Java程序设计实验指导书

1、Java程序设计实验指导书长沙理工大学计算机与通信工程学院陈沅涛2006 年 3 月关于 Java 课程上机实验的几点说明（1）开发工具根据机房情况我们采用 JDK1.4.2+JCreator 3.5.0 进行所有的Java编程语言设计工作。JDK和JCreator的具体安 装请同学们参考此文档的第一部分。（2）我们前五次上机主要是针对Java程序设计语言的重点部分进行上机实验， 具体见此文档的第二部分。 第一次完成实验一、第二次完成实验二、第三次完成实验三、第四次完成实验四、 第五次要完成实验五和实验六， 第六次第十次我们做一次综合设计，具体内容再另行布置。（ 3 ） 实验报告我就不要求大家

2、用专门的实验报告纸进行书写了，统一写在你们的练习本上。格式包括： 程序流程图、具体实现代码（关键代码要有注释语句）作业布置：第一次作业布置： Java 程序设计实用教程 （马迪芳）P95 1、 3、 4P133 9共四道题第一部分JAVA集成开发环境Java不仅提供了一个丰富的语言和运行环境，而且还提供了一个免费的Java开发工具集（JavaDevelopersKits ,简称JDK）。编程人员和最终用户可以利用这些工具来开发java程序或调用Java内容。通常我们以JDK （Sun所开发的一套Java开发工具）的版本来定义 Java的版本。JDK1.0版于1996年初公开，JDK1.1版于1

3、997年初公开，JDK1.2版于1998 年底公开。基于市场行销的考量，Sun在JDK1.2版公开后旋即将Java改名为Java2，将JDK 改名为Java2SoftwareDevelopmentKit（以下简称 J2SDK。J2SDK （原称 JDK） 1.3于2000年4月公开，此版本仍称做 Java2。目前J2SDK1.4.2版已经发布并投入使用中， 目前Java1.5测试版已发布。Java2 出现后，将分成 Java2PlatformEnterpriseEdition （简称 J2EE）、 Java2PlatformStandardEdition （简称 J2SE）、Java2Plat

4、formMicroEdition （简称 J2ME）。J2EE适用于服务器，目前已经成为企业运算、电子商务等领域中相当热门的技术；J2SE适用于一般的计算机；J2ME适用于消费性电子产品。除了这三者之外，JavaCard依然是独立的一套标准。随着应用领域的不同，Java有许多 API （ApplicationProgrammingInterface ）,这些API分成三大类：JavaCoreAPI :由Sun制定的基本 API,任何Java平台都必须提供。JavaStandardExtensionAPI（javax） :由 Sun 制定的扩充 API, Java 平台可以选择性地 提供或加装。

5、厂商或组织所提供的 API ：由各家公司或组织所提供。其中CoreAPI和StandardExtensionAPI已经逐渐涵盖了大部份的信息应用领域，例如多媒体、数据库、 Web企业运算、语音、实时系统、网络、电话、影像处理、加解密、GU水分布式运算 。如果你有某项需求尚未有标准的JavaAPI可遵循，你可以向Sun提出制定新API的请求。经过审核之后，你的要求可能会通过、驳回 等。如果通过，就会开始 进入制定API的程序。JavaAPI的制定过程因为公开，J2EE、J2SE、J2ME及CoreAPI的关系见下图lbptioalI- Prckdg&sPlat(orm1 Standard Edi

6、tion (J2SE* Pljtfprm)OptiunalJava 2 Platform, Micro Edition PI航form)PersonalProfileCardH uAPli JPlatform,EnterpriseEdition(JZEEEPFntform)图 1.1 J2EE、J2SE、J2ME及 CoreAPI 的关系且经过许多业界技术领先公司的共同参与，所以相当完善而优异。和 Java标准相关的 任何第一手资料，你都可以在。1.1 DOS 环境 Java2SDKSUN的Java不仅提了一个丰富的语言和运行环境，而且还提了一个免费的Java开发工具集（JDK）。开发人员和最

