《jaa程序设计》课件

《Java程序设计》课程简介本课程旨在帮助学生掌握Java编程语言的基础知识和应用技巧。课程内容涵盖Java语言基础语法、面向对象编程、数据结构、常用API等。什么是Java?面向对象的编程语言Java是一种面向对象的编程语言，这意味着它将程序组织成对象，对象包含数据和操作数据的代码。Java的面向对象特性可以提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性。跨平台Java采用“一次编写，到处运行”的理念，这意味着用Java编写的程序可以在任何支持Java的平台上运行，而无需修改。Java虚拟机(JVM)使Java程序能够在不同的平台上运行，因为它提供了一个抽象层，将底层平台差异屏蔽。Java语言的发展历程Java语言的诞生和发展经历了多个重要阶段，每个阶段都对Java技术产生了深远影响。1JavaSE17最新版本，提供现代化功能和性能改进2JavaSE8引入lambda表达式和流API，增强开发效率3JavaSE1.5泛型、自动装箱/拆箱等特性，提升代码安全性4JavaSE1.1加入了AWT和JDBC，扩展了Java的应用领域5Java1.0第一个正式版本，奠定了Java语言的基础Java语言的发展伴随着技术的进步和应用需求的变化，不断完善和扩展，成为了世界上最受欢迎的编程语言之一。Java的基本特性面向对象Java是一种完全面向对象的编程语言，它将代码组织成类和对象，并利用封装、继承和多态等特性实现代码复用和可维护性。平台无关性Java编译器将源代码编译成字节码，可在任何拥有Java虚拟机（JVM）的平台上运行，实现“一次编写，到处运行”的跨平台特性。安全性Java提供了安全机制，例如字节码验证、沙箱和安全管理器，以防止恶意代码的执行。健壮性Java通过垃圾回收、异常处理和类型检查等机制，提高了程序的健壮性和可靠性。开发Java程序的环境搭建1安装Java开发工具包(JDK)下载并安装与您的操作系统兼容的JDK版本。Oracle官网OpenJDK官网2配置环境变量将JDK的安装路径添加到系统环境变量中，以便在任何位置使用Java命令。设置JAVA_HOME变量将%JAVA_HOME%\bin添加到PATH变量3选择集成开发环境(IDE)选择一个适合您的开发风格和需求的IDE，例如Eclipse、IntelliJIDEA或NetBeans。创建新项目编写和运行Java程序基本数据类型和变量整型整型用于表示没有小数部分的数字，例如：10、-20、0。浮点型浮点型用于表示包含小数部分的数字，例如：3.14、-2.5、0.0。布尔型布尔型用于表示真或假，只有两个值：true和false。字符型字符型用于表示单个字符，例如：'A'、'b'、'!'。运算符和表达式1算术运算符Java语言支持加、减、乘、除、取模等基本算术运算。2关系运算符关系运算符用于比较两个操作数的大小，结果为布尔值。3逻辑运算符逻辑运算符用于对布尔表达式进行组合，结果也是布尔值。4赋值运算符赋值运算符用于将右边的值赋予左边的变量。程序控制语句—if-else条件判断if语句根据条件的真假执行不同的代码块。例如，如果用户输入的密码正确，则允许登录；否则显示错误信息。分支执行else语句用于在if条件不满足时执行另一段代码。例如，如果年龄小于18岁，则显示“未成年人”；否则显示“成年人”。嵌套结构if-else语句可以嵌套使用，形成更复杂的条件判断逻辑。例如，判断成绩等级，可以先判断是否及格，再根据具体分数划分等级。程序控制语句—switch1switch语句根据表达式的值选择执行代码块。2case标签匹配switch表达式的值。3break语句跳出switch语句。4default标签当所有case标签都不匹配时执行。switch语句提供了一种高效的方式，根据表达式的值选择执行不同的代码块。通过case标签，可以匹配switch表达式的值，并执行相应的代码。break语句用于跳出switch语句，避免执行后续的case代码块。default标签用于当所有case标签都不匹配时执行，提供了一个默认的处理方式。循环语句—for、while和do-while1for循环循环次数已知2while循环循环次数未知3do-while循环至少执行一次for、while和do-while是Java中最常用的循环语句。for循环适用于循环次数已知的场景，while循环适用于循环次数未知的场景，do-while循环保证循环语句至少执行一次。数组数据集合数组是存储相同类型数据的容器，可以存储多个值，可以是数值、字符串或其他类型的数据。索引访问每个元素都有唯一的索引，从0开始，可以通过索引访问和修改数组中的元素。长度固定数组一旦创建，其长度就固定，无法在运行时动态改变。方法定义与调用方法是Java程序代码的组织和复用单位。方法定义了代码块，可根据需要调用执行。方法调用将控制权传递给定义的方法，执行方法中的代码，完成后返回调用处。1方法定义使用关键字`public`、`private`等访问修饰符控制方法的访问权限。方法定义包括返回值类型、方法名、参数列表和方法体。2方法调用使用方法名和实际参数进行方法调用。3参数传递Java参数传递采用值传递机制，传递的是参数值的副本。方法重载与递归方法重载同一类中，多个方法可以拥有相同名称，但参数列表不同。编译器根据参数列表选择调用的方法。方法递归方法自身调用自身，递归调用需要有明确的结束条件，避免无限循环。