Java程序设计与应用 课件【ch01】Java概述

Java概述第一章Java程序设计与应用新工科建设之路·计算机类规划教材01Java的产生与发展PARTONEJava的产生与发展Java是SUN公司推出的Java程序设计语言和Java平台的总称。Java起初目标定位为家用电器等小型设备的程序语言。20世纪90年代，随着互联网的发展，Java作为一种可以编写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言而迅猛发展起来，现在已经逐渐成为重要的网络编程语言。Java的产生与发展Java具有卓越的通用性、平台移植性和安全性。目前广泛应用于Web开发、大数据开发、Android开发及各种后端开发中。针对不同的市场，Java可以划分为三个技术平台。分别是JavaSE、JavaEE和JavaME。Java的产生与发展01JavaSE（JavaStandardEdition）标准版主要用于桌面应用软件的编程。包含构成Java核心的类、输入和输出、网络、数据库编程以及用户界面编程等，它是3个平台的核心部分。03JavaME（JavaMicroEdition）微型版用于嵌入式设备和小型数字电子设备的开发，如手机、机顶盒等。JavaME只支持Java标准规范中核心类函数库的子集，并加入一些支持嵌入式习题的扩展类。02JavaEE（JavaEnterpriseEdition）企业版主要用于分布式的网络程序开发。02Java的特点PARTTWOJava的特点01简单性Java对硬件的要求不高，在小型的计算机上也可以良好地运行。02面向对象性Java是一种纯粹的面向对象的程序设计语言，并且提供了类、接口和继承等原语。所有的Java程序和Applet程序均是对象，封装性实现了模块化和信息隐藏，继承性实现了代码的复用，用户可以建立自己的类库。Java釆用了C语言中的大部分语法，熟悉C语言的程序员会发现Java在语法上与C语言极其相似。Java的特点03鲁棒性Java在编译及运行程序时，都要进行严格的检査。作为一种强制类型语言，Java在编译和链接时都要进行大量的类型检査，防止发生不匹配问题。无用内存自动回收机制也提高了Java的鲁棒性。Java的特点04安全性Java在运行应用程序时，严格检查其访问数据的权限。字节代码在其被执行前要经过一个核实工具，字节代码被核实后，便由Java解释器来执行，该解释器通过阻止对内存的直接访问来进一步提高Java的安全性。05跨平台性为使Java程序能在网络的任何地方运行，Java编译器编译生成了与体系结构无关的字节码结构文件格式。使用Java编写的应用程序可以运行在各种平台上。03JVM虚拟机PARTTHREEJVM虚拟机用Java编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行，是因为Java有一个自己独立的能解析Java软件的解析器，称为虚拟机，即JVM（JavaVirtualMachine，Java虚拟机）。它是在真实的机器上用软件模拟实现的一种虚拟机器，为软件的运行提供一个平台，由JVM来负责Java程序在该系统中的运行，这样就实现了Java程序的跨平台性。JVM虚拟机Java应用程序的编译、解释和运行的工作流程如图1-1所示。04垃圾回收机制PARTFOUR垃圾回收机制Java的一个显著特点就是引入了垃圾回收机制，自动垃圾回收是一种在堆内存中找出哪些对象在被使用，还有哪些对象没被使用，并且将后者删掉的机制。在使用C++时，程序员需要自己进行内存管理，手动分配和释放内存。而Java不一样，它有垃圾回收器，能自动释放内存空间，减轻程序员的负担。垃圾回收机制Java虚拟机的垃圾回收站在两种情况下进行工作。一种情况是在Java虚拟机运行空闲时，通过检查内存的引用次数，如果某个对象已经不存在任何引用，那么就进行垃圾回收，释放空间。另一种情况是在系统内存空间不足时，进行垃圾回收，释放空间。Java的垃圾回收机制是自动进行的，不需要程序员进行干涉。05Java开发环境PARTFIVEJava开发环境什么是JDKSUN公司提供了一套Java开发环境，简称JDK（JavaDevelopmentKit），它包括Java语言编译器、Java字节码解释器、Java打包工具等。除JDK外，还有一种JRE（JavaRuntimeEnvironment）工具，它是Java的运行环境，只包含Java运行工具，不包含Java编译工具。Java开发环境JDK的安装设置（1）下载JDK安装文件进入Oracle官方网站，下载JDK安装文件，如图1-2所示。Java开发环境（2）安装JDK双击exe文件，进入JDK安装界面，如图1-3所示。单击“下一步”按钮，进入JDK自定义安装界面，如图1-4所示。Java开发环境（3）设置JDK如果需要在命令行或者用记事本等软件编写运行Java程序，需要手工配置一些Windows的环境变量，如果用Eclipse等工具软件编写运行Java程序，则可以不用配置Windows的环境变量。需要设置的环境变量有JAVA_HOME、classpath和path。Java开发环境01JAVA_HOME用于指明JDK的安装目录。03classpath指明Java运行时需要加载的类的路径。