7、终用户可以利用这个工具来开发java程序。JDK简单易学，可以通过任彳S文本编辑器（如： Windows 记事本、UltrEdit、Editplus、 FrontPage以及dreamweaver等）编写Java源文件，然后在 DOS状况下利通过javac命 令将Java源程序编译成字节码， 通过Java命令来执行编译后的 Java文件，这能带给DOS 时代程序员美好的回忆。Java初学者一般都采用这种开发工具。从初学者角度来看，采用JDK开发Java程序能够很快理解程序中各部分代码之间的关系，有利于理解 Java面向对象的设计思想。JDK的另一个显著特点是随着Java （J2EE、J2SE以

8、及J2ME ）版本的升级而升级。但它的缺点也是非常明显的就是从事大规模企业级 Java应用开发非常困难，不能进行复杂的Java软件开发，也不利于团体协同开发。1.1.1 建立Java开发环境（1）下载 JavaJDK.本书将使用目前最新的版本J2SE的Java2 J2SE 5.0（1.5.0）。可以通过IE或NetScape浏览器浏览网址：，根据提示可以下载支持MicrosoftWindows 操作系统的到本地硬盘或从CD复制到本地硬盘.安装 JavaJDK.J2SE1.5.0安装界面从硬盘中或从光盘（如JAVAII光盘）中运行jdk-1_5_ ,根据提示可以选择安装文件夹如D:jdk1.5.

9、0,然后根据提示进行安装，如上图。安装完成后得到如下的文件和目录结构。B Q jdklS.O亡J bin+ if demo田日 includeS 0 jre曰lib-5ompleBjnlp+nio（图1.3） jdk1.5.0 的目录结构 图1.3是j2sdk1.5.0 的目录结构。 配置 JavaSDK. Windows98/ME/XP:简单的方法就是选择开始运行sysedit ,这会显示一个实用程序 的界面。图1.4系统配置编辑器在这里可以设置环境变量.设置项目如下：修改就是修改自动批处理文件。添加：set PATH=jdk 安装目录 bin;%path%set CLASSPATH=.;j

10、dk 安装目录 lib如set PATH=D:jdk1.5.0bin ; %path%set CLASSPATH=.;D:jdk1.5.0jrelib;set JAVA_HOME=D:jdk1.5.0 / 你安装 J2SE的目录Windows2000操作系统：打开系统设置，按 Winkey+Break或右击“我的电脑”，选属性, 选择高级，系统环境。同样设置以上的系统环境变量.设置完JDK路径后，任何地方皆可执行Java原始程序代码。其他操作系统的安装和配置可以参考以上的系统环境变量进行配置。1.1.2 JDK开发环境中常用工具介绍下面将介绍一些主要 Java工具的使用，在 Java环境中的J

11、ava工具列表如下所示：*appletviewer小应用程序浏览器*java解释器*javac编译器*javah头文件生成器*javadocAPI 文档生成器*javap类文件反汇编器*jdb Java 语言调试器这些文件包括在d:jdk1.5.0bin目录中，并可以在任何目录中运行，前提是你在设置运行程序的系统中设置了路径。javac 编译器Javac编译器读取Java源代码，并将其编译成字节代码，调用 Javac的命令行如下： d:userjavac options表1.1部分选项选项功能-classpathpath此选项用于设定路径，在该路径上Javac寻找需被 调用的类。该路径是一个用

12、分号分开的目录列表。-ddirectory此选项指定一个根目录。该目录用来创建反映软件 包继承关系的目录数。-g此选项在代码产生器中打开调试表，以后可凭此调 试产生字节代码。-O此选项告诉javac 优化由内联的static 、final 以及 privite成员函数所产生的代码。-verbose此选项告知Java显示出有关被编译的源文件和任何 被调用类库的信息。例如 d:userjavac - verbose将生产字节文件。值得注意的是，和 Java解释器不同，Javac编译器期望它正在编译 的文件具有扩展名.java 。java 解释器Java解释器可用来直接解释执行Java字节代码，具体

13、命令行格式如下：C:java options className argumentsclassName必须包括所有软件包信息。不仅有类名本身，还有 Java解释器所期望的 类名（不是Java字节代码的文件名），所有在解释器环境下运行的类都必须包括解释器第一 次调用时所需的 main成员函数，用以传递命令所带的变量。options包括了 Java解释器的所有选项，如:-classpathpath此选项重写CLASSPATHS境变量，告诉Java在哪里能找到类库。如果其中用冒号分开，则可能包含多个目录等。appletviewer 小应用程序浏览器appletviewer 提供了一个Java运行环境

