《面向对象程序设计Java网络与信息安全》课程教学大纲

1、PAGE PAGE 13面向对象程序设计（Java）教学大纲（课程编号：71042405）一、说明（一）课程性质本课程是计算机科学与技术（网络与信息安全）专业的专业必修课，是软件开发类的主要基础课程。（二）教学目的本课程通过讲授Java语言的基础知识、最新技术和Java程序的设计开发方法，使学生理解和掌握面向对象程序设计的基本思想，熟练地使用Java语言进行程序的编写、编译以及调试工作，熟悉Java平台的基本框架及体系结构，能独立、比较熟练地用Java技术和主流IDE进行中小规模的程序设计和开发，为后续课程及大中型应用软件的研究、设计打下基础。（三）教学内容 知识方面：了解Java语言程序设计

2、基础知识，Java语言的产生背景及其主要特点，掌握Java语言的数据类型、常量、变量、表达式，掌握Java语言的程序控制结构、以及字符串、数组等，理解Java面向对象编程的基本思想及其特征，掌握图形编程、事件处理、Swing用户界面设计；掌握部署应用程序和Applet、异常处理与调试技巧；了解泛型程序设计、集合框架；掌握多线程编程知识，Java输入输出流，了解网络编程和数据库开发知识。 技能方面：会独立编写简单的Java应用程序；会独立编写简单的Java小应用程序（Java Applet）；能应用AWT和Swing常用组件设计图形化用户界面；掌握Java异常处理机制的简单应用；能编写简单的多线

3、程程序；掌握使用Java输入输出流，能实现对文件的处理。掌握JDBC，能够对数据库进行处理。（四）教学时数 108学时（课堂授课：36学时；实验：72学时）/ 4学分。（五）教学方式 多媒体教学、上机试验。二、本文理论部分第1章 Java程序设计概述与环境教学要点： 了解Java语言的发展历程；掌握Java语言的基本特点；了解Java虚拟机和Java运行系统；了解Java程序编写规范等；了解Java开发环境及常用编辑软件。教学时数： 2学时。教学内容：1.1 Java的发展及其特点（0.5学时） Java程序设计平台、Java“白皮书”的关键术语、Java发展简史、以及关于Java的常见误解。

4、1.2 Java的开发环境及安装（0.5学时） 安装Java开发工具箱、命令行开发工具、集成开发环境（NetBeans，Eclipse）。1.3 Java程序开发过程（0.2学时）源程序生成、目标代码生成、程序执行、开发过程比较。1.4 建立并运行Application（0.4学时）源程序编写、Java应用程序的运行、Java应用程序的分析。1.5 建立并运行Applet（0.4学时）源程序编写、Java Applet程序分析、字节码的嵌入、Java Applet 的运行。第2章 Java基本的程序设计结构教学要点：掌握Java的基本数据类型和表达式；掌握Java程序设计的基本控制结构；掌握基

5、本的字符串处理方法；掌握数组的定义与应用，熟悉数组查找和排序的方法。教学时数： 4学时。教学内容：2.1 Java基本数据类型（0.2学时）字符集、标识符、关键字、注释；Java共有8种基本类型:整数类型（int、short、long、byte）、浮点类型（float、double）、字符类型 （char）、布尔类型（boolean ）。2.2 常量、变量与赋值（0.3学时） 常量、变量、赋值语句、简单数据的输入输出；变量的作用域和初始值。2.3 运算符与表达式（0.5学时）各种运算符、数学函数与常量、运算符的优先级与结合性；隐式类型转换和强制类型转换。2.4 程序控制语句（1学时）if、if

