JAVA語言程序設(shè)計課件 第1章Java基本語法

Java基本語法第1章學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解Java語言產(chǎn)生的歷史和工作原理，以及Java語言的發(fā)展Java語法機(jī)制概述，掌握J(rèn)ava程序的結(jié)構(gòu)、編程規(guī)范掌握J(rèn)ava的運行系統(tǒng)基本原理與Java虛擬機(jī)(JVM)的作用了解Java程序開發(fā)的工具，并掌握安裝Java開發(fā)環(huán)境的方法第1章Java基本語法本章主要介紹了Java語言的發(fā)展歷史、主要特點、Java平臺家族，以及Java程序開發(fā)基礎(chǔ)環(huán)境(即JDK和集成開發(fā)環(huán)境)。通過本章學(xué)習(xí)，讀者將對Java語言的基本原理，語法結(jié)構(gòu)與編程方法有一定的了解，能夠簡單地編輯、調(diào)試和運行Java程序代碼。1.1Java的起源與發(fā)展一、Java的起源

二、Java的發(fā)展一、Java的起源

1991年，美國SunMicrosystems公司的某個研究小組為了能夠在消費電子產(chǎn)品上開發(fā)應(yīng)用程序，積極尋找合適的編程語言。消費電子產(chǎn)品種類繁多，包括PDA、機(jī)頂盒、手機(jī)等，即使是同一類消費電子產(chǎn)品所采用的處理芯片和操作系統(tǒng)也不相同，存在著跨平臺的問題。當(dāng)時最流行的編程語言是C和C++語言，Sun公司的研究人員就考慮是否可以采用C++語言來編寫消費電子產(chǎn)品的應(yīng)用程序，但是研究表明，對于消費電子產(chǎn)品而言，C++語言過于復(fù)雜和龐大，并不適用，安全性也并不令人滿意。于是，BillJoy先生領(lǐng)導(dǎo)的研究小組就著手設(shè)計和開發(fā)出一種語言，稱之為Oak。該語言采用了許多C語言的語法，提高了安全性，并且是面向?qū)ο蟮恼Z言，但是Oak語言在商業(yè)上并未獲得成功。時間轉(zhuǎn)到了1995年，互聯(lián)網(wǎng)在世界上蓬勃發(fā)展，Sun公司發(fā)現(xiàn)Oak語言所具有的跨平臺、面向?qū)ο?、安全性高等特點非常符合互聯(lián)網(wǎng)的需要，于是改進(jìn)了該語言的設(shè)計，要達(dá)到如下幾個目標(biāo)：

(1)創(chuàng)建一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，而不是面向過程的語言；

(2)提供一個解釋執(zhí)行的程序運行環(huán)境，是程序代碼獨立于平臺；

(3)吸收C和C++的優(yōu)點，使程序員容易掌握；

(4)去掉C和C++中影響程序健壯性的部分，使程序更安全，例如指針、內(nèi)存申請和釋放；

(5)實現(xiàn)多線程，使得程序能夠同時執(zhí)行多個任務(wù)；

(6)提供動態(tài)下載程序代碼的機(jī)制；

(7)提供代碼校驗機(jī)制以保證安全性。最終，Sun公司給該語言取名為Java語言，造就了一代成功的編程語言。

二、Java的發(fā)展

1995年，美國SunMicrosystems公司正式向IT業(yè)界推出了Java語言，該語言具有安全、跨平臺、面向?qū)ο蟆⒑唵?、適用于網(wǎng)絡(luò)等顯著特點，當(dāng)時以Web為主要形式的互聯(lián)網(wǎng)正在迅猛發(fā)展，Java語言的出現(xiàn)迅速引起所有程序員和軟件公司的極大關(guān)注，程序員們紛紛嘗試用Java語言編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，并利用網(wǎng)絡(luò)把程序發(fā)布到世界各地進(jìn)行運行，包括IBM、Oracle、微軟、Netscape、Apple、SGI等大公司紛紛與SunMicrosystems公司簽訂合同，授權(quán)使用Java平臺技術(shù)。微軟公司總裁比爾·蓋茨先生在經(jīng)過研究后認(rèn)為：“Java語言是長時間以來最卓越的程序設(shè)計語言”。目前，Java語言已經(jīng)成為最流行的網(wǎng)絡(luò)編程語言，許多大學(xué)紛紛開設(shè)Java課程，Java正逐步成為世界上程序員最多的編程語言。在經(jīng)歷了以大型機(jī)為代表的集中計算模式和以PC為代表的分散計算模式之后，互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得計算模式進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)計算時代。網(wǎng)絡(luò)計算模式的一個特點是計算機(jī)是異構(gòu)的，即計算機(jī)的類型和操作系統(tǒng)是不一樣的，例如SUN工作站的硬件是SPARC體系，軟件是UNIX中的Solaris操作系統(tǒng)，而PC的硬件是INTEL體系，操作系統(tǒng)是Windows或者是Linux，因此相應(yīng)的編程語言基本上只是適用于單機(jī)系統(tǒng)，例如COBOL、FORTRAN、C、C++等；網(wǎng)絡(luò)計算模式的另一個特點是代碼可以通過網(wǎng)絡(luò)在各種計算機(jī)上進(jìn)行遷移，這就迫切需要一種跨平臺的編程語言，使得用它編寫的程序能夠在網(wǎng)絡(luò)中的各種計算機(jī)上能夠正常運行，Java就是在這種需求下應(yīng)運而生的。正是因為Java語言符合了互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展要求，才使它獲得了巨大的成功。1.2什么是Java技術(shù)