14、，在其中可测试小应用程 Applet。appletviewer 读取包含小应用程序的HTM戊件并在一个窗口中运行它们。其他工具详见参考资料。1. 2小型集成视窗环境JCreator介绍JCreator是一个Java程序开发工具，也是一个 Java集成开发环境（IDE）。无论你是 要开发Java应用程序或者网页上的Applet元件都难不倒它。在功能上与Sun公司所公布的JDK等文字模式开发工具相较之下来得容易，还允许使用者自订义操作窗口界面及无限 Undo/Redo 等功能。JCreator为用户提供了相当强大的功能，例如项目管理功能，项目模板功能，可个性 化设置语法高亮属性、行数、类浏览器、标

15、签文档、多功能编绎器，向导功能以及完全可自 定义的用户界面。通过JCreator ,我们不用激活主文档而直接编绎或运行我们的JAVA程序。JCreator能自动找到包含主函数的文件或包含Applet的Html文件，然后它会运行适当的工具。在JCreator中，我们可以通过一个批处理同时编绎多个项目。JCreator的设计接近Windows界面风格，用户对它的界面比较熟悉。其最大特点是与我们机器中所装的JDK完美结合，是其它任何一款IDE所不能比拟的。它是一种初学者很容易上手的Java开发工具，缺点是只能进行简单的程序开发，不能进行企业J2EE的开发应用。图1.5集成的、可视化环境 JCreat

16、orJCreator依赖JDK,它与JDK完美结合，是其它任何一款IDE所不能比拟的。他只有 1.9M左右，由于依赖JDK.须进行配置才能运行。该软件在这里只做简单介绍。下面一节介绍的Eclipse是我们实验使用的软件平台，也是我们所推荐使用的。1. 3大型集成开发环境EclipseEclipse 是替代 旧M Visual Age for Java（以下简称IVJ ）的下一代IDE开发环境，但它未来的目标不仅仅是成为专门开发Java程序的IDE环境，根据Eclipse的体系结构，通过开发插件，它能扩展到任何语言的开发，甚至能成为图片绘制的工具。目前，Eclipse已经开始提供C语言开发的功能

17、插件。更难能可贵的是，Eclipse是一个开放源代码的项目，任何人都可以下载 Eclipse的源代码，并且在此基础上开发自己的功能插件。也就是说未来 只要有人需要，就会有建立在Eclipse之上的COBOL , Perl , Python等语言的开发插件出现。同时可以通过开发新的插件扩展现有插件的功能，比如在现有的Java开发环境中加入Tomcat服务器插件。可以无限扩展，而且有着统一的外观，操作和系统资源管理，这也正 是Eclipse的潜力所在。可以这样讲Eclipse是目前用过的最好的，最智能化的 Java开发软件。它是I BMwebsphere的基础.Eclipse的最新版本是3 .x

18、.附带有各种语言包.中国的用户可以从上面下载eclipse的SdK,和中文语言包，解压缩的同一个目录下，就可以了。例如把它们解压 缩到d:Eclipse3目录下。该软件是一个绿色软件，如果日后象删除，就直接删除这个目录 就可以了。在d:eclipse3目录下，运行文件就可以启动。进去后就是主界面，如图1.6。Resource - Eclipse FNdtlonnFfe Edt Wv守te Search Project Run MxfcwEclipse Platform|lhtspaqe fiet fiamlanze /ou wth me Edpse workierYh.to gerje与 Th

19、e $ecxnE beb* 3nd on tbe reUted mks. instated Featires-To Ihd out mere about de featuet nsted n yocr wcClass ,如下图1.7所示。在随后出现的对话框中，键入 Helle#为类名称。在 Which method stubs would you like to create? 下面，选中“public static void main(String口 args)复选框，然后按Finish图 1.7 New Class 定义这样将在编辑器区域创建一个包含Hello类和空的main()方法的.j

