JAVA程序设计-教案

JAVA程序设计-教案教案首页课程名称：JAVA程序设计课程类型：专业课程使用教材：《Java程序设计》主编：陈占伟、刘旭，出版社：武汉大学出版社，出版日期：2014年4月学时分配：共学时，其中理论学时，实践学时。教学目的与要求：Java不依赖平台的特点使得它受到广泛的关注，已成为网络时代最重要的编程语言之一。《Java程序设计》是软件工程专业、计算机科学与技术等相关专业的一门重要的程序设计语言课程。通过本课程的学习，要求学生达到：1.理解Java的平台无关、面向对象、多线程等特性。2.掌握Java语言的面向对象的程序设计方法。3.掌握Java中的网络编程、多线程程序设计、GUI设计等编程技巧。4.培养学生应用Java解决和处理实际问题的思维方法与基本能力。课程教学的基本要求：1.要求掌握的基本知识：Java语言的语法知识，Java中的网络编程、多线程程序设计、图形用户界面设计等编程技巧。2.要求掌握的基本理论和方法：Java语言的面向对象的程序设计方法，使用Java语言完成应用程序的开发。主要参考书目：1.BruceEchkel，《Java编程思想（第4版）》，机械工业出版社，2007。2.耿祥义，《Java2实用教程》（第4版），清华大学出版社，2012。课程教案（№:1）授课内容：Java语言概述及开发环境搭建课型：理论+实践教学方法与手段：讲授+演练教学目的与要求：1.使学生了解Java语言的发展历史。2.使学生掌握环境变量的设置、使用及Java程序的运行方式。教学重点与难点：环境变量的设置与使用，Java程序的运行。时间安排：1.Java语言简介1.1起源与发展1.2特点：（1）简单性（2）面向对象（3）安全性与可靠性（4）分布式（5）健壮性（6）结构中立（7）多线程（8）半编译半解释（9）高性能（10）动态（11）与平台无关性1.3Java语言的应用2.Java运行环境的安装2.1安装JDK2.2开发工具简介2.3环境变量的设置在进行Java开发之前，需要先设置好Java环境变量。具体步骤如下：1.下载并安装JavaDevelopmentKit（JDK）；2.配置JAVA_HOME环境变量，将JDK安装路径添加到系统环境变量中；3.配置Path环境变量，将JDK的bin目录添加到系统环境变量中。3.1Application程序下面是一个简单的JavaApplication程序，用于输出“Helloworld！”：publicclassHello{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("Helloworld!");}}编译该程序的命令为：javacHello.java运行该程序的命令为：javaHello3.2Applet程序下面是一个简单的JavaApplet程序，用于在网页上输出“Helloworld！”：importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassHelloextendsApplet{publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawString("Helloworld!",20,100);}}作业/思考题：请按照上述步骤搭建Java开发环境，并尝试运行上述两个程序。教学目的与要求：通过本节课的学习，学生应该能够了解Java语言的基本元素、数据类型、运算符与表达式，并能够编写简单的Java程序。同时，学生还应该掌握搭建Java开发环境的方法和步骤。教学后记：课程教案（№:3）授课内容：Java语言的程序结构及数组课型：理论+实践教学方法与手段：讲授+演练教学目的与要求：了解并掌握Java流程控制教学重点与难点：循环结构与跳转语句Java程序构成包括包的声明、包的引入和类的定义三部分构成。顺序结构语句按照出现的先后顺序依次执行。选择结构包括if语句、if-else语句、if-elseif语句和switch多分支语句。循环结构包括while循环、do-while循环、for循环和循环嵌套。跳转语句包括break语句、continue语句和return语句。作业/思考题：练习跳转语句的使用与嵌套循环。课程教案（№:4）授课内容：面向对象的概念与类的定义课型：理论+实践教学方法与手段：讲授+演练教学目的与要求：了解面向对象的概念并掌握类的定义教学重点与难点：类的成员变量与成员方法面向对象的概念是指将现实世界中的事物抽象成对象，并通过对象之间的交互来完成任务。类是创建对象的模板，包括成员变量和成员方法。成员变量是对象的属性，成员方法是对象的行为。掌握类的定义是理解面向对象编程的基础。1.面向对象的基本概念1.1对象对象是状态和行为的结合体，是现实世界中对象的抽象模型。