用程式，輕鬆存取網(wǎng)路上其它主機(jī)的資源。1-2-3Java程式語言-分散式分散式（Distribu311-2-3Java程式語言-多執(zhí)行緒多執(zhí)行緒（Multi-Threading）Java語言支援多執(zhí)行緒，在同一程式能夠建立多個執(zhí)行的小程式，稱為「輕量行程」（LightWeightProcess），以便執(zhí)行不同的工作，並且支援同步功能，能夠避免「死結(jié)」（Deadlock）情況的發(fā)生。1-2-3Java程式語言-多執(zhí)行緒多執(zhí)行緒（Multi-321-2-3Java程式語言-垃圾收集垃圾收集（GarbageCollection）垃圾收集是指如何處理程式不再使用的記憶體空間，Java語言擁有垃圾收集能力，程式設(shè)計者不用擔(dān)心記憶體配置的問題，因?yàn)樵趫?zhí)行Java程式時，自動會將不再使用的記憶體歸還給作業(yè)系統(tǒng)。1-2-3Java程式語言-垃圾收集垃圾收集（Garbag331-2-3Java程式語言-例外處理例外處理（ExceptionHandling）電腦程式不可能沒有「小臭蟲」（Bugs），一些小錯誤可能只會產(chǎn)生錯誤結(jié)果，但是有一些小錯誤可能導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)當(dāng)機(jī)問題。Java語言的例外處理可以讓程式更加「強(qiáng)壯」（Robust），這算程式執(zhí)行時遇到不尋常的情況，也不會造成程式「崩潰」（Crashing）或整個系統(tǒng)當(dāng)機(jī)。1-2-3Java程式語言-例外處理例外處理（Except341-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–說明程式語言的「開發(fā)環(huán)境」（DevelopmentEnvironment）是一組工具程式用來建立、編譯和維護(hù)程式語言建立的應(yīng)用程式。一般來說，我們可以使用兩種Java開發(fā)環(huán)境來建立Java應(yīng)用程式。

1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–說明程式語言的「開發(fā)環(huán)境」（351-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–終端機(jī)終端機(jī)模式的開發(fā)環(huán)境對於傳統(tǒng)MS-DOS或UNIX、Linux系統(tǒng)的使用者，或稱為「終端機(jī)」（Terminals）模式，程式執(zhí)行環(huán)境輸入資料和輸出資料都是「命令列模式」（Command-lineInterface），即文字模式的鍵盤輸入或單純文字內(nèi)容的輸出。在終端機(jī)模式的開發(fā)環(huán)境只需安裝Java開發(fā)工具「JavaDevelopmentKit」（JDK）和設(shè)定好環(huán)境參數(shù)，然後配合vi、edit或記事本等程式碼編輯工具，就可以開發(fā)Java應(yīng)用程式。1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–終端機(jī)終端機(jī)模式的開發(fā)環(huán)境361-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–整合開發(fā)環(huán)境整合開發(fā)環(huán)境對於高階程式語言來說，大多擁有「整合開發(fā)環(huán)境」（IntegratedDevelopmentEnvironment，簡稱IDE），可以在同一個應(yīng)用程式編輯、編譯、執(zhí)行和除錯特定語言的應(yīng)用程式。目前巿面上有相當(dāng)多套支援Windows作業(yè)系統(tǒng)的Java整合開發(fā)環(huán)境，在搭配JDK後，就可以在同一工具軟體編輯、編譯和除錯Java程式。常見Java整合開發(fā)環(huán)境，如下所示：Eclipse。NetBeansIDE。BorlandJBuilder。