Java程序设计技术课件

Java程式設計技術

概述

什麼是Java語言

一個簡單的Java程式程式的編譯和運行常見錯誤使用Java核心API文檔什麼是Java語