《java基础教程》第三章 java程序设计基础

第三章 Java 程序设计基础 3.1 Java 编程概况 现在你可以复习一下 Java 语言的背景材料，它的基本结构象 C/C+，但任 何用面向过程语言编写过程序的人都可以了解 Java 语言的大部分结构. 3.1.1 程序结构 Java 语言的源程序代码由一个或多个编译单元(compilation unit)组成， 每个编译单元只能包含下列内容(空格和注释除外)：*一个程序包语句(package statement )*入口语句(import statements) *类的声明(class declarations) *界面声明(interface declarations) 每个 Java 的编译单元可包含多个类或界 面，但是每个编译单元最多只能有一个类或者界面是公共的。Java 的源程序代 码被编译?reg;后，便产生了 Java 字节代码。Java 的字节代码由一?copy;不依 赖于机器的指令组成，这?copy;指令能被 Java 的运行系统(runtimesystem)有 效地解释。Java 的运行系统工作起来如同一台虚拟机。在当前的 Java 实现中， 每个编译单元就是一个以.java 为后缀的文件。每个编译单元有若干个类，编 译后，每个类生成一个.class 文件。.class 文件是 Java 虚拟机能够识别的代 码。 3.1.2 注释 三种类型如下:/注释一行/*一行或多行注释*/*文档注释*/文档注释一 般放在一个变量或函数定义?reg;前,指示在任何自动生成文档系统中调入。这? copy;注释都是声明条目的描述.。 3.1.3 标识符 变量，函数，类和对象的名称都是标识符，程序员需要标识和使用的东西 都需要标识符。在 Java 语言里,标识符以字符或_,$开头,后面可以包含数字， 标识符是大小写有区别的,没有长度限制。 有效的标识符 myname ict_network Hello _sys_path $bill 例子：int a_number; char _onechar; float $bill; 关键词 abstract continue for new switch boolean default goto null synchronized break do if package this byte double implements private threadsafe byvalue else import protected throw case extends instanceof public transient catch false int return true char final interface shorttry class finally long static void const float native super while 其它保留词以下单词被保留使用：cast future generic inner operator outer rest var 3.1.4 数据类型 Java 使用五种基本类型:integer(整数),floating(浮点数),point(指针), Boolean(布尔变量),Character or String(字符或字符串)。integer 整数下边 给出的数据表示都是整数的例子：4，15，089，0xAD00 整数长度数据类型表示 8 bits byte 16 bits short 32 bits int 64 bits long floating 浮点数下边给出的数据表示都是浮点数的例子： 6.37，3.7E15，3e8 浮点数长度数据类型表示 32 bits float 64 bits double Boolean 布尔变量下边是布尔变量的两种可能取值：true false Character 字符下边给出的都是字符的例子： a t (tab) u?(unicode) String 字符串下边给出的都是字符串的例子：“This is a string literal“ “中国科学院计算所“数组你可以定义任意类型的数组 . char s; 这是字符型数组； int array; 这是整型数组；你还可以定义数组的数组. int block=new int 23; 数组边界在运行时被检测,避免堆栈溢出和内 存崩溃. 在 Java 里,数组实际上是一个对象,数组有一个成员变量：length。你可以 用这个成员函数来查看任意数组的长度. int a = new int 103； a.length； /* 10 */ a0.length； /* 3 */ 创建数组在 Java 里创建数组,你可使用两种基本方法： 一。创建一个空数组： int list=new int50; 或你可以用初始数值填充数组. String names = “Chenji“,“Yuan“,“Chun“,“Yang“ ; 相 当 于 下 面 功 能: String names; names = new String4; names0=new String(“Chenji“); names1=new String(“Yuan“); names2=new String(“Chun“); names3=new String(“Yang“); 在编译时你不能象下例那样创建静态数组。 int name50; /将产生一个编译错误你也不能用 new 操作去填充一个没定义大小的数组。 