JCreator。1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–整合開發(fā)環(huán)境整合開發(fā)環(huán)境371-4建立Java語言的開發(fā)環(huán)境1-4-1安裝與設(shè)定JDK1-4-2安裝與啟動EclipseIDE1-4建立Java語言的開發(fā)環(huán)境1-4-1安裝與設(shè)定J381-4-1安裝與設(shè)定JDK-說明一般來說，有些整合開發(fā)環(huán)境在安裝時就會一併安裝JDK，例如：JBuilder，不過，大部分整合開發(fā)環(huán)境需要自行安裝JDK，本書使用的版本是JDK7（JavaSEDevelopmentKit7），其下載網(wǎng)址為：/technetwork/java/javase/downloads/index.html1-4-1安裝與設(shè)定JDK-說明一般來說，有些整合開發(fā)環(huán)境391-4-1安裝與設(shè)定JDK-移除舊版JDK移除舊版JDK如果在Windows電腦已經(jīng)安裝舊版JDK，基於安全性考量，建議移除舊版JDK，如下圖所示：1-4-1安裝與設(shè)定JDK-移除舊版JDK移除舊版JDK401-4-1安裝與設(shè)定JDK-安裝JDK7安裝JDK7JDK7更新版本並不是使用「.」後的次版號來表示，而是改為更新Update來標(biāo)示，以本書為例是使用JDK7Update10，其下載Windows版JDK的檔名為【jdk-7u10-windows-i586.exe】；64位元是【jdk-7u10-windows-x64.exe】後，我們只需執(zhí)行此檔案就可以安裝JDK7。1-4-1安裝與設(shè)定JDK-安裝JDK7安裝JDK7411-4-1安裝與設(shè)定JDK-設(shè)定JDK設(shè)定JDK設(shè)定JDK就是在Windows作業(yè)系統(tǒng)新增環(huán)境變數(shù)Path的搜尋路徑「C:\ProgramFiles\Java\jdk1.7.0_10\bin」，其中「C:\ProgramFiles\Java\jdk1.7.0_10\」是JDK安裝路徑。

1-4-1安裝與設(shè)定JDK-設(shè)定JDK設(shè)定JDK421-4-2安裝與啟動EclipseIDE-說明EclipseIDE原為IBM公司發(fā)起的開發(fā)專案，其目的是開發(fā)一套免費(fèi)且開放原始碼的整合開發(fā)環(huán)境，支援多種程式語言的應(yīng)用程式開發(fā)，例如：Java、JavaScript和C/C++等語言。EclipseIDE需要安裝JRE才能執(zhí)行，其下載網(wǎng)址為：/downloads/因?yàn)槲覀兪前惭bJavaSE，請選【EclipseIDEforJavaDevelopers】後的下載連結(jié)【W(wǎng)indows32Bit】，即可下載最新版的EclipseIDE。1-4-2安裝與啟動EclipseIDE-說明Eclip431-4-2安裝與啟動EclipseIDE-安裝以本書為例是使用EclipseJUNO4.2版SR1，64位元的下載檔名為ZIP格式壓縮檔【eclipse-java-juno-SR1-win32-x86_64.zip】，因?yàn)镋clipseIDE並沒有安裝程式，我們只需解壓縮至指定資料夾，例如：「C:\Java_IDE\eclipse」，和建立捷徑即可完成安裝，如右圖所示：

1-4-2安裝與啟動EclipseIDE-安裝以本書為例441-4-2安裝與啟動EclipseIDE-啟動在安裝EclipseIDE和建立桌面捷徑後，我們就可以啟動EclipseIDE，請按二下上述建立的桌面捷徑來啟動EclipseIDE，稍等一下，可以看到「WorkspaceLanucher」選取工作空間對話方塊。選擇工作空間（Workspace，這是包含專案和設(shè)定檔案的資料夾），請按【Browse】鈕選擇本書預(yù)設(shè)的範(fàn)例目錄「C:\JavaEx\Ch02」，按【OK】鈕，稍等一下，可以看到EclipseIDE整合開發(fā)環(huán)境，顯示W(wǎng)elcome歡迎頁面。