6、嵌套、switch等选择结构语句；while、do while和for语句等循环结构语句；break、continue、return转移语句。2.5 字符串（1学时）字符串常量；String类的构造方法、String类的基本操作、String类的API及文档；StringBuilder类字符串；命令行参数。2.6 数组（1学时）数组声明、初始化、数组元素的引用；For each循环；数组拷贝、数组排序等操作；多维数组、不规则数组。第3章 对象与类教学要点： 了解面向对象程序设计的基本思想，掌握对象、类的构建和灵活使用，方法参数的传递。教学时数： 4学时教学内容：3.1 面向对象程序设计概述（0

7、.5学时） 抽象数据类型、类和对象、类型层次（子类）、继承性、多态性。3.2 类的定义（1学时） 类的定义、域的定义、方法定义与重载、构造器、基于类的访问权限。3.3 静态域和方法（0.5学时）静态域、静态常量、静态方法、Factory方法、Main方法。3.4 方法参数（0.5学时）程序设计语言的参数传递方式；Java语言的值调用、Java语言的参数类型。3.5 对象构造（1学时）对象的定义、默认域初始化、默认构造器、显式域初始化、初始化块、对象析构与finalize方法。3.6 包（0.3学时）类的导入、静态导入、将类放入包中、包作用域。3.7 类设计技巧（0.2学时）文档注释、类的一些设

8、计技巧。第4章 继承教学要点： 掌握继承和多态、构造器的继承与重载。教学时数： 2学时。教学内容：4.1 类、超类和子类（1学时） 类继承的格式、继承层次、多态(polymorphism)、动态绑定、阻止继承：final类和方法、强制类型转换、抽象类、受保护访问。4.2 Object：所有类的超类（0.3学时） equals和toString方法、通用编程、泛型数组列表。4.3 对象包装器和自动打包（0.2学时） 对象包装器类：Integer、Long、Float、Double、Shor、Byte；Character、Void、Boolean。4.4 参数数量可变的方法（0.2学时） 参数数量

9、可变的方法的定义与使用。4.5 枚举类（0.2学时） 枚举类的定义与使用。4.6 继承设计的技巧（0.1学时） 继承设计的一些技巧。第5章 接口与内部类教学要点： 掌握接口与内部类的定义、并能够灵活应用。教学时数： 2学时。教学内容：5.1 接口（1学时） 接口的声明、接口的实现、接口的使用、接口的多态、接口与抽象类。5.2 对象克隆（0.3学时） Object类的Clone方法、浅层拷贝与深层拷贝、Java中对象克隆的实现、利用串行化来实现深层拷贝。5.3 接口与回调（0.2学时） 回调的应用。5.4 内部类（0.5学时）内部类的定义、局部内部类、匿名内部类、静态内部类。第6章 图形程序设计

10、教学要点： 了解AWT与Swing、以及图形编程基础。教学时数： 2学时。教学内容：6.1 AWT与Swing简介（0.2学时）AWT、Swing、AWT与Swing的关系。6.2 组件和容器（0.6学时） 组件、容器、添加组件、布局管理器、框架（Frame）、在组件中显示信息。6.3 图形编程（1学时） 2D图形、颜色、字体。6.4 图像（0.2学时） 图像的读入与显示。第7章 事件处理教学要点： 掌握事件处理的基本方法、熟悉键盘事件和鼠标事件的编程。教学时数： 2学时。教学内容：7.1 事件处理基础（1学时） 监听器接口的实现、用匿名类简化程序、选择事件监听器、改变观感的方法、捕获窗口事件

11、。7.2 动作事件（0.2学时） 动作接口及其类、击键关联映射。7.3 键盘事件（0.3学时） 键盘事件、虚拟键码、键盘监听接口。7.4 鼠标事件（0.3学时） 鼠标事件、鼠标监听器接口、鼠标监听器适配器。7.5 AWT事件继承层次（0.2学时） AWT事件继承层次、AWT中的事件分类。第8章 Swing用户界面组件教学要点： 熟悉Swing常用组件以及事件处理方法；掌握布局管理器的使用；掌握如何图形界面的设计。教学时数： 2学时。教学内容：8.1 Swing与模型-视图-控制器设计模式（0.1学时） 设计模式、MVC模式、Swing按钮的模型-视图-控制器分析。8.2 布局管理概述（0.2学