Java技術(shù)，簡而言之就是一種獨立于操作系統(tǒng)平臺的編程語言與開發(fā)平臺。1.3Java的語法機(jī)制概述一、Java源程序的組成部分二、源文件的命名規(guī)則三、其他命名約定一、Java源程序的組成部分package語句；//該部分至多只有一句，必須放在源程序的第一句import語句；//該部分可以有若干import語句或者沒有，必須放在所有的類定義之前publicclassDefinition；//公共類定義部分，至多只有一個公共類的定義//Java語言規(guī)定該Java源程序的文件名必須與該公共類名完全一致classDefinition;//類定義部分，可以有0個或者多個類定義interfaceDefinition;//接口定義部分，可以有0個或者多個接口定義二、源文件的命名規(guī)則如果在源程序中包含有公共類的定義，則該源文件名必須與該公共類的名字完全一致，字母的大小寫都必須一樣。這是Java語言的一個嚴(yán)格的規(guī)定，如果不遵守，在編譯時就會出錯。因此，在一個Java源程序中至多只能有一個公共類的定義。如果源程序中不包含公共類的定義，則該文件名可以任意取名。如果在一個源程序中有多個類定義，則在編譯時將為每個類生成一個.class文件。三、其他命名約定包名：包名是全小寫的單詞，中間由“.”分隔開，例如：Java.awt.event；類名：首字母大寫，通常由多個單詞合成一個類名，要求每個單詞的首字母也要大寫，如：HelloWorldApp；接口名：命名規(guī)則與類名相同，如：Collection；方法名：往往由多個單詞合成，第一個單詞通常為動詞，首字母小寫，中間的每個單詞的首字母都要大寫，如：balanceAccount、isButtonPressed；變量名：全小寫，一般為名詞，如：length；常量名：基本數(shù)據(jù)類型的常量名為全大寫，如果是由多個單詞構(gòu)成，可以用下劃線隔開，例如：YEAR，WEEK_OF_MONTH；如果是對象類型的常量，則是大小寫混合，由大寫字母把單詞隔開。

Java的運行系統(tǒng)是一個完整、有機(jī)的程序設(shè)計系統(tǒng)，其功能主要由JVM、JDK以及開發(fā)平臺組成。1.4Java運行系統(tǒng)與JVM一、Java虛擬機(jī)——JVM二、JVM的組成三、垃圾自動回收機(jī)制四、代碼安全性檢查機(jī)制一、Java虛擬機(jī)——JVM

JVM(JavaVirtualMachine)，Java虛擬機(jī)，是軟件模擬的計算機(jī)，可以在任何處理器上(無論是在計算機(jī)中還是在其他電子設(shè)備中)安全并且兼容的執(zhí)行保存在.class文件中的字節(jié)碼。Java虛擬機(jī)的“機(jī)器碼”保存在.class文件中，也可以稱之為字節(jié)碼文件。Java程序的跨平臺主要是指字節(jié)碼文件可以在任何具有Java虛擬機(jī)的計算機(jī)或者電子設(shè)備上運行，Java虛擬機(jī)中的Java解釋器負(fù)責(zé)將字節(jié)碼文件解釋成為特定的機(jī)器碼進(jìn)行運行。Java源程序需要通過編譯器編譯成為.class文件，Java程序的編譯和執(zhí)行過程如圖1-1所示圖1-1Java程序的編譯和執(zhí)行過程二、JVM的組成