1-4-2安裝與啟動EclipseIDE-啟動在安裝Ec451-4-2安裝與啟動EclipseIDE-圖例1-4-2安裝與啟動EclipseIDE-圖例46程式語言世代課件47程式語言與Java的基礎(chǔ)1-1程式語言的基礎(chǔ)1-2Java的基礎(chǔ)1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境1-4建立Java語言的開發(fā)環(huán)境1程式語言與Java的基礎(chǔ)1-1程式語言的基礎(chǔ)1481-1程式語言的基礎(chǔ)1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式1-1-2程式語言的種類1-1-3低階語言1-1-4高階語言1-1-5程式是如何執(zhí)行1-1程式語言的基礎(chǔ)1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式491-1程式語言的基礎(chǔ)「程式語言」（ProgrammingLanguages）如同人與人之間溝通的語言，它是人類告訴電腦如何工作的一種語言，即人類與電腦之間進(jìn)行溝通的語言。以技術(shù)角度來說，程式語言是一種將執(zhí)行指令傳達(dá)給電腦的標(biāo)準(zhǔn)通訊技術(shù)。1-1程式語言的基礎(chǔ)「程式語言」（Programming501-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-程式「程式」（Programs）是使用指定程式語言所撰寫沒有混淆文字、數(shù)字和鍵盤符號組成的特殊符號，這些符號組合成指令和敘述，再進(jìn)一步編寫成程式碼，程式碼可以告訴電腦解決指定問題的步驟。簡單的說，程式就像是一個轉(zhuǎn)換器，當(dāng)從電腦鍵盤或滑鼠取得輸入資料後，執(zhí)行程式就可以將資料轉(zhuǎn)換成有用的資訊，如下圖所示：

1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-程式「程式」（Progra511-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-軟體與應(yīng)用程式「軟體」（Softwares）是一種電腦執(zhí)行的應(yīng)用程式或作業(yè)系統(tǒng)，通常軟體是一個或多個程式的泛稱，或整套應(yīng)用程式?！笐?yīng)用程式」（Applications）是一種處理指定工作的電腦程式，例如：數(shù)學(xué)計算分析、文書處理、試算表和程式語言整合開發(fā)工具等。1-1-1程式、軟體與應(yīng)用程式-軟體與應(yīng)用程式「軟體」（S521-1-2程式語言的種類-說明程式語言隨著電腦科技的進(jìn)步，已經(jīng)延伸出龐大的族群。在程式語言的分類上，使用發(fā)展世代來區(qū)分可以分為五世代，如下表所示：

世代程式語言第一世代機(jī)器語言（MachineLanguages）第二世代組合語言（AssemblyLanguages）第三世代高階語言（HighLevelLanguages）第四世代應(yīng)用程式產(chǎn)生的語言（Application-GenerationLanguages）或查詢語言（QueryLanguages）第五世代邏輯導(dǎo)向語言（Logic-OrientedLanguages）1-1-2程式語言的種類-說明程式語言隨著電腦科技的進(jìn)步，531-1-3低階語言-說明低階語言（LowLevelLanguages）是一種偏向電腦容易了解的程式語言，簡單的說，它是電腦看得懂的程式語言。所以執(zhí)行效率高，但是使用者並不易學(xué)習(xí)。主要的低階語言有兩種：機(jī)器語言。組合語言。1-1-3低階語言-說明低階語言（LowLevelLa541-1-3低階語言-機(jī)器語言機(jī)器語言（MachineLanguage）機(jī)器語言的程式是使用0和1二進(jìn)位來表示的程式碼，電腦可以直接執(zhí)行機(jī)器語言的程式碼，所以執(zhí)行效率最高，如下所示：011100010000111110011101101100011-1-3低階語言-機(jī)器語言機(jī)器語言（MachineLa551-1-3低階語言-組合語言組合語言（AssemblyLanguage）組合語言是使用簡單符號的指令集來代表機(jī)器語言0和1表示的二進(jìn)位程式碼。