在信息世界中，对象被定义为相关数据和方法的集合，使用数据和方法描述其在现实世界中的状态和行为。一般通过变量描述其状态，通过方法实现其行为。1.2类类是一个独立的程序单位，有一个类名并包括属性说明和方法说明两个主要部分。1.3消息消息由接受消息的对象、接受消息后进行处理的方法及方法所需要的参数构成。1.4面向对象的基本特征面向对象编程具有继承性、封装性和多态性三个基本特征。2.类的描述2.1类的定义类的定义包括修饰符、类名、继承父类名和实现接口名等部分。类体则包括了类的属性和方法。2.2类的构造方法及应用类的构造方法是特殊的方法，其方法名与类名相同，不返回任何值，也没有返回类型。每一个类可以有零个或多个构造方法。构造方法在创建对象时自动执行，一般不能显式地直接调用。3.成员变量3.1成员变量的声明成员变量的声明包括修饰符、类型、名称和初始值等部分。3.2成员变量的访问权限成员变量的访问权限包括public、protected、默认的和private四种。3.3static变量用static关键字声明的成员变量是静态变量，也称为类的成员变量，而非静态变量称为实例变量。3.4final变量关键字final修饰的成员变量在程序运行中将不能被改变，即final修饰的成员变量是常量。4.成员方法4.1方法的定义方法的定义包括修饰符、返回值类型、方法名称和类型参数等部分。4.2方法调用与参数传递方式方法的参数传递方式有值传递和地址传递两种方式。4.3方法的重载多个方法享有相同的名字，但是参数列表不同。4.4成员方法的修饰成员方法的修饰包括final方法、abstract方法和static方法等。作业/思考题：编写一个“管状灯”实例对象，该灯瓦数为32，长度为50，灯光颜色为白色，状态为开。教学后记：和实现接口的定义：interface接口名{抽象方法定义；常量定义；}接口的实现：class类名implements接口名{方法实现；}1.3接口的特点（1）接口中只有抽象方法和常量定义，没有变量和方法的实现。（2）接口中的方法默认为publicabstract，常量默认为publicstaticfinal。（3）一个类可以实现多个接口，但只能继承一个类。2.包2.1包的概念包是一种组织类的方式，可以把相关的类组织在同一个包中。2.2包的定义package包名；2.3包的导入import包名.类名；或import包名.*;3.异常3.1异常的概念异常是程序在运行时出现的错误，可以通过异常处理机制来处理。3.2异常的分类（1）受检异常：需要在代码中进行处理，否则会编译不通过。（2）非受检异常：不需要在代码中进行处理，但如果不处理，会导致程序崩溃。3.3异常处理机制try{可能出现异常的代码块}catch(异常类型1e){处理异常类型1的代码}catch(异常类型2e){处理异常类型2的代码}finally{无论是否出现异常都会执行的代码}作业/思考题：完成指导书上的实战题目。教学后记：本节课程内容较为抽象，需要多进行实例演示，帮助学生更好地理解接口、包和异常的概念和使用方法。同时，要引导学生掌握方法的重写，加深对面向对象编程的理解。修饰符interface<接口名>[extends<父类接口列表>]{[public][static][final]<常量类型><常量名>=<常量值>;[public][abstract]<返回值类型><方法名（参数列表）>;}接口的实现可以使用关键字class<类名>implements接口名1，接口名2，，，接口和抽象类的区别在于，抽象类中可以定义成员变量和成员方法，其中可含有非抽象的成员方法。而接口中只能定义常量和没有实现的方法。另外，一个类只能继承一个抽象类，但一个子类可以实现多个接口。包是Java中组织类的一种方式。Java系统包包括java.lang、java.io、、java.awt、javax.swing、java.util和java.applet。自定义包可以使用<package><包名>；来定义。类的保外引用可以使用import<包名1>.[<包名2>[.<包名3>….]].<类名>；或import<包名1>.[<包名2>[.<包名3>….]].*来实现。异常是程序运行过程中发生的异常事件，而不是编译时的语法错误。异常分类包括运行时异常和检查时异常。异常处理子类可以使用try-catch语句来处理异常，其中try代码块是被监视的代码块，catch代码块是处理异常的代码块，finally代码块是在try代码块结束前被执行的代码块。throw语句可以抛出一个异常对象，而throws语句可以在方法声明中列出可能抛出的异常类型。自定义异常类可以使用<class><自定义异常类名><extends><Exception>来定义。本次课程的重点和难点在于多线程程序的设计。学生需要了解线程的概念、状态和创建方式，掌握多线程程序的设计方法。1.3Java对多线程的支持除了进程，程序中还有单个顺序的流控制，这就是线程。