《java高级编程》课件

《Java高级编程》课程介绍本课程深入讲解Java高级编程技术，包括多线程、网络编程、数据库连接等关键内容。通过学习本课程，您将掌握Java语言的核心特性，并能够开发出高质量的应用程序。Java语言发展历程1Java1.0(1995)第一个正式发布版本2Java1.2(1998)引入Swing和Collections框架3Java1.5(2004)新增泛型和枚举4Java8(2014)引入Lambda表达式和StreamAPI5Java17(2021)最新长期支持版本Java经历了多次迭代，不断完善和更新。Java在不断发展中，成为最受欢迎的编程语言之一。Java语言特点及应用领域平台无关性Java代码编译成字节码，可以在任何支持Java虚拟机的平台上运行，无需重新编译。面向对象Java使用面向对象编程思想，将数据和操作封装在一起，提高代码可复用性和可维护性。安全性Java提供了安全机制，例如沙箱模型，防止恶意代码访问系统资源，保护系统安全。应用广泛Java广泛应用于企业级应用、移动应用、大数据、云计算等领域，是目前最流行的编程语言之一。Java语言基础回顾数据类型Java有八种基本数据类型，包括整型、浮点型、字符型和布尔型。了解数据类型的区别以及数据类型之间的转换是掌握Java基础的关键。运算符Java语言支持各种运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符。掌握运算符的优先级和结合性对于编写正确的表达式至关重要。控制语句条件语句、循环语句以及跳转语句是程序流程控制的核心，学习控制语句的使用是编写灵活高效程序的关键。数组数组是存储相同数据类型的多个元素的容器，学习数组的使用是提高程序代码效率的重要基础。类和对象类类是对象的模板，描述了对象的属性和方法。对象对象是类的实例，拥有类定义的属性和方法，可以执行操作。关系类和对象之间是模板和实例的关系，对象是类的具体表现。面向对象编程概念对象面向对象编程的核心，是将问题分解成一个个独立的对象。类类是对象的模板，定义了对象的属性和方法。继承继承是面向对象编程的重要特性之一，允许子类继承父类的属性和方法。多态多态是指同一个方法可以根据对象类型执行不同的操作。继承和多态1继承继承是面向对象编程的核心概念，它允许一个类继承另一个类的属性和方法，实现代码复用和扩展。2多态多态指的是同一操作在不同对象上的不同行为，它增强了代码的可读性和灵活性，方便代码维护和扩展。3类型转换子类可以转换为父类，反之需要强制类型转换，需要注意潜在的ClassCastException异常。4抽象类抽象类不能被实例化，但可以包含抽象方法，子类必须实现抽象方法才能被实例化。接口和抽象类接口接口定义规范，抽象方法和常量，不包含方法实现。抽象类抽象类包含抽象方法和普通方法，可以实现接口。继承与多态实现接口或继承抽象类，实现多态，提高代码可扩展性。异常处理机制异常概念程序运行过程中出现的错误或意外事件称为异常。异常会导致程序崩溃，必须进行处理。异常类型Java提供了丰富的异常类型，如NullPointerException、IOException、ArithmeticException等。处理方法使用try-catch块捕获异常，并进行相应的处理，确保程序正常运行。异常传播未处理的异常会向上层方法传播，最终可能导致程序终止。集合框架概述1数据结构集合框架提供多种数据结构，例如列表、集合和映射，方便存储和访问数据。2通用接口所有集合都通过通用接口进行操作，简化了代码编写和维护。3算法实现框架包含了许多常用算法，例如排序、搜索和迭代，无需手动实现。4性能优化框架针对不同场景进行了优化，提供高效的存储和访问方式。List集合List接口List接口是Java集合框架中的一种重要接口，它定义了有序集合的操作，允许元素重复。ArrayList类ArrayList类是List接口的常见实现，基于数组实现，提供快速随机访问能力。LinkedList类LinkedList类是List接口的另一种实现，基于链表实现，提供高效的插入和删除操作。Vector类Vector类是List接口的早期实现，线程安全，但性能不如ArrayList和LinkedList。Set集合Set集合概述Set集合用于存储不重复的元素。它遵循集合论的思想，每个元素只能出现一次。Set集合常用的实现类包括HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。Map集合键值对存储Map集合用于存储键值对。每个键必须唯一，与对应的值关联。可以使用键来快速访问相应的value。常用类型HashMap是基于哈希表实现的，提供快速查找功能。TreeMap则是基于红黑树实现的，允许对键进行排序。应用场景Map集合适用于需要通过键值对访问数据的场景，比如缓存、配置信息存储等。IO流机制11.输入流数据从外部源读取到程序内存中，例如从文件、网络或键盘读取数据。22.输出流数据从程序内存写入到外部目标中，例如将数据写入文件、网络或控制台。33.字节流以字节为单位进行读写操作，适合处理各种数据类型。44.字符流以字符为单位进行读写操作，主要用于处理文本数据。文件操作1创建文件通过JavaAPI创建文件对象，并使用File类的createNewFile()方法创建实际文件。2读取文件使用FileInputStream类打开文件，并使用字节流或字符流读取文件内容。