其建立的程式碼只需使用「組譯程式」（Assemblers）就可以轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言，然後在電腦上執(zhí)行。組合語言是一種十分接近機(jī)器語言的程式語言，如下所示：MOVAX01MOVBX02ADDAXBX1-1-3低階語言-組合語言組合語言（AssemblyL561-1-4高階語言-說明高階語言（HighLevelLanguages）是一種接近人類語言的程式語言，或稱為半英文（Half-english）的程式語言。因?yàn)殡娔X不能馬上看的懂，所以需要進(jìn)一步翻譯，在轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言後，其轉(zhuǎn)換的程式碼通常比直接使用機(jī)器語言撰寫的冗長，所以效率較低，但是非常適合使用者學(xué)習(xí)。目前常見的高階語言有：BASIC、C/C++、C#、Java、FORTRAN、COBOL和Pascal等。1-1-4高階語言-說明高階語言（HighLevelL571-1-4高階語言-編譯語言編譯程式（Compilers）C/C++等程式語言屬於編譯語言，編譯程式需要檢查完整個程式檔案的程式碼，在完全沒有錯誤的情況下，才會翻譯成機(jī)器語言的程式檔案，其主要功能有兩項(xiàng)，如下所示：檢查程式錯誤。將程式翻譯成機(jī)器語言的程式檔案。1-1-4高階語言-編譯語言編譯程式（Compilers）581-1-4高階語言-直譯語言直譯程式（Interpreters）早期BASIC語言（例如：BASICA、QuickBasic等）和目前網(wǎng)頁技術(shù)的「腳本」（Scripts）語言，例如：VBScript和JavaScript都屬於直譯語言。直譯程式在處理程式碼時，並不會輸出可執(zhí)行檔案，而是直接一個指令一個動作，一列一列的執(zhí)行程式碼，相對的，其執(zhí)行效率低，但是非常適合在系統(tǒng)開發(fā)階段的程式除錯。1-1-4高階語言-直譯語言直譯程式（Interprete591-1-5程式是如何執(zhí)行-說明程式在電腦實(shí)際執(zhí)行的過程對於高階程式語言來說，例如：BASIC或PASCAL等並非十分重要。不過，對電腦執(zhí)行程式有一定的認(rèn)識，在設(shè)計程式時仍然有十分大的助益。不論使用高階或低階程式語言，其建立的程式最後都會編譯成電腦看的懂的機(jī)器語言，這些指令是CPU支援的「指令集」（InstructionSet）。不同CPU支援不同的指令集，換句話說，雖然高階語言有很多種，但是CPU只懂一種語言，也就是其能執(zhí)行的機(jī)器語言。1-1-5程式是如何執(zhí)行-說明程式在電腦實(shí)際執(zhí)行的過程對於601-1-5程式是如何執(zhí)行-圖例1-1-5程式是如何執(zhí)行-圖例611-1-5程式是如何執(zhí)行-執(zhí)行程式CPU執(zhí)行機(jī)器語言程式是依序?qū)Υ嬖谟洃涹w的機(jī)器語言指令「取出和執(zhí)行」（Fetch-and-execute）。簡單的說，CPU就是從記憶體取出指令，然後執(zhí)行此指令，取出下一個指令，再執(zhí)行它。CPU執(zhí)行程式的方式，如下所示：電腦的主記憶體儲存機(jī)器語言的程式碼和資料。CPU從記憶體依序取出一個個機(jī)器語言指令，然後執(zhí)行它，CPU並非真正了解機(jī)器語言在作什麼？這只是CPU的例行工作，依序執(zhí)行機(jī)器語言指令。1-1-5程式是如何執(zhí)行-執(zhí)行程式CPU執(zhí)行機(jī)器語言程式是621-1-5程式是如何執(zhí)行-中央處理器電腦CPU提供實(shí)際運(yùn)算功能，個人電腦都是使用單晶片的「IC」（IntegratedCircuit），其主要的功能是使用「ALU」（ArithmeticandLogicUnit）的邏輯電路進(jìn)行運(yùn)算，以便執(zhí)行機(jī)器語言的指令。