int name; for (int i=0;i = ! = 表示 lvalue+=1,+lvalue 也表示 lvalue =lvalue +1 (只要 lvalue 没有副作用)。-运算符用于表示减 1 操作。+和-运算符既可以作为前缀运算符，也可以做为后缀运算符。双目 整数运算符是：运算符操作*+加-减*乘/除%取模 +运算符用到?reg;上的例子 String s=“a=“+ a; +=运算符也 可以用于 String。注意，左边(下例中的 s1)仅求值一次。s1+=a;/s1=s1+a/ 若 a 非 String 型，自动转换为 String 型。对象运算符双目运算符 instanceof 测试某个对象是否是指定类或其子类的实例。例如：if(myObject instanceof MyClass) MyClass anothermyObject=( MyClass) myObject; 是判定 myObject 是否是 MyClass 的实例或是其子类的实例。强制和转换 Java 语言和 解释器限制使用强制和转换，以防止出错导致系统崩溃。整数和浮点数之间可 以来回 强制转换，但整数不能强制转换成数组或对象。对象不能被强制为基本类型。 3.1.6 Java 流控制 下面几个控制结构是从 C 语言借鉴的。分支结构 if/else 分支结构 if (Boolean) statemanets; else statements; switch 分支结构 switch(expr1) case expr2: statements; break; case expr3: statements; break; default: statements; break; 循环结构 for 循环结构 for (init expr1;test expr2;increment expr3) statements; While 循环结构 While(Boolean) statements; Do 循环结构 do statements; while (Boolean); 一般顺序控制 break label continue label reutrn expr; label:statement; for 循环例子下面是一个程序例子，画几条线，分别用红,绿,蓝颜色，这 段程序可能是 Java 函数的一部分： int count; for (count=1;count 当 一 个 类 包 含 一 个 abstract 成 员 函 数,这 个 类 必 须 定 义 为 abstract 类。 然 而 并 不 是 abstract 类 的 所 有 的 成 员 函 数 都 是 abstract 的。Abstract 类 不 能 有 私 有 成 员 函 数(它 们 不 能 被 实 现),也 不 能 有 静 态 成 员 函 数。 3.8 接 口 当 你 确 定 多 个 类 的 操 作 方 式 都 很 相 象 时，abstract 成 员 函 数 是 很 有 用 的。 但 如 果 你 需 要 使 用 这 ?copy;abstract 成 员 函 数， 必 须 创 建 一 个 新 类， 这 样 有 时 很 繁 琐。 接 口 提 ?copy; 了 一 种 抽 象 成 员 函 数 的 有 利 方 法。 一 个 接 口 包 含 了 在 另 一 个 地 方 实 现 的 成 员 函 数 的 收 集。 成 员 函 数 在 接 口 里 定 义 为 public 和 abstract。 接 口 里 的 实 例 变 量 是 public,static 和 final。 接 口 和 抽 象 的 主 要 区 别 是 一 个 接 口 提 ?copy; 了 封 装 成 员 函 数 协 议 的 方 法 而 不 必 强 迫 用 户 继 承 类。 例 子： public interface AudiClip /Start playing the clip. void play(); /Play the clip in a loop. void loop(); /Stop playing the clip void stop(); 想 使 用 Audio Clip 接 口 的 类 使 用 implenents 关 键 词 来 提 ?copy; 成 员 函 数 的 程 序 代 码。 class MyClass implements AudioClip void play() void loop void stop 优 点 一 个 接 口 类 可 以 被 任 意 多 的 类 实 现， 每 个 类 可 以 共 享 程 序 接 口 而 不 必 关 心 其 它 类 是 怎 样 实 现 的。 class MyOtherClass implements AudioClip void stop() . 内 部 成 员 函 数 Java 还 提 ?copy; 了 调 用 C 和 C+函 数 的 方 法。 用 native 关 键 词 来 定 义 C 和 C+的 函 数。 public class Date int now; public Date() now = time (); private native int time (); static System.loadLibrary(“time“); 一 ?copy;Java 代 码 写 好 后,就 需 要 以 下 步 骤 执 行： 1.用 javah 来 创 建 头 文 件(.h) 2.用 javah 来 创 建 stub 文 件 3.