12、时） Java中的基本布局类型：流布局（FlowLayout）、边框布局（BorderLayout）、网格布局（GridLayout）、 卡片布局（CardLayout）；以及复杂的网格组布局（GridBagLayout）。8.3 文本输入（0.3学时） 文本域、标签与标签组件、密码域、文本区、滚动窗格。8.4 选择组件（0.4学时） 复选框、单选按钮、边框、组合框、滑块。8.5 菜单（0.5学时） 菜单创建、菜单项中的图标、复选框和单选按钮菜单项、弹出菜单、快捷键和加速器、启用和禁用菜单项、工具栏和工具提示。8.6 对话框（0.5学时） 选项对话框、创建对话框、数据交换、文件对话框、颜色选择

13、器。第9章 部署应用程序和Applet教学要点： 掌握应用程序的部署方法和Applet的编程方法。教学时数： 2学时。教学内容：9.1 JAR文件（0.6学时）Jar工具的说明、清单文件、运行JAR文件、资源与密封。9.2 Java Web Start（0.3学时） Java Web Start技术体系架构、Java Web Start部署应用程序。9.3 Applet编程（1学时） Applet基础、一个Applet的生存周期、Applet的HTML标记和属性、使用参数向Applet传递信息、访问图像和音频文件、Applet上下文。9.4 应用程序存储的配置（0.1学时）属性映射、Prefe

14、rences API。第10章 异常、日志、断言和调试教学要点： 掌握异常与异常对象、异常类的层次；掌握抛出异常和异常的捕获与处理；掌握异常类的创建；了解try、catch、finally及throw、throws 的使用方法。了解断言的语法和使用原则。教学时数： 2学时。教学内容：10.1 处理异常（0.5学时）异常分类、声明已检查异常、如何抛出异常、创建异常类。10.2 捕获异常（0.5学时） try子句、catch子句、finally子句、分析堆栈跟踪元素。10.3 使用异常机制的建议（0.3学时）异常处理的方式、异常处理的原则。10.4 断言（0.3学时） 断言的概念、断言的使用、断言

15、程序分析。10.5 调试技术（0.4学时） Java中的程序调试、Eclipse下程序调试。第11章 泛型程序设计教学要点：理解泛型的作用及范型程序设计的意义、掌握泛型类的声明及实例化的方法。教学时数： 2学时。教学内容：11.1 什么是泛型程序设计（0.5学时） 非泛型的方法、泛型的方法。11.2 泛型类的定义（0.5学时） 泛型类的定义、泛型方法的声明。11.3 泛型接口的定义（0.2学时） 泛型接口的定义和使用。11.4 泛型变量的限定（0.3学时）定义泛型变量的上界、泛型变量上界的说明、定义泛型变量的下界、泛型变量下界的说明。11.5 泛型类型的继承规则（0.3学时）数组的协变性、Ja

16、va语言中泛型类不具协变性。11.6 通配符类型（0.2学时）通配符的类型限定、无限定通配符。第12章 集合教学要点： 了解Java集合框架的层次结构，以及各个接口和类之间的关系。掌握常用类和接口的使用方法和应用场合。教学时数： 2学时。教学内容：12.1 数据结构介绍（0.3学时） 线性数据结构有线性表、栈、队列、串、数组和文件；非线性数据结构有树和图。12.2 Java的集合框架（0.2学时） 集合类的作用、集合类的特点、新旧集合类。12.1 JDK1.1版本中的集合类（0.5学时） Vector、Stack、Hashtable。12.2 JDK1.2以后版本中的集合类（1学时） Coll