在CPU擁有很多組「暫存器」（Registers），暫存器是位在CPU中的記憶體，可以暫時儲存資料或機(jī)器語言指令，例如：執(zhí)行加法指令需要2個運(yùn)算元，這兩個運(yùn)算元資料就是儲存在暫存器。1-1-5程式是如何執(zhí)行-中央處理器電腦CPU提供實(shí)際運(yùn)算631-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(說明)當(dāng)我們執(zhí)行程式時，作業(yè)系統(tǒng)可以將儲存在硬碟或軟碟的執(zhí)行檔案載入電腦主記憶體（MainMemory），這就是CPU執(zhí)行的機(jī)器語言指令，CPU從記憶體依序載入指令和執(zhí)行。事實(shí)上，程式碼本身和使用的資料都是儲存在RAM（RandomAccessMemory），每一個儲存單位有數(shù)字編號稱為「位址」（Address）。如同大樓信箱，門牌號碼是位址，信箱內(nèi)容是程式碼或資料，儲存資料佔(zhàn)用的記憶體空間大小，需視使用的資料型態(tài)而定。1-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(說明)當(dāng)我們執(zhí)行程式時，641-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(存取)電腦CPU中央處理器存取記憶體資料的主要步驟，如下所示：Step1：送出讀寫的記憶體位址：當(dāng)CPU讀取程式碼或資料時，需要送出欲取得的記憶體位址，例如：記憶體位址4。Step2：讀寫記憶體儲存的資料：CPU可以從指定位址讀取記憶體內(nèi)容，例如，位址4的內(nèi)容是01010101，換句話說，取得資料是01010101的二進(jìn)位值，每一個0或1是一個「位元」（Bit），8個位元稱為「位元組」（Byte），這是電腦記憶體的最小儲存單位。1-1-5程式是如何執(zhí)行-記憶體(存取)電腦CPU中央處理651-1-5程式是如何執(zhí)行-輸入/輸出裝置電腦的輸入/輸出裝置（Input/OutputDevices）是程式的窗口，可以讓使用者輸入資料和顯示程式的執(zhí)行結(jié)果。目前而言，電腦最常用的輸入裝置是鍵盤和滑鼠；輸出裝置是螢?zāi)缓土斜頇C(jī)。1-1-5程式是如何執(zhí)行-輸入/輸出裝置電腦的輸入/輸出裝661-1-5程式是如何執(zhí)行-次儲存裝置次儲存裝置（SecondaryStorageUnit）是一種能夠長時間和提供高容量儲存資料的裝置。電腦程式與資料是在載入記憶體後，才依序讓CPU來執(zhí)行，不過，在此之前這些程式與資料是儲存在次儲存裝置，例如：硬碟機(jī)。當(dāng)我們在Windows作業(yè)系統(tǒng)使用【記事本】編輯Java程式碼時，這些資料只是暫時儲存在電腦的主記憶體，因?yàn)橹饔洃涹w在關(guān)閉電源後，其儲存的資料就會消失，為了長時間儲存這些資料，我們需要將它儲存在電腦的次儲存裝置，即儲存在硬碟中的程式碼檔案。1-1-5程式是如何執(zhí)行-次儲存裝置次儲存裝置（Secon671-2Java的基礎(chǔ)1-2-1Java平臺1-2-2Java語言的版本1-2-3Java程式語言的特點(diǎn)1-2Java的基礎(chǔ)1-2-1Java平臺681-2Java的基礎(chǔ)「Java」（爪哇）比起傳統(tǒng)程式語言C/C++、PASCAL和BASIC語言來說，算是一種很新的電腦語言，它是一種類似C++語言的編譯式語言，不過並不完全相同，因?yàn)樗墙Y(jié)合編譯和直譯優(yōu)點(diǎn)的程式語言。1-2Java的基礎(chǔ)「Java」（爪哇）比起傳統(tǒng)程式語言C691-2-1Java平臺-說明「平臺」（Platform）是一種結(jié)合硬體和軟體的執(zhí)行環(huán)境，簡單的說，Java程式是在平臺上執(zhí)行，因?yàn)镴ava屬於一種與硬體無關(guān)和跨平臺的程式語言，所以Java平臺是一種軟體平臺，主要是由JVM和JavaAPI兩個元件所組成。