JVM為下列各項做出了定義：指令集(相當(dāng)于中央處理器CPU)注冊集類文件格式棧垃圾收集堆存儲區(qū)三、垃圾自動回收機(jī)制

在程序的執(zhí)行過程中，部分內(nèi)存在使用過后就處于廢棄狀態(tài)，如果不及時進(jìn)行無用內(nèi)存的回收，就會造成內(nèi)存泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。在C++語言中是由程序員進(jìn)行內(nèi)存回收的，程序員需要在編寫程序的時候把不再使用的對象內(nèi)存釋放掉；但是這種人為的管理內(nèi)存釋放的方法卻往往由于程序員的疏忽而致使內(nèi)存無法回收，同時也增加了程序員的工作量。而在Java運行環(huán)境中，始終存在著一個系統(tǒng)級的線程，專門跟蹤內(nèi)存的使用情況，定期檢測出不再使用的內(nèi)存，并進(jìn)行自動回收，避免了內(nèi)存的泄露，也減輕了程序員的工作量。四、代碼安全性檢查機(jī)制字節(jié)碼的執(zhí)行需要經(jīng)過三個步驟，首先由類裝載器(classloader)負(fù)責(zé)把類文件(.class文件)加載到Java虛擬機(jī)中，在此過程需要檢驗該類文件是否符合類文件規(guī)范；其次字節(jié)碼校驗器(bytecodeverifier)檢查該類文件的代碼中是否存在著某些非法操作，例如Applet程序中寫本機(jī)文件系統(tǒng)的操作；如果字節(jié)碼校驗器檢驗通過，由Java解釋器負(fù)責(zé)把該類文件解釋成為機(jī)器碼進(jìn)行執(zhí)行。Java虛擬機(jī)采用的是“沙箱”運行模式，即把Java程序的代碼和數(shù)據(jù)都限制在一定內(nèi)存空間里執(zhí)行，不允許程序訪問該內(nèi)存空間外的內(nèi)存，如果是Applet程序，還不允許訪問客戶端機(jī)器的文件系統(tǒng)。1.5.1JDK的安裝和配置1.5Java程序開發(fā)一、下載并安裝JDK二、認(rèn)識JDK三、配置JDK環(huán)境變量一、下載并安裝JDK

Java開發(fā)工具包(JavaDevelopmentKits，簡稱JDK)是Java應(yīng)用程序開發(fā)的基礎(chǔ)工具包，開發(fā)Java應(yīng)用程序首先必須下載JDK(JDK可以從Sun公司的官方網(wǎng)站上去下載)。下載完成后，雙擊圖標(biāo)進(jìn)行安裝，安裝過程中可以自定義安裝目錄等信息。例如我們可以選擇安裝目錄為D:\jdk1.5。二、認(rèn)識JDK在安裝完成后，可以發(fā)現(xiàn)在安裝目錄下具有如下文件夾，bin、include、jre、lib、sample、demo、src.zip等，其作用如表1-1所示：Binbin目錄提供了工具程序，包括Javac、Java、Javado等Jrejre目錄下的文件是JDK附帶的JRE資源包Liblib目錄下提供了Java工具所需要的資源文件DemoDemo目錄下提供了Java編寫的范例程序Src.zipSrc.zip目錄下提供了API類的源代碼壓縮文件表1-1JDK包的目錄及其作用三、配置JDK環(huán)境變量(1)右擊“我的電腦”，選擇“屬性”命令，如圖1-2所示：圖1-2配置JDK系統(tǒng)路徑1(2)切換到“高級”選項卡，單擊“環(huán)境變量”按鈕，如圖1-3所示：圖1-3配置JDK系統(tǒng)路徑2

(3)在“系統(tǒng)變量”中，設(shè)置3項屬性，Java_HOME、PATH、CLASSPATH(不區(qū)分大小寫)，若已存在則點擊“編輯”按鈕，不存在則點擊“新建”按鈕，如圖1-4所示：圖1-4配置JDK系統(tǒng)路徑3

(4)Java_HOME指明JDK安裝路徑，就是剛才安裝時所選擇的路徑D:\jdk1.4，此路徑下包括lib，bin，jre等文件夾(此變量最好設(shè)置，因為以后運行tomcat，eclipse等都需要依靠此變量)；Path使得系統(tǒng)可以在任何路徑下識別Java命令，設(shè)為：

%Java_HOME%\bin;%Java_HOME%\jre\binCLASSPATH為Java加載類(class或lib)路徑，只有類在classpath中，Java命令才能識別，設(shè)為：