17、ection、List、Set、Map。第13章 多线程教学要点： 掌握线程的概念；熟练掌握Java线程的创建、线程状态与线程控制；了解线程优先级和线程调度、线程同步、死锁。教学时数： 2学时。教学内容：13.1 线程的概念（0.8学时） 程序、进程与线程、用Thread类的子类创建线程、用Runnable()接口创建线程。13.2 线程的中断（0.2学时） 线程的中断几个方法。13.3 线程的状态（0.3学时）新生线程、可运行线程、被阻塞线程和等待线程、被终止的线程。13.4 线程的属性（0.2学时） 线程优先级、守护线程、线程组以及未捕获异常处理器。13.5 线程的同步（0.5学时） 竟态

18、条件、锁对象与条件对象、synchronized关键字。第14章 流与文件教学要点： 掌握Java的输入/输出流的类的层次；掌握简单的输入/输出流(读写文件、管道流、存储器读写、用流来连接文件)；了解过滤流、随机访问文件。教学时数： 2学时。教学内容：14.1 什么是流（0.1学时） Java I/O包、Java I/O流。14.2 I/O流的层次（0.2学时）File类、InputStream类、OutputStream类、Reader类、Writer类、RandomAccessFile类。14.3 文件管理类（0.2学时） 文件管理类的说明与使用。14.4 InputStream和Outp

19、utStream类（1学时） FileInputStream和FileOutputStream类、DataInputStream和DataOutputStream类、BufferedInputStream和BufferedOutputStream类、ObjectInputStream和ObjectOutputStream类、PipedInputStream和PipedOutputStream类、System.in和System.out对象。14.5 Reader和Writer类（0.3学时） Reader和Writer、InputStreamReader(InputStream in) 和Ou

20、tputStreamWriter(OutputStream out)、BufferedReader(InputStreamReader isr, int size) 和 BufferedWriter(OutputStreamWriter osr, int size)。14.6 随机文件类（0.2学时） RandomAccessFile类的说明与使用。第15章 网络编程教学要点： 掌握Java的URL类的使用方法、Java的SOCKET通讯机制；掌握Java的数据报通信方式；了解网络安全措施。教学时数： 2学时。教学内容：15.1 网络基本知识（0.2学时） 计算机网络、计算机协议、通信模式、J

21、包。15.2 网络功能与使用方法（0.2学时） URL(Uniform Resoure Locator 统一资源定位器) 、Socket(套接字) 、DataGram(数据报) 。15.3 基于URL的编程（0.3学时） URL对象的构造方法、与URL相关的异常、URL常用方法。15.4 基于Socket的通信（1学时） 套接字（Socket和ServerSocket)的组成、建立客户端Socket对象、建立服务器端套接字、接收客户端套接字、一个简单的通信程序、服务多个客户。15.5 基于数据报的通信（0.3学时） DatagramSocket类、DatagramPacket类、接收数据报、发

22、送数据报。第16章 数据库编程教学要点：掌握JDBC API及Java中有关JDBC的几个基本类；掌握在Java程序中如何利用JDBC实现与DB的连接、实现对DB的访问，及对访问结果的处理。教学时数： 2学时。教学内容：16.1 数据库基本知识（0.2学时） 什么是数据库、常见数据库、SQL语言。16.2 JDBC的基础知识（0.3学时） JDBC是一种可用于执行SQL语句的Java API、JDBC模型基础、JDBC驱动程序。16.3 Java中JDBC的应用（0.5学时） DriverManager类、Connection接口、Statement接口、ResultSet接口、ResultS

23、etMetadata接口。16.4 设置数据源（0.5学时）打开Windows中的控制面板、增加新数据源、选择驱动程序、指定数据源、将数据源与数据库连接、设置用户与密码。16.4 JDBC实现过程（0.5学时） 建立JDBC-ODBC桥接器、连接到数据库、向数据库发送SQL语句、处理查询结果。实验部分（一）基本要求本课程通过精选教学案例教学和综合实验项目实训，把案例教学和综合实训结合起来，重在培养学生的实践编程能力。1、通过一个实例系统的开发贯穿始终，让学生经历一个系统从设计到实现的完整过程。2、设计一系列综合性习题进行各阶段知识的衔接和反复应用巩固。3、课内实验以基础训练为主；而应用型综合项