3写入文件使用FileOutputStream类打开文件，并使用字节流或字符流写入文件内容。4删除文件使用File类的delete()方法删除文件。Java提供了丰富的文件操作API，允许开发人员创建、读取、写入和删除文件。这些功能是应用程序中数据持久化和存储管理的关键部分。多线程编程多线程概念多个线程同时运行，提高程序效率。并发执行任务，充分利用CPU资源。线程创建通过继承Thread类或实现Runnable接口创建线程。启动线程使用start()方法。线程同步使用synchronized关键字或其他同步机制，确保线程安全，避免数据竞争问题。线程通信线程之间通过共享数据或消息传递进行通信，实现协作和数据共享。并发编程概念同步与异步同步是指在执行完一个任务后再执行下一个任务，而异步是指在执行完一个任务后，可以立即执行其他任务，无需等待当前任务完成。线程与进程线程是进程中的一个执行单元，多个线程可以共享同一个进程的资源，而进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。并发与并行并发是指多个任务在同一个时间段内执行，但并非同时执行，而并行是指多个任务在同一时刻执行。线程池线程池概述线程池是一种管理线程的机制，它可以有效地管理线程的创建、销毁和复用。工作原理线程池中包含多个线程，这些线程可以执行任务。当有新任务到来时，线程池会将任务分配给空闲线程。如果所有线程都处于忙碌状态，新任务会被放入队列中等待。Java中的线程池Java提供了一个名为`ExecutorService`的接口，用于管理线程池。锁机制同步机制锁机制是Java中用于实现线程同步的重要手段。它们可以确保在多线程环境下，对共享资源的访问是互斥的，从而避免数据竞争和不一致。线程安全锁机制能够保护共享数据，使它们免受多个线程同时访问带来的破坏。通过锁机制，可以确保每次只有一个线程可以访问共享资源，从而保证数据的一致性和完整性。网络编程基础网络通信网络编程是构建应用程序之间进行通信的桥梁。通过套接字和协议，应用程序可以相互发送和接收数据。网络协议各种网络协议定义了数据在网络上的传输方式，例如TCP/IP，UDP，HTTP等。这些协议确保了数据的可靠性和一致性。网络模型网络编程通常涉及不同的网络模型，例如OSI模型和TCP/IP模型，这些模型描述了网络通信的不同层级和协议。Socket编程网络通信Socket编程是一种低级网络编程接口，允许程序通过网络进行通信。服务器端服务器端负责监听特定端口，接收来自客户端的连接请求。客户端客户端负责发起连接请求，并与服务器进行数据交换。HTTP协议无状态协议HTTP协议是一种无状态协议，服务器不会保存客户端信息，每次请求都需要重新建立连接。请求-响应模型客户端发送请求到服务器，服务器处理请求并返回响应，整个过程基于请求-响应模型。传输层协议HTTP协议建立在TCP协议之上，确保数据可靠传输。方法和状态码HTTP协议定义了多种请求方法和状态码，用于描述请求和响应的类型。JavaWeb开发简介JavaWeb开发是一种使用Java技术构建网站和Web应用程序的技术。JavaWeb开发主要基于Servlet、JSP、JavaBeans等技术，并利用框架（如Spring）简化开发流程，提高开发效率。Servlet技术11.动态网页技术Servlet技术是JavaWeb开发的核心，它允许开发者创建动态的Web页面，与用户交互并提供数据。22.请求处理Servlet负责接收来自客户端的HTTP请求，并处理请求，生成动态内容，返回给客户端。33.生命周期管理Servlet具有生命周期管理机制，包括初始化、服务请求、销毁等阶段，以确保资源的有效利用。44.多线程支持Servlet可以处理多个来自不同客户端的请求，利用多线程机制提高效率，并提供并发访问能力。JSP技术11.动态网页技术JSP是一种动态网页技术，允许将Java代码嵌入到HTML页面中。22.服务器端脚本JSP页面在服务器端执行，生成动态HTML内容，发送给客户端浏览器。33.MVC架构JSP通常与Servlet和JavaBean一起使用，实现MVC架构，提高代码组织和可维护性。44.标签库JSP提供丰富的标签库，简化页面开发，提高效率和代码可读性。Spring框架概述轻量级框架Spring框架是一种开源的Java应用程序框架，提供了全面的基础设施支持，可以简化企业级Java应用程序的开发。模块化设计Spring框架采用模块化的设计，开发人员可以根据需要选择所需模块，并灵活地将它们集成到自己的应用程序中。依赖注入Spring框架的核心特性之一是依赖注入，它允许应用程序中的对象通过配置文件或注解来管理其依赖关系，提高代码的可维护性和可测试性。面向切面编程Spring框架支持面向切面编程(AOP)，可以将横切关注点，例如日志记录、事务管理和安全，从业务逻辑中分离出来，提高代码的模块化和可重用性。SpringMVC模型-视图-控制器SpringMVC是一种基于MVC架构的Web应用程序开发框架，它将应用程序逻辑、数据和用户界面分离。灵活配置SpringMVC提供了灵活的配置选项，允许开发者根据应用程序的具体需求进行定制。强大的功能SpringMVC提供了丰富的功能，例如URL映射、请求处理、数据绑定、验证和异常处理。易于测试SpringMVC框架的设计使得应用程序易于测试，它提供了专门的测试工具和支持。Maven构建管理工具依赖管理Maven可以帮助您管理项目中所有依