一个进程可以被划分成多个线程，Java提供了多种方式来创建和控制线程。2.线程的创建2.1通过继承Thread类创建线程可以通过继承Thread类来创建线程，Thread类提供了多个构造函数来创建线程对象。例如：publicThread()publicThread(Stringname)publicThread(Runnabletarget)publicThread(Runnabletarget,Stringname)publicThread(ThreadGroupgroup,Runnabletarget)publicThread(ThreadGroupgroup,Stringname)publicThread(ThreadGroupgroup,Runnabletarget,Stringname)可以通过定义一个继承自Thread的类，并实现run方法来创建线程：classMyThreadextendsThread{publicvoidrun(){//程序语句}}2.2通过实现Runnable接口创建线程除了继承Thread类，还可以通过实现Runnable接口来创建线程。Runnable接口只有一个run方法，需要在实现类中重写该方法。classMyRunnableimplementsRunnable{publicvoidrun(){//程序语句}}可以通过将Runnable实例传递给Thread类的构造函数来创建线程：Threadt=newThread(newMyRunnable());3.线程的状态与控制3.1线程的状态线程在运行过程中会经历多个状态，包括创建状态、可运行状态、运行中状态、阻塞状态和死亡状态。3.2线程状态的控制可以通过一些方法来控制线程的状态，包括sleep、yield、join、wait和notify/notifyAll等方法，还有与中断相关的方法。4.线程的优先级和调度线程的优先级用整数1-10表示，最低为1，最高为10，默认为5。可以通过设置线程的优先级来控制线程的调度。5.线程的同步机制与共享资源在多线程程序中，可能会出现多个线程同时访问共享资源的情况，这时需要使用同步机制来保证资源的正确访问。可以使用synchronized关键字来实现同步。作业/思考题：使用Thread类和Runnable接口分别实现一个自定义线程。教学后记：本节课主要介绍了Java对多线程的支持，包括线程的创建、状态与控制、优先级和调度以及同步机制与共享资源。通过本节课的学习，学生应该能够掌握多线程编程的基本概念和技巧，为后续的Java编程打下基础。能够熟练使用Java中的Collection接口及其实现类（如ArrayList、LinkedList和Vector），以及String和StringBuffer类。1.集合集合是将多个元素组成一个单元的对象。相比于数组，集合的长度没有限制，可以存放任意多的元素，而且元素的数据类型也可以不同。集合还提供一系列操纵数据的方法，如存储、检索等等。2.字符串基础知识字符串是一个或多个文本字符在内存中的连续排列。可以使用String类和StringBuffer类来创建字符串对象。3.创建字符串对象可以使用String类的构造方法来创建字符串对象，如publicString()、publicString(Stringvalue)、publicString(charvalue[],intoffset,intcount)、publicString(StringBufferbuffer)、publicString(bytebytes[],Charsetcharset)。StringBuffer对象可以使用默认构造函数publicStringBuffer()、设置容量大小的构造函数publicStringBuffer(intlength)、初始化字符串的构造函数publicStringBuffer(Stringstr)来创建。4.使用String类可以使用String类中的length()方法来求字符串长度，用“+”运算符连接两个String类型对象来连接字符串。比较字符串可以使用“==”来比较对象引用是否相同，也可以使用“equals”来比较对象内容是否相同。搜索和截取字符串可以使用indexOf(Stringstr)、indexOf(Stringstr,intindex)、lastIndexOf(Stringstr)、lastIndexOf(Stringstr,intfromIndex)、substring(intbeginIndex)、substring(intbeginIndex,intendIndex)等方法。搜索和截取字符可以使用charAt(intindex)方法。和使用步骤（包括导入语、主要内容、时间安排、提问或举例等）1.JDBC的概述JDBC是Java数据库连接的缩写，是Java语言中用来规范数据库访问的应用程序接口。