用 C 和 C+写 native 成 员 函 数 的 代 码 4. 编 译 stub 文 件 和.C 文 件 成 一 个 动 态 可 加 载 库 5.用 java 运 行 java 程 序 或 appletviewer 运 行 applet 注 意：Native 成 员 函 数 超 出 了 类 的 范 围。 3.9 包(Packages) 包(Package)由 一 组 类(class)和 界 面(interface)组 成。 它 是 管 理 大 型 名 字 空 间， 避 免 名 字 冲 突 的 工 具。 每 一 个 类 和 界 面 的 名 字 都 包 含 在 某 个 包 中。 按 照 一 般 的 习 惯， 它 的 名 字 是 由“.“ 号 分 隔 的 单 词 构 成， 第 一 个 单 词 通 常 是 开 发 这 个 包 的 组 织 的 名 称。 定 义 一 个 编 译 单 元 的 包 编 译 单 元 的 包 由 package 语 句 定 义。 如 果 使 用 package 语 句， 编 译 单 元 的 第 一 行 必 须 无 空 格， 也 无 注 释。 其 格 式 如 下： package packageName; 若 编 译 单 元 无 package 语 句， 则 该 单 元 被 置 于 一 个 缺 省 的 无 名 的 包 中。 使 用 其 它 包 中 的 类 和 界 面 在 Java 语 言 里 提 ?copy; 一 个 包 可 以 使 用 另 一 个 包 中 类 和 界 面 的 定 义 和 实 现 的 机 制。 用 import 关 键 词 来 标 明 来 自 其 它 包 中 的 类。 一 个 编 译 单 元 可 以 自 动 把 指 定 的 类 和 界 面 输 入 到 它 自 己 的 包 中。 在 一 个 包 中 的 代 码 可 以 有 两 种 方 式 来 定 义 来 自 其 它 包 中 的 类 和 界 面： * 在 每 个 引 用 的 类 和 界 面 前 面 给 出 它 们 所 在 的 包 的 名 字; /前 缀 包 名 法 acme. project.FooBar obj=new acme. project. FooBar( ); * 使 用 import 语 句， 引 入 一 个 类 或 一 个 界 面， 或 包 含 它 们 的 包。 引 入 的 类 和 界 面 的 名 字 在 当 前 的 名 字 空 间 可 用。 引 入 一 个 包 时， 则 该 包 所 有 的 公 有 类 和 界 面 均 可 用。 其 形 式 如 下： / 从 ject 引 入 所 有 类 import ject.*; 这 个 语 句 表 示 ject 中 所 有 的 公 有 类 被 引 入 当 前 包。 以 下 语 句 从 acme. project 包 中 进 入 一 个 类 Employec_List。 /从 acme. project 而 引 入 Employee_List import ject.Employee_list; Employee_List obj = new Employee_List( ); 在 使 用 一 个 外 部 类 或 界 面 时， 必 须 要 声 明 该 类 或 界 面 所 在 的 包， 否 则 会 产 生 编 译 错 误。 import(引 用 ) 类 包(class package)用 import 关 键 词 调 入,指 定 package 名 字 如 路 径 和 类 名,用*匹 配 符 可 以 调 入 多 于 一 个 类 名。 import java.Date; import java.awt.*; 如 果 java 源 文 件 不 包 含 package,它 放 在 缺 省 的 无 名 package。 这 与 源 文 件 同 目 录， 类 可 以 这 样 引 入: import MyClass。 Java 系 统 包： Java 语 言 提 ?copy; 了 一 个 包 含 窗 口 工 具 箱， 实 用 程 序， 一 般 I/O,工 具 和 网 络 功 能 的 包。 java.applet 这 个 包 包 含 量 了 一 ?copy; 设 计 applet 的 类,用 一 个 类 Applet 和 三 个 接 口. AppletContext;AppletStub;和 AudioClip. java.awt 另 一 个 窗 口 工 具 箱 包.awt,包 含 了 一 ?copy; 产 生 装 饰 物 和 GUI 成 员 的 类。 这 个 package 包 括： Button,Checkbox,Choice,Component,Graphics,Menu,Pane1,TextArea 和 TextField。 java.io I/O package 包 含 文 件 输 入/输 出 类，FileInput Stream 和 File OutputStream. java.lang 这 个 包 包 含 Java 语 言 类, 包 含:对 象,线 程,异 常 出 口,系 统,整 数,原 点,数 学,字 符 等。 这 个 类 支 持 TCP/IP 网 络 协 议， 并 包 含 Socket 类,URL 和 URL 相 联 系 的 类。 java.util 这 个 类 包 含 一 ?copy; 程 序 的 同 步 类,它 包 含 Date,Dictionary 类 等。 