1-2-1Java平臺-說明「平臺」（Platform）是701-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(說明)「JVM」（JavaVirtualMachine）虛擬機(jī)器是一臺軟體的虛擬電腦，Java原始程式碼並不是使用Java編譯程式（JavaCompiler）編譯成其安裝實(shí)體電腦可執(zhí)行的機(jī)器語言，而是JVM虛擬機(jī)器的機(jī)器語言，稱為「位元組碼」（Bytecode）。位元組碼是一種可以在JVM執(zhí)行的程式，換句話說，電腦作業(yè)系統(tǒng)需要安裝有JVM，才可以使用Java直譯程式（JavaInterpreter）來直譯和執(zhí)行位元組碼。1-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(說明)「JVM」（711-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(圖例)Java原始程式碼（副檔名.java）在編譯成位元組碼（副檔名.class）後，即可在Windows、UNIX或Machintosh的MacOS作業(yè)系統(tǒng)上執(zhí)行。1-2-1Java平臺-JVM虛擬機(jī)器(圖例)Java原始721-2-1Java平臺-JavaAPIJavaAPI（JavaApplicationProgrammingInterface）是軟體元件的集合，也就是在C/C++語言所謂的函數(shù)庫，提供集合物件、GUI元件、檔案處理、資料庫存取和網(wǎng)路等相關(guān)的類別和介面，稱為「套件」（Packages）。1-2-1Java平臺-JavaAPIJavaAPI（731-2-2Java語言的版本-標(biāo)準(zhǔn)版演進(jìn)版本日期說明1.01996/1JavaDevelopmentKit1.0版（JDK1.0）1.11997/2JavaDevelopmentKit1.1版（JDK1.1）1.21998/12SoftwareDevelopmentKit1.2版（SDK1.2），開始稱為Java2平臺1.32000/5平臺名稱J2SE（Java2Platform,StardardEdition），產(chǎn)品名稱是SoftwareDevelopmentKit1.3版（SDK1.3），也稱為Java21.3版1.42002/2平臺名稱J2SE，產(chǎn)品名稱是SDK1.4，也稱為Java21.4版5.02004/9平臺名稱J2SE5.0，產(chǎn)品名稱是J2SEDevelopmentKit5.0版（JDK5.0），其開發(fā)版號為JDK1.5.0SE62006/12平臺名稱JavaSE6，產(chǎn)品名稱是JavaSEDevelopmentKit6（JDK6），其開發(fā)版號為1.6.0SE72011/07平臺名稱JavaSE7，產(chǎn)品名稱是JavaSEDevelopmentKit7（JDK7），其開發(fā)版號為1.7.01-2-2Java語言的版本-標(biāo)準(zhǔn)版演進(jìn)版本日期說明1.0741-2-2Java語言的版本-JavaSE7版JavaSE7是Jave語言的最新版本，也是甲骨文（Oracle）併購昇陽（Sun）公司後，首次發(fā)表Java平臺的最新版本。JavaSE7版包含很多全新功能、增強(qiáng)功能與錯誤修正，可以全方面提昇開發(fā)與執(zhí)行Java程式的效能。JavaSE7除了修正不少漏洞及提昇整體效能外，更提供Ruby、Python和JavaScript語言的支援，並且針對多核心環(huán)境新增全新API，和大幅提升JVM效能，和全新檔案系統(tǒng)API，支援非同步I/O。1-2-2Java語言的版本-JavaSE7版Java751-2-3Java程式語言-特點(diǎn)Java是一種簡單、功能強(qiáng)大、高效能和物件導(dǎo)向的程式語言，不只如此，Java還擁有一些傳統(tǒng)程式語言所沒有提供的特點(diǎn)，如下所示：分散式（Distributed）多執(zhí)行緒（Multi-Threading）垃圾收集（GarbageCollection）例外處理（ExceptionHandling）1-2-3Java程式語言-特點(diǎn)Java是一種簡單、功能強(qiáng)761-2-3Java程式語言-分散式分散式（Distributed）Java語言最初的發(fā)展是一種網(wǎng)路程式語言，可以支援各種網(wǎng)路通訊協(xié)定，能夠建立分散式主從架構(gòu)的應(yīng)用程式，輕鬆存取網(wǎng)路上其它主機(jī)的資源。