20、ava文件，如下图所示。然后向该方法添加如下代码(注意其中i的声明是有意省略了的)：图 1.8 编辑您会在键入时注意到 Eclipse 编辑器的一些特性，包括语法检查和代码自动完成。当您键入开括号或双引号时， Eclipse 会自动提供配对的符号，并将光标置于符号对之内。在其他情况下，您可以通过按Ctrl-Space 来调用代码自动完成功能。代码自动完成提供了上下文敏感的建议列表， 您可通过键盘或鼠标来从列表中选择。 这些建议可以是针对某个特定对象的方法列表， 也可以是基于不同的关键字 （比如 for 或 while ） 来展开的代码片 断。语法检查依赖增量编译。 每当您保存代码， 它就在后台

21、接受编译和语法检查。 默认情况下，语法错误将以红色下划线显示，一个带白“ X” 的红点将出现在左边沿。其他错误在编辑器的左边沿通过灯泡状的图标来指示； 这些就是编辑器或许能为您修复的问题 即所谓的 Quick Fix （快速修复）特性。上面的代码例子在 for 语句后面有一个灯泡状图标，因为 i 的声明被省略了。双击该图标将调出建议的修复列表。 在此例中， 它将提供创建一个类字段i 、 一个局部变量i 或一个方法参数i 的建议；单击其中的每一个建议都会显示将要生成的代码。图 4 显示了该建议列表和建议创建一个局部变量之后生成的代码。图 1.8 编辑双击该建议就会把建议代码插入到代码中的恰当位置

22、。一旦代码无错误地编译完成， 您就能够从 Eclipse 菜单上选择 Run 来执行该程序 (注意这里不存在单独的编译步骤， 因为编译是在您保存代码时进行的。 如果代码没有语法错误，它就可以运行了) 。这时会出现一个具有适当默认设置的 Launch Configurations 对话框；请按右上角的 Run 按钮。一个新的选项卡式窗格将出现在下面的窗格(控制台)中，其中显示了程序的输出，如图 1.10 所示。图 1.10 运行 HelloWorld也可以在 Java 调试器中运行程序。首先双击编辑器视图左端的灰色边沿，从而在调用 .println() 之后的 main() .println()

23、 中设置一个断点。一个蓝色的点将会出现在那里。然后从 Run 菜单上选择 Debug 。正如上面描述的，这时会出现一个Launch Configurations对话框。请选择 Run 。透视图将自动切换到 Debug 透视图，其中具有许多有趣的新视图，如图 1.11 所示：1.11 运行 Debug 有一个工具栏，它允许您控制程序的执行，包括继续、挂起或终止程序、跟踪下一个语句、首先， 请注意该透视图左上角的 Debug视图。 这个视图显示调用堆栈， 并且标题栏中单步执行下一个语句，或者从方法返回。右上角的窗格包含许多选项卡式的视图， 包括 Variables 、 Breakpoints 、

24、Expressions 和 Display 。这里我单击了 Variables 视图，以便我们能够看到 i 的当前值。可以通过上下文敏感的帮助， 获得关于这些视图的更多信息： 单击视图的标题， 然后按F11.4 Java 程序举例Java 程序分成两类，即 Application( 应用程序 ) 和 Applet (小程序) 。应用程序在计算机中单独运行，而小程序只能嵌在HTM眄页中运行。这需要一些网页知识。简单的 Java 应用程序下面我们先介绍简单的 Java 程序，并对其进行分析。例 1-1 文件如下 :/public class HelloWorldApp /anapplication

25、public static void main(String args).println( Hello World!);本程序的作用是输出下面一行信息：Hello World!程序中，首先用保留字class 来声明一个新的类，其类名为 HelloWorldApp ，它是一个公共类 (public) 。整个类定义由大括号 括起来。在该类中定义了一个main() 方法，其中public 表示访问权限，指明所有的类都可以使用这一方法； static 指明该方法是一个类方法，它可以通过类名直接调用； void 则指明 main() 方法不返回任何值。对于一个应用程序来说， main() 方法是必需的，