2.JDBC的工作原理JDBC通过驱动程序与数据库进行通信，驱动程序是一个独立的软件模块，负责将Java应用程序与特定的数据库进行通信。3.JDBC的步骤3.1加载JDBC驱动程序3.2建立与数据库的连接3.3执行SQL语句3.4处理查询结果3.5关闭连接4.JDBC的常见操作4.1创建表4.2插入数据4.3查询数据4.4更新数据4.5删除数据教学过程设计作业/思考题：编写一个Java程序，连接MySQL数据库并查询出其中的数据，将查询结果输出到控制台。教学后记：方法。b)可以通过getByName()方法获取主机名对应的IP地址，也可以通过getHostName()方法获取IP地址对应的主机名。c)InetAddress还提供了一些静态方法，如getLocalHost()获取本地主机的InetAddress对象等。5.TCP服务器端与客户端的通信a)服务器端需要创建ServerSocket对象，监听客户端的连接请求。b)客户端需要创建Socket对象，向服务器端发起连接请求。c)一旦连接建立，服务器端和客户端就可以通过Socket对象进行通信。6.UDP服务器端与客户端的通信a)UDP是无连接的，因此不需要像TCP那样先建立连接。b)服务器端和客户端都可以通过DatagramSocket对象进行通信，发送和接收的数据都封装在DatagramPacket对象中。c)UDP适合于对数据传输的实时性要求比较高的场景，如网络游戏等。教学过程：1.讲解TCP和UDP的概念，以及C/S结构和B/S结构的区别。2.介绍Socket的概念和作用，以及InetAddress类的基本使用方法。3.讲解TCP服务器端与客户端的通信过程，包括创建ServerSocket和Socket对象，以及发送和接收数据的方法。4.讲解UDP服务器端与客户端的通信过程，包括创建DatagramSocket和DatagramPacket对象，以及发送和接收数据的方法。5.演示TCP和UDP的实现代码，带领学生进行实践操作。作业/思考题：1.编写一个TCP服务器端程序，实现多客户端的同时连接和通信。2.编写一个UDP客户端程序，向指定的服务器端发送数据，并接收服务器端返回的数据。教学后记：本节课程主要介绍了网络编程的基础知识，包括TCP和UDP的概念、C/S结构和B/S结构的区别、Socket的作用和InetAddress类的基本使用方法，以及TCP和UDP服务器端与客户端的通信过程。通过讲解实例代码和实践操作，学生们对网络编程有了更深入的理解和掌握。(3)AWT提供了一系列的类和接口，用于创建GUI应用程序；(4)AWT的组件是由本地平台的GUI组件构建而成，因此AWT程序的外观和行为会因操作系统的不同而有所不同。3、Swing简介(1)Swing是Java提供的一个GUI工具包，是AWT的继承者；(2)Swing提供了一套独立于平台的、纯Java的GUI组件；(3)Swing的组件外观和行为都是由Java代码实现的，因此Swing程序的外观和行为在不同平台上都是一致的；(4)Swing的组件比AWT更加丰富，同时也更加灵活和可定制化。4、Swing常用的控件(1)JFrame：顶层窗口，用于容纳其他组件；(2)JPanel：面板，用于容纳其他组件；(3)JButton：按钮，用于触发事件；(4)JLabel：标签，用于显示文本或图像；(5)JTextField：文本框，用于输入文本；(6)JTextArea：文本域，用于输入多行文本；(7)JComboBox：下拉列表，用于选择一项；(8)JCheckBox：复选框，用于选择多项；(9)JRadioButton：单选按钮，用于选择一项。5、GUI布局(1)布局管理器：用于控制组件在容器中的位置和大小；(2)常见的布局管理器有FlowLayout、BorderLayout、GridLayout、GridBagLayout等；(3)布局管理器可以嵌套使用，以实现复杂的布局效果；(4)如果需要更加灵活的布局效果，可以使用绝对布局。时间安排：第1-2学时：介绍GUI的概念和AWT；第3-4学时：介绍Swing和常用控件；第5-6学时：介绍GUI布局；第7-8学时：演示GUI编程实例。提问：1.什么是GUI？有什么作用？2.AWT和Swing有什么区别？3.Swing常用的控件有哪些？分别用于什么场景？4.布局管理器有哪些？如何使用？5.如何实现一个简单的GUI程序？AWT发布时匆忙推出，据称仅用了三个月的时间开发，存在大量的bug，并且依赖于底层操作系统，因此是一个重量级的UI工具包。在Swing编程中，有一些常用的组件，包括JFrame、JButton、JLabel和JTextField等。JFrame组件用于创建Swing程序中的窗体。JFrame类有4种重载方式的构造方法，其中常用的是JFram