.;%Java_HOME%\lib;%Java_HOME%\lib\tools.jar(要加“.”表示當(dāng)前路徑)%Java_HOME%就是引用前面指定的Java_HOME。圖1-5配置JDK系統(tǒng)路徑41.5.2Eclipse簡介一、Eclipse簡介二、下載并安裝Eclipse一、Eclipse簡介在實際應(yīng)用中，任何開發(fā)者都會選擇一個好的IDE(集成開發(fā)環(huán)境)。常用的Java的IDE主要有：JCreater，JBuilder，Eclipse等。其中Eclipse是一款非常優(yōu)秀的開源的IDE，基于Java的可擴(kuò)展平臺。現(xiàn)在Eclipse憑借其靈活的擴(kuò)展能力，優(yōu)良的性能與插件技術(shù)，受到了越來越多的開發(fā)者的喜愛。盡管Eclipse是使用Java語言開發(fā)的，但它的用途并不限于Java語言。例如，支持諸如C/C++、COBOL和Eiffel等編程語言的插件已經(jīng)可用，或預(yù)計會推出。Eclipse框架還可用來作為與軟件開發(fā)無關(guān)的其他應(yīng)用程序類型的基礎(chǔ)，比如內(nèi)容管理系統(tǒng)?；贓clipse的應(yīng)用程序的突出例子是IBM的WebSphereStudioWorkbench，它構(gòu)成了IBMJava開發(fā)工具系列的基礎(chǔ)。例如，WebSphereStudioApplicationDeveloper添加了對JSP、Servlet、EJB、XML、Web服務(wù)和數(shù)據(jù)庫訪問的支持。二、下載并安裝Eclipse目前最新的版本是Eclipse3.2.2，下載地址為：

/downloads

點擊EclipseSDK3.22進(jìn)入下載頁面，下載面向Windows系列操作系統(tǒng)的最新版本Eclipse-SDK資源包。該資源包包括了適合于Windows平臺的Eclipse開發(fā)環(huán)境、Java開發(fā)環(huán)境、Plug-in開發(fā)環(huán)境、所有源代碼和文檔。如需下載面向其他平臺Eclipse-SDK或插件可點擊otherdownloadfor3.2.2，其他版本的資源包可點擊Allversions進(jìn)入下載頁面下載。下載完成后將其解壓。

Eclipse是一個綠色軟件，無需安裝即可執(zhí)行。如需中文版的集成開發(fā)環(huán)境，可在Eclipse官方網(wǎng)站下載中文語言包NLpack1-eclipse-SDK-3.2.2-win32.zip。解壓后，分別將其features、plugins目錄下的文件復(fù)制到Eclipse安裝目錄下的features、plugins目錄中，重新啟動Eclipse即可。1.6任務(wù)1.1第一個Java程序一、任務(wù)引入Java程序分為JavaApplication(Java應(yīng)用程序)和JavaApplet(Java小應(yīng)用程序)兩種。怎樣在開發(fā)平臺上開發(fā)、編譯以及運行Java程序呢？下面讓我們開始編寫第一個Java應(yīng)用程序。二、任務(wù)目標(biāo)掌握編寫、編譯、運行Java程序的基本方法。三、任務(wù)內(nèi)容

編寫一個Java應(yīng)用程序，它能夠利用來自Java標(biāo)準(zhǔn)庫的System對象的多種方法，打印出與當(dāng)前運行的系統(tǒng)有關(guān)的資料。其中“//”代表一種注釋方式，表示從這個符號開始到這行結(jié)束的所有內(nèi)容都是注釋。在每個程序文件的開頭，如果這個文件的代碼中用到了系統(tǒng)所提供的額外的類，就必須放置一個import語句。說它是額外的是因為一個特殊的類庫“Java.lang.*”會自動導(dǎo)入到每個Java文件。/*源程序文件名：Ex0101.Java*/importJava.util.Date;importJava.util.Properties;publicclassEx0101

{//創(chuàng)建公共類，名為Ex0101

publicstaticvoidmain(String

args[]){

System.out.println(newDate()); Propertiesp=System.getProperties(); p.list(System.out); System.out.println("---MemoryUsage:"); Runtimert=Runtime.getRuntime(); System.out.println("TotalMemory="+rt.totalMemory() //打印總內(nèi)存大小

+"FreeMemory="+rt.freeMemory()); //打印空閑內(nèi)存大小

}}四、程序清單五、運行結(jié)果圖1-6Ex0101.Java的運行結(jié)果該任務(wù)的主要目的是使大家對Java的編程結(jié)構(gòu)有一個總體認(rèn)識，在Java中所有的東西都是對象，程序就是由一大堆對象組合而成的，同時每個對象又屬于某個類，所有的代碼都是在某一個類中完成的。六、任務(wù)小結(jié)通過本章的學(xué)習(xí)，大家已經(jīng)可以閱讀一些簡單的Java程序了。

Java語言的產(chǎn)生源于SunMicrosystems公司為消費電子產(chǎn)品上應(yīng)用程序的開發(fā)尋找一門編程語言的過程中，而隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，原有的Oak軟件就順理成章的改造成Java語言推向了市場，其跨平臺、面向?qū)ο?、安全等特點使其得到廣泛的應(yīng)用。通過在不同的軟硬件上實現(xiàn)的Java虛擬機(jī)，Java