26、而且必须按照如上的格式来定义。 Java 解释器在没有生成任何实例的情况下，以main() 作为入口来执行程序。 Java 程序中可以定义多个类，每个类中可以定义多个方法， 但是最多只有有一个公共类， main() 方法也只能有一个， 作为程序的入口。 main() 方法定义中的，括号() 中的 String args 是传递给main() 方法的参数，参数名为 args ， 它是类 String 的一个实例， 参数可以为0 个或多个， 每个参数用“类名参数名”来指定，多个参数间用逗号分隔。在 main() 方法的实现( 大括号中 ) ，只有一条语句：.println( Hello World

27、!);它用来实现字符串的输出，这条语句实现与C语言中的printf 语句和C+4 coutjavac编译的结果是生成字节码文件。最后用 java 解释器来运行该字节码文件：d:userchap01java HelloWorldApp结果在屏幕上显示HelloWorld!Java程序中有三种插入注释的允许风格：/ comment on one line/* comment on one or more line */* documenting comment */紧放在声明(变量、方法或类的声明)之前的文档注释表明，注释应该被放在自动生成的 文档中(由javadoc命令生成的HTM戊彳)以当作对

28、声明项的描述。简单的Applet小程序例 1-2 /import .*;import t.*;public class HelloWorldApplet extends Applet /anappletpublic void paint(Graphics g)g.drawString( Hello World in Applet! ” ,20,20);这是一个简单的 Applet(小应用程序)。程序中，首先用import语句输入和t下所有的 包，使得该程序可能使用这些包中所定义的类，它类似于 C中的#include 语句。然后声明 一个公共类 HelloWorldApplet ,用extend

29、s指明它是 Applet的子类。在类中，我们重写父 类Applet的paint()方法，其中参数g为Graphics类，它表明当前作画的上下文。在paint()方法中，调用 g的方法drawString(),在坐标(20,20)处输出字符串“ HelloWorld! ”，其 中坐标是用象素点来表示的。这个程序中没有实现 main()方法，这是Applet与应用程序Application( 如上例)的区 别之一。为了运行该程序，首先我们也要把它放在文件中，然后对它进行编译：d:userchap01javac得到字节码文件。由于 Applet中没有main()方法作为Java解释器的入口，我们必须

30、 编写HTML件，把该Applet嵌入其中，然后用appletviewer 来运行，或在支持Java的浏 览器上运行，如IE。它的HTML文件如下：An Applet 其中用applet标记来启动指明字节码所在的文件，width和height指明applet所占的大小，我们把这个 HTML件存入，然后运行：或在IE浏览器中运行(File Open Browse Ok)。从上述例子中可以看出，Java程序是由类构成的，对于一个应用程序来说，必须有一个类中定义main()方法，而对applet来说，它必须作为 Applet的一个子类。在类的定义 中，应包含类变量的声明和类中方法的实现。Java在基

31、本数据类型、运算符、表达式、控制语句等方面与 C、C+理本上是相同的，但它同时也增加了一些新的内容，在以后的各章 中，我们会详细介绍。本节中，只是使大家对Java程序有一个初步的了解。第二部分 Java 程序设计实验项目实验一类/对象基础知识、抽象类、接口、包的使用一、实验目的1 、熟练掌握类、对象的的概念以及对事物的抽象。2、熟练掌握成员、方法的概念以及构造方法的概念。3、熟练掌握封装性，多态性的概念。4、理解面向对象的程序设计方法。5、熟练掌握抽象类 abstract、接口 interface、包package、内部类inner class的概念。二、实验内容与要求1 运行下面的程序，理解

32、面向对象的程序设计方法的基本概念。class value public int x,y;public value(int a,int b) x=a; y=b;public class Ch31 public static void main(String args) int total;value num=new value(24,65);total=num.x+num.y;.println(add=+total);2、定义一个类实现银行帐户的概念，包括的变量有 帐号和存款余额，包括的方法有存 款 、 取款 、 查询余额 和 ” 显示帐号 ” ， 。定义主类，创建帐户类的对象，并完成相应操作。

33、提示：关键代码如下：public int getleftmoney()return leftmoney;public void savemoney(double money) leftmoney+=money;public void getmoney(double money) if(money=leftmoney)leftmoney-=money;else.println( 只能取： +leftmoney); bankaccount ba=new bankaccount(888123,1000);ba.savemoney(21000);.println( 存入 21000 元后余额为： +b