24、目由于耗时较多，部分课时放在课外进行。4、应用型综合项目采取“答辩验收”的方式，督促学生认真完成，防止抄袭；同时在答辩过程中发现学习问题所在。5、采用任务激励法：制定一套“达标任务集”，分为“必做”和“选做”两种类型的任务，通过一系列阶段性任务并结合课程考核，培养学生成就感和学习兴趣。（二）实验项目总表序号实验项目名称学时数项目类别项目类型1熟悉Java程序设计环境4基础必做2Java基本程序设计结构6设计必做（二选一）3Java面向对象程序设计10设计必做（二选一）4图形用户界面设计8设计必做（二选一）5Applet程序设计4设计选做6异常处理4设计必做7多线程编程8设计必做8流与文件程序设

25、计8设计必做（二选一）9数据库编程8设计选做10综合实验12综合必做（三）实验项目内容及要求 实验项目1 熟悉Java程序设计环境实验目的：掌握JDK的配置；掌握Eclipse的安装；了解Java集成开发环境；熟悉在JDK和Eclipse中开发应用程序和Applet。实验时数： 4学时。实验内容及要求：(1) 掌握Java软件开发工具包JDK；(2) 熟悉并使用Eclipse集成开发环境；(3) 编写一个简单的应用程序进行编译、运行；(4) 编写一个简单的小程序进行编译、运行。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目2 Java基本程序设计结构实验目的：掌握Java语言的基本数据类型；

26、掌握变量和表达式的用法；熟练运用流程控制语句进行程序设计；掌握Java中的字符串及使用；掌握Java中数组的声明、创建、初始化和使用。实验时数： 6学时。实验内容及要求：(1) 设平面上有一个mn 的网格，将左下角的网格点标记为（0，0）而右上角的网格点标记为（m，n）。某人想从（0，0）出发沿网格线行进到达（m，n），但是在网格点（i，j）处他只能向上行进或者向右行进，向上行进的代价为aij（amj ），向右行进的代价是bij（bin ）。试设计一个动态规划算法，在这个网格中为该旅行者寻找一条代价最小的旅行路线。编写一个简单的应用程序进行编译、运行；(2) 一个DNA 序列X 是字符集G，T

27、，A，C上的串，其上有大量信息冗余。设x 是X 的子串，x 及其冗余形式在X 内在出现的起、止位置构成了一系列等长区间p1，q1，pm，qm。试设计一个贪心算法找出p1，q1，pm，qm中互不相交的区间的最大个数，即确定x 的独立冗余度。(3) 以上两个题目可以选做其中一个。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目3 Java面向对象程序设计实验目的：掌握类的定义、对象的创建；掌握方法的定义和使用、构造函数的使用；掌握包的创建和使用；掌握派生类的定义、掌握方法的重写；掌握多态性的实现；掌握抽象类的抽象方法的定义和使用；掌握接口的定义和使用。实验时数： 10学时。实验内容及要求：(1)

28、实现程序模拟简单的企业职工管理系统。请按继承层次构建企业的各种职工类型，包括超类Employee，以及相应的子类Manager、Secretary和Programmer，从Manager继承又可得到Executive。超类Employee有编号，姓名，年龄，薪金、地址和雇佣日期等信息。用户可以根据职工编号或职工姓名查找所需的信息。管理人员可以增加，删除数据；可以写入一个数据，查找一个数据，或删除一个数据；此外，管理人员可以增加或降低每个职工的薪金。程序通过ArrayList来实现增加，查找，删除数据。(2) 实现程序模拟简单的火车售票的情况。火车票分为硬座和卧铺，车票还有普通票和学生票，有超类