1-2-3Java程式語言-分散式分散式（Distribu771-2-3Java程式語言-多執(zhí)行緒多執(zhí)行緒（Multi-Threading）Java語言支援多執(zhí)行緒，在同一程式能夠建立多個執(zhí)行的小程式，稱為「輕量行程」（LightWeightProcess），以便執(zhí)行不同的工作，並且支援同步功能，能夠避免「死結(jié)」（Deadlock）情況的發(fā)生。1-2-3Java程式語言-多執(zhí)行緒多執(zhí)行緒（Multi-781-2-3Java程式語言-垃圾收集垃圾收集（GarbageCollection）垃圾收集是指如何處理程式不再使用的記憶體空間，Java語言擁有垃圾收集能力，程式設(shè)計者不用擔(dān)心記憶體配置的問題，因?yàn)樵趫?zhí)行Java程式時，自動會將不再使用的記憶體歸還給作業(yè)系統(tǒng)。1-2-3Java程式語言-垃圾收集垃圾收集（Garbag791-2-3Java程式語言-例外處理例外處理（ExceptionHandling）電腦程式不可能沒有「小臭蟲」（Bugs），一些小錯誤可能只會產(chǎn)生錯誤結(jié)果，但是有一些小錯誤可能導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)當(dāng)機(jī)問題。Java語言的例外處理可以讓程式更加「強(qiáng)壯」（Robust），這算程式執(zhí)行時遇到不尋常的情況，也不會造成程式「崩潰」（Crashing）或整個系統(tǒng)當(dāng)機(jī)。1-2-3Java程式語言-例外處理例外處理（Except801-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–說明程式語言的「開發(fā)環(huán)境」（DevelopmentEnvironment）是一組工具程式用來建立、編譯和維護(hù)程式語言建立的應(yīng)用程式。一般來說，我們可以使用兩種Java開發(fā)環(huán)境來建立Java應(yīng)用程式。

1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–說明程式語言的「開發(fā)環(huán)境」（811-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–終端機(jī)終端機(jī)模式的開發(fā)環(huán)境對於傳統(tǒng)MS-DOS或UNIX、Linux系統(tǒng)的使用者，或稱為「終端機(jī)」（Terminals）模式，程式執(zhí)行環(huán)境輸入資料和輸出資料都是「命令列模式」（Command-lineInterface），即文字模式的鍵盤輸入或單純文字內(nèi)容的輸出。在終端機(jī)模式的開發(fā)環(huán)境只需安裝Java開發(fā)工具「JavaDevelopmentKit」（JDK）和設(shè)定好環(huán)境參數(shù)，然後配合vi、edit或記事本等程式碼編輯工具，就可以開發(fā)Java應(yīng)用程式。1-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–終端機(jī)終端機(jī)模式的開發(fā)環(huán)境821-3Java語言的開發(fā)環(huán)境–整合開發(fā)環(huán)境整合開發(fā)環(huán)境對於高階程式語言來說，大多擁有「整合開發(fā)環(huán)境」（IntegratedDevelopmentEnvironment，簡稱IDE），可以在同一個應(yīng)用程式編輯、編譯、執(zhí)行和除錯特定語言的應(yīng)用程式。目前巿面上有相當(dāng)多套支援Win