3.10 异 常 当 在 Java 程 序 中 发 生 一 个 错 误 时， 例 如： 一 个 变 元 的 值 非 法， 代 码 会 发 现 这 个 错 误， 并 引 发 一 个 异 常 (exception)。 在 缺 省 的 情 况 下， 异 常 会 输 出 一 个 错 误 消 息， 然 后 中 止 线 程 的 执 行。 但 是， 程 序 自 己 可 以 定 义 异 常 处 理 段(exception handler)来 截 获(catch) 异 常， 并 从 错 误 中 恢 复。 有 一 ?copy; 异 常 是 由 Java 解 释 器 在 运 行 时 刻 引 发 的。 实 际 上， 任 何 类 都 可 以 定 义 属 于 自 己 的 异 常， 并 使 用 throw 语 句 引 发 它 们。 一 个 throw（引 发?copy; 语 句 是 由 throw 关 键 字 和 一 个 对 象 构 成。 按 常 规， 该 对 象 应 该 是 Exception 类 的 实 例 或 其 子 类 的 实 例。throw 语 句 会 引 起 执 行 转 向 相 应 的 异 常 处 理 段。 当 一 个 throw 语 句 执 行 时， 它 下 面 的 所 有 代 码 不 再 执 行 了， 它 所 在 的 方 法 也 不 再 返 回 值。 下 面 的 例 子 将 演 示 如 何 创 建 一 个 Exception 的 子 类， 然 后 引 发 一 个 异 常。 class MyException extends Exception class MyClass void oops() if ( /* 不 出 现 错 误 */) else /* 出 错 */ else /* 出 错 */ throw new MyException( ); 为 了 定 义 一 个 异 常 处 理 段， 程 序 必 须 用 try 语 句 把 可 能 产 生 异 常 的 代 码 成 组。 在 try 语 句 后 面 跟 上 一 个 或 多 个 catch(截 获?copy; 语 句， 每 个 异 常 对 应 一 个 catch 语 句。 每 个 catch 语 句 中 包 含 着 异 常 处 理 段。 例 如： try p.a=10; catch ( NullPointerException e) println(“p was null“); catch ( Exception e) println (“other errors occured“); catch ( Object obj) println(“Who threw that object?“); catch 语 句 和 一 个 方 法 定 义 类 似， 只 不 过 该 方 法 只 有 一 个 参 数， 且 无 返 回 类 型。 参 数 可 以 是 一 个 类 或 一 个 界 面。 当 一 个 异 常 发 生 时， 嵌 套 的 try/catch 语 句 会 寻 找 出 与 该 异 常 类 相 匹 配 的 参 数。 如 果 一 个 参 数 和 指 定 异 常 匹 配 则： * 该 参 数 和 指 定 的 异 常 是 同 一 个 类， 或 * 该 参 数 是 指 定 异 常 的 子 类， 或 * 如 果 参 数 是 一 个 界 面， 指 定 异 常 类 实 现 了 这 个 界 面。 第 一 个 参 数 和 异 常 匹 配 的 try/catch 语 句， 则 与 其 匹 配 的 catch 语 句 执 行。 在 catch 语 句 执 行 完 后， 程 序 的 执 行 被 恢 复。 但 已 不 可 能 恢 复 到 异 常 发 生 处 再 次 执 行。 例 如： print ( “now“); try print (“is“); throw new MyException( ); print (“a“); catch (MyException e) print (“the “); print (“timen“); 打 印 为“now is the time“。 正 如 这 个 例 子 所 示， 异 常 应 该 主 要 用 于 错 误 处 理， 若 用 于 其 它 方 面 会 使 代 码 晦 涩 难 ?reg;。 异 常 处 理 段 是 可 以 嵌 套 的， 允 许 异 常 处 理 可 以 发 生 在 多 个 地 方。 嵌 套 异 常 处 理 通 常 用 于 当 第 一 个 处 理 程 序 无 法 完 全 从 错 误 中 恢 复 过 来 的 时 候， 而 不 得 不 执 行 一 ?copy; 清 除 代 码。 为 了 把 异 常 处 理 控 制 传 递 给 更 高 层 的 处 理 段， 可 以 再 一 次 对 截 获 对 象 实 ?copy;throw 操 作。 注 要 再 次 实 throw 异 常 的 方 法，throw 语 句 执 行 完 后， 会 终 止 执 行。 try f. open ( ); catch(Exception e) f. close( ); throw e; 定 局 语 句 finally（定 局?copy; 语 句 是 用 于 保 证 无 论 在 异 常 是 否 发 生 的 情 况 下， 某 ?copy; 代 码 被 执 行。 下 例 说 明 finally 语 句 的 用 法： try /做 某 ?copy; 动 作； finally /此 后 清 除； 和 以 下 代 码 类 似 try / 做 某 ?copy; 动 作 catch (Object e) /此 后 清 除； throw e; /此 后 清 除； 即 使 try 块 中 包 含 return，break，continue，throw 语 句，finally 语 句 也 会 被 执 行。 