34、a.getleftmoney();ba.getmoney(11500);.println(11500 元后余额为： +ba.getleftmoney();3、编写求解几何图形(如三角形，矩型，圆，多边型)的周长、面积的应用程序，要求用到继承、多态、抽象类、接口、内部类等面向对象程序设计技术的特点。4、重写上面的程序，要求三角形，矩型，圆，多边型的类放到不同的包中，用包的技术组织程序的设计。同时要求程序能从键盘上接受数据以便求解不同的几何图形的周长面积。提示：从键盘上输入双精度数的一种方法(程序片段)public static void main(String args) throws IOEx

35、ceptionBufferedReader keyin=new BufferedReader(new InputStreamReader();String x;x=ine();double a=Double(x);三、实验报告1 、实验完成后，检查是否达到试验目的。2、编写实验报告，实验报告要求书写所编代码，并要在关键代码部分加注释语句，随作业一起上交。3、评出成绩，按五级(A, B, C, D、E)评分。实验二 异常处理、 I/O 流处理一、实验目的1、理解什么是例外；2、掌握java 的例外处理机制和方法；3、理解流的概念，流的划分；4、掌握文件描述，顺序处理，随机访问处理的方法；5、能够

36、熟练的使用过滤流；掌握字符流处理的方法；二、实验内容与要求. 下面程序在编译时会出现什么错误？ import .*;class ExceptionDemo1public static void main(String args)FileInputStream fis = newFileInputStream( “” );int b;while(b=()!=-1 .print(b);();异常分为哪两类？如果申明 int a=new int-10; 应属于那类异常仔细读下面的 JAVA 语言源程序，上机验证程序的运行结果，理解File 类的使用。import .*;import .*;impor

37、t .event.*;public class Ch71 extends Frame int n;String dirname=/jdk1.4;File file=new File(dirname);String flist=new String100;Choice listFile=new Choice();TextField tf=new TextField();public Ch71()setLayout(new BorderLayout(10,10);flist=();for (n=0;nh;n+) em(flistn);add(North,listFile);add(South,tf

38、);setSize(250,200);setVisible(true);emListener(new koListener();addWindowListener(new koWindowListener();public static void main(String args) new Ch71();class koListener implements ItemListener public void itemStateChanged(ItemEvent e) String ko=(String)e.getItem();for (n=0;nh;n+)if (ko=flistn) File

39、 f=new File(file+operty(ator)+ko);if (f.isFile()=true) tf.setText(ko+ 是个文件！ );if (f.isDirectory()=true)tf.setText(ko+ 是个目录 !);class koWindowListener extends WindowAdapter public void windowClosing(WindowEvent e) dispose();(0);仔细读下面的 JAVA 语言源程序，上机验证程序的运行结果。import .*;public class testRandom2public sta

40、tic void main(String args)tryRandomAccessFile rf=new RandomAccessFile(, rw);for(int i = 0; i 10; i+)rf.writeInt(i);rf.writeDouble(i*1.414);rf.close();rf = new RandomAccessFile(, rw);rf.seek(5*(4+8);rf.writeInt(47);rf.writeDouble(47.00021);rf.close();rf = new RandomAccessFile(, r);for(int i = 0; i 10

41、; i+)J.println(Value + rf.readInt() + : + rf.readDouble();rf.close();catch(IOException e) .println(e.toString();三、实验报告1 、实验完成后，检查是否达到试验目的。2、编写实验报告，实验报告要求书写所编代码，并要在关键代码部分加注释语句，随作业一起上交。3、评出成绩，按五级(A, B, C, D、E)评分。实验三 多线程实验一、实验目的线程的概念、线程的生命周期。多线程的编程：继承Thread 类与使用 Runnable 接口。使用多线程机制实现动画。. 处理简单的多线程互斥和同步;二、实验内容与要求1、 仔细读下面的 JAVA 语言源程序，自己给出程序的运行结果public class Ch81 extends Thread int n;Ch81()Thread td=new Thread(this); td.start();public void run() for (n=0;njavac得到字节码文件。由于Applet 中没有 main() 方法作为