29、：ticker；子类：hardseat, sleeper；孙类：normal, extra。hardseat, sleeper继承了ticker，而normal, extra分别都继承了hardseat和sleeper。火车票上有起点站和终点站，时间，座位，价格。顾客可以根据起点站和终点站查找所需的信息，可以买票。管理人员可以增加，删除数据。可以把写入一个数据，查找一个数据，或删除一个数据。程序通过ArrayList来实现增加，查找，删除数据。(3) 以上两个题目可以选做其中一个。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目4 图形用户界面设计实验目的：熟悉颜色控制、字体控制的处理；了解J

30、ava并掌握绘图类Graphics；掌握Swing组件的创建过程；掌握容器上组件的布局管理；理解Java的事件处理模型。实验时数： 8学时。实验内容及要求：(1) 编写实现一个模拟手机的图形用户界面，包括一个显示区和一个键盘区，显示区用来显示数字和信息，键盘区包括10个数字键（09）和“发送”、“清零”、“关机”三个命令键。考虑使用什么样的图形界用户界面布局策略。为所编写的界面增加事件响应功能：当用户按数字键时，相应的数字回显在显示区上；当用户按“清零”键时，显示区的数字清空；当用户按“发送”键时，显示区中出现当前的号码和“拨号中”的信息；当用户按关机键时结束程序。(2) 在图形界面中绘制二维

31、的坐标系统，其中x轴位于绘图区正中，y轴位于绘图区的最左边。设计界面接受用户输入的实验数据，同时绘制数据点，每个数据点用一个小圆号表示。最后，用直线或曲线拟合这些数据点。编写程序跟踪用户的鼠标，并时刻把鼠标位置显示出来。编写图形界面的Java程序响应鼠标单击和键盘事件，从鼠标单击的位置开始横向显示用户键入的字符，若鼠标双击则清空屏幕。(3) 以上两个题目可以选做其中一个。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目5 Applet程序设计实验目的：了解Applet基本工作原理；掌握Applet类及其主要方法；掌握HTML中的Applet标记、向Applet传递参数。实验时数： 4学时。实验

32、内容及要求：(1) 实现一个Applet程序；(2) 四叶玫瑰线的图形设计。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目6 异常处理实验目的：熟悉异常的概念、异常抛出、异常的处理；了解Java系统异常类型和异常的产生；理解什么是程序的健壮性。实验时数： 4学时。实验内容及要求：(1) 实现某一门课程的分数录入系统，界面包括学号、姓名、班级、班号、成绩的输入域和一个录入按扭。(2) 当用户单击录入按扭时，程序检查各输入域中是否有非空的数据，若有空域则抛出一个Exception对象；同时程序检查成绩输入域，如果不是数值信息，或是负的数值信息，也抛出相应的异常。在抛出异常之前应提供详细的信息说明

33、，从而使使用该程序的用户了解所出现的问题，同时考虑上述异常出现时程序应该如何处理。(3) 练习并掌握Eclipse编程环境下的断点设置、单步跟踪和变量检查等各种调试技巧。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目7 多线程编程实验目的：掌握多线程应用程序设计方法；了解关于线程对象的定义方法和多线程应用程序设计方法。实验时数： 8学时。实验内容及要求：(1) 创建两个线程，每个线程按顺序输出5次“你好”，每个“你好”要标明来自哪个线程及其顺序号。(2) 编写一个Applet程序ScreenProtect.java，模拟屏幕保护程序：屏幕上自动出现由小到大变换的实心圆，每个圆出现的位置和颜色都是随机的，当圆扩大到200像素时将其擦除，重新出现一个新的圆。实验材料和设备：JDK7+Eclipse实验项目8 流与文件程序设计实验目的：熟悉输入流、输出流的概念；学会使用标准输入输出流对标志设备进行输入输出，使用缓冲流进行文件读写；学会设置并读取程