常见应用阶乘计算斐波那契数列树形结构遍历类和对象的基本概念类类是对象的蓝图，定义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。创建对象使用类创建对象的过程称为实例化。类的封装和访问控制数据隐藏封装将数据和操作数据的方法绑定在一起，隐藏内部实现细节，仅暴露必要接口。保护数据安全，防止外部代码随意修改数据，提高代码的可维护性和可重用性。访问控制Java提供了四种访问控制符：public、protected、default和private。控制类、成员变量和方法的访问权限，确保代码的安全性，提高代码的可读性和可维护性。继承代码复用继承是面向对象编程的核心概念，它允许创建新的类并继承现有类的属性和方法。这样可以重复使用代码，提高开发效率。类层次结构子类继承父类，形成一个清晰的类层次结构，提高代码可读性和可维护性。方法重写子类可以重写父类的方法，实现更具体的实现，体现多态性。多态11.多态的概念多态是指同一个方法可以根据不同的对象类型而执行不同的操作。它可以提高代码的可读性和可维护性。22.多态的实现多态可以通过接口和继承来实现，接口定义了方法的规范，子类继承父类或实现接口时可以重写方法以实现多态。33.多态的优点多态可以使代码更加灵活、可扩展、易于维护，并提高代码的可读性。内部类定义在另一个类内部的类内部类可以访问外部类的所有成员，即使是私有成员。提高代码组织性内部类可以将相关的代码逻辑封装在一起，提高代码的可读性和可维护性。创建匿名类内部类可以用来创建匿名类，即没有名字的类，适用于只使用一次的类。访问权限内部类可以访问外部类的私有成员，但外部类无法访问内部类的私有成员。异常处理异常概念程序执行过程中出现的错误，会导致程序异常终止。异常处理机制用于捕获和处理异常，使程序可以继续运行。异常处理机制try-catch语句块用来捕获异常，catch块用于处理异常。finally块在任何情况下都会执行，用于释放资源。接口定义接口是Java中的一种抽象类型，它定义了一组方法的规范，但没有实现。抽象方法接口中的方法都是抽象方法，没有方法体，需要在实现接口的类中实现这些方法。多继承Java允许类实现多个接口，从而实现多继承的功能，扩展了类的功能。规范接口定义了类必须实现的方法，确保了代码的规范性和一致性。包组织代码将相关的类和接口组织在一起，方便管理和维护。命名空间避免命名冲突，提供代码的逻辑结构。访问控制控制包内外的类和成员的访问权限。常用API类11.字符串处理类String类是最常用的API类之一，提供了丰富的字符串操作方法，例如字符串拼接、查找、替换等。22.日期和时间类Date和Calendar类提供了日期和时间操作方法，例如获取当前日期、时间，格式化日期等。33.集合类List、Set和Map是常用的集合类，提供了存储和管理数据的方法，例如添加、删除、查找等。44.输入输出流类InputStream和OutputStream是常用的输入输出流类，提供了读取和写入数据的方法，例如文件读写、网络通信等。IO流字节流字节流是Java中处理数据的基本方式，以字节为单位进行读写操作，适用于处理各种类型的数据，例如图像、音频和视频文件。字符流字符流用于处理字符数据，以字符为单位进行读写操作，适用于处理文本文件等以字符为基础的数据。文件操作IO流广泛用于文件操作，包括读取文件内容、写入数据到文件以及创建、删除和重命名文件。网络操作IO流在网络通信中扮演重要角色，用于发送和接收网络数据，例如HTTP请求和响应。多线程编程11.并发执行多个线程同时运行，提高程序效率。22.资源共享多个线程可以共享同一资源，例如内存或文件。33.线程同步控制多个线程对共享资源的访问，避免数据冲突。44.线程通信多个线程之间可以相互通信，实现协作完成任务。网络编程网络协议Java提供对TCP/IP协议的支持服务器和客户端构建服务器和客户端程序进行数据交换Web应用开发使用Servlet、JSP等技术构建Web应用套接字通过套接字进行网络通信Servlet编程什么是Servlet?Servlet是运行在Web服务器上的Java程序，用于处理客户端请求和生成动态网页内容。它们是构建动态网站和应用程序的基础。Servlet的生命周期Servlet的生命周期包括初始化、处理请求和销毁三个阶段，了解生命周期对于理解Servlet的工作原理至关重要。ServletAPIServletAPI提供了一组接口和类，用于创建、配置和管理Servlet，并与Web服务器进行交互。应用场景Servlet广泛用于处理表单提交、数据库访问、用户身份验证等任务，是构建各种Web应用程序的强大工具。数据库编程连接数据库使用JDBCAPI连接数据库，并创建数据库连接。获取数据库连接后，使用SQL语句执行数据库操作。数据操作增删改查数据，使用PreparedStatement执行SQL语句，防止SQL注入。使用ResultSet对象获取查询结果，并将结果转换为Java对象。JavaWeb应用开发综合案例通过综合案例，展示JavaWeb应用开发的完整流程。案例可涉及电商网站、博客系统、论坛系统、在线教育平台等。重点演示如何将Java技术与数据库、前端框架、服务器技术等结合，构建完整的Web应用。Java技术发展趋势云计算Java在云计算环境中发挥着重要作用，支持各种云平台和微服务架构。大数据和人工智能Java被广泛用于大数据