02path指明Java运行时需要加载的类的路径。Java开发环境JDK目录介绍JDK安装完成后，会在硬盘上生成一个目录，该目录称为JDK安装目录，接下来对JDK安装目录的内容进行介绍。bin：该目录存放一些编译器和工具，常用的有Javac.exe（Java编译器）、Java.exe（Java运行工具）、jar.exe（打包工具）、jdb.exe（查错工具）和Javadoc.exe（文档生成工具）等。Java开发环境db该目录下包含安装JDK时附带安装的小型数据库JavaDB。从JDK6.0开始，Java新增成员JavaDB，这是一个纯Java实现、开源的数据库管理系统，其支持JDBC4.0所有的规范，因此使用Java的程序员不再需要耗费大量精力安装和配置数据库，可直接使用JavaDB。include：由于JDK是通过C语言和C++实现的，因此在启动时需要引入一些头文件，该目录是存放C语言的头文件。Java开发环境jre：此目录是存放Java运行环境的根目录，它包含Java虚拟机、运行时的类包、Java应用启动器及一个bin目录。lib：lib是library的简写，存放Java类库或库文件。src.zip：该压缩文件里存放的是Java所有核心类库的源代码。06第一个Java程序PARTSIX第一个Java程序命令行方式（1）编写源代码打开记事本编辑器，输入如下程序：将文件命名为HelloJava.java，保存为文本文件格式文件，注意文件名的大小写，将文件保存在D:\work文件夹下。第一个Java程序（2）编译字节码在控制台界面进入D:\work文件夹，输入编译器文件名和要编译的源程序文件名，对源文件进行编译，如图1-7所示。执行命令后，在D:\work文件夹下生成一个字节码文件“HelloJava.class”。第一个Java程序（3）运行Java程序在控制台窗口输入“JavaHelloJava”命令，运行编译好的字节码文件，运行结果如图1-8所示。第1行“publicclassHelioJava表示建立一个公共的类，类名为“HelloJava”，Java规定定义类必须使用关键字class，public表示定义的这个类“HelloJava”是公共的，代表该类的访问权限是公有的。第一个Java程序由于是公共的类，因此要求文件名“HelloJava.java”与类名必须相同，包括大小写一致。第3行是一个main()方法，同C语言一样，是一个程序主方法，也是入口方法。第5行“System.out.println()”的作用是在控制台输出字符串“Hello,welcome!”。第一个Java程序使用Eclipse集成开发环境Eclipse是一个开源的、基于Java的可扩展开发平台。它可以作为Java的集成开发环境（IDE），也可以作为其他开发语言的集成开发环境，如C、C++、PHP和Python等。（1）创建Java项目运行Eclipse,选择菜单File—New一JavaProject，出现NewJavaProject对话框。第一个Java程序在“ProjectName”中输入项目的名称，这里输入“HelloWorld”，其余选项保持默认，单击“Finish”按钮完成项目的创建。这时，在PackageExplorer视图中会出现一个名称为HelloWorld的Java项目，如图1-10所示。第一个Java程序（2）创建Java类右击项目名称，选择New—Class会出现一个NewJavaClass对话框，如图1-11所示。第一个Java程序在“Name”文本框中输入“HelloWorld”作为类名，在Package中输入“example”作为包名。勾选“publicstaticvoidmain（String[]args）”，单击“Finish”按钮，Eclipse自动生成代码框架，如图1-12所示。第一个Java程序（3）编写程序代码在文本编辑器中完成代码的编写，在main方法内部写一条输出语句。（4）运行程序可以在PackageExplorer视图中快速运行Java程序，右击Java类HelloWorld，在右键菜单中选择RunAs>JavaApplication。07Java编程规范PARTSEVENJava编程规范在编写Java程序时，需要遵循一定的书写和命名规则，以提高代码的可读性。提高系统的鲁棒性、稳定性和可靠性，这也在一定程度上体现出程序员的水平。Java编程规范01包名包名是全小写的名词，中间可以由“.”分隔开，如Java.awt.event。03接口名命名规则与类名相同，如interfaceCollection。02类名首字母大写，通常由多个单词合成一个类名，要求每个单词的首字母要大写，如classHelloWorldApp。Java编程规范01方法名往往由多个单词合成，第一个单词通常为动词，首字母小写，中间的每个单词的首字母都要大写，如balanceAccount和isButtonPressed。03常量名基本数据类型的常量名为全大写，如果是由多个单词构成的常量名，可以用下画线隔开，如intYEAR和intWEEK_OF_MONTH。如果是对象类型的常量，则采用大小写混合，由大写字母把单词隔开。02变量名全小写，一般为名词，如length。08上机实验PARTEIGHT上机实验0102实验目的（1）掌握下