例 如： 下 面 的 代 码“finally“ 总 是 被 输 出， 而“aftertry“ 仅 在 a!=10 时 被 输 出。 try if (a=10) return ; finally print (“finallyn“); print (“after try n“); 运 行 时 刻 异 常 本 节 列 出 的 清 单 是 Java 解 释 器 引 发 的 各 种 异 常。 当 运 行 时 刻 发 现 各 种 错 误， 由 解 释 器 引 发 异 常。 ArithmeticException 如 果 程 序 试 图 除 0， 或 用 0 取 模， 会 产 生 ArithmeticException（算 术 异 常?copy;， 其 它 算 术 操 作 不 会 产 生 异 常。 有 关 Java 如 何 处 理 其 它 算 术 错 误 的 信 息， 见“ 整 数 运 算 符“ 和“浮点 运 算 符“ 两 节。 例 如： 下 面 的 代 码 将 会 引 发 ArithmeticException 异 常： class Arith public static void main (String args ) int j = 0; j = j/j; NullPointerException 当 程 序 试 图 访 问 一 个 空 对 象 中 的 变 量 或 方 法， 或 一 个 空 数 组 中 的 元 素 时 则 引 发 NullPointerException（空 指 针 异 常?copy;。 例 如， 访 问 长 度 为 0 的 数 组 a0。 有 以 下 类 声 明， 运 行 时 会 引 发 NullPointerException 异 常： class Null public static void main(String args ) String o = null; int a = null; o.length( ); a0 = 0; 有 趣 的 是， 如 果 我 们 引 发 一 个 空 对 象， 也 会 产 一 NullPointerException 异 常。 IncompatibleClassChangeException 当 一 个 类 的 定 义 被 改 变， 而 引 用 该 类 的 其 它 类 没 有 被 重 新 编 译 时， 会 产 生 这 一 异 常。 有 四 种 类 更 改 会 导 致 运 行 时 刻 引 发 IncompatibleClassChangException 异 常。 * 一 个 类 中 的 变 量 声 明 由 static 变 成 非 static， 而 其 它 访 问 该 类 这 一 变 量 的 类 没 有 被 重 新 编 译。 * 一 个 类 中 的 变 量 声 明 由 非 static 变 成 static， 而 其 它 访 问 该 类 这 一 变 量 的 类 没 有 被 重 新 编 译。 * 类 中 声 明 的 某 个 域 被 删 除， 而 其 它 访 问 该 域 的 类 没 有 被 重 新 编 译。 * 类 中 声 明 的 某 个 方 法 被 删 除， 而 其 它 访 问 该 方 法 的 类 没 有 被 重 新 编 译。 ClassCastException 如 果 试 图 把 对 象 o 强 制 成 Class C， 而 o 既 不 是 Class C 的 实 例， 也 不 是 Class C 子 类 的 实 例， 这 时 便 会 产 生 ClassCastException。 class ClassCast public static void main (String args ) Object o = new Object( ); String s = (string) o; s.length( ); NagativeArraySizeException 如 果 一 个 数 组 的 长 度 是 负 数， 则 会 引 发 NagativeArraySizeException（数 组 负 下 标?copy; 异 常。 例 如 下 面 类 定 义 的 代 码 在 运 行 时 引 发 这 一 异 常： class NegArray public static void main(String args ) int a = new int -1; a0 = 0; OutOfMemoryException 当 系 统 无 法 再 向 应 用 程 序 提 ?copy; 内 存 时， 会 引 发 OutOfMemoryException（内 存 溢 出?copy; 异 常。 这 种 异 常 只 能 出 现 在 创 建 新 对 象 的 时 候， 即 new 被 调 用 的 时 候。 例 如， 下 面 一 段 代 码 在 运 行 时 刻 会 引 发 OutOfMemoryException 异 常： class Link int a = new int 1000000; Link l; Class OutOfMem public static void main(String args ) public static void main(String args ) Link root = new link( ); Link cur = root; while (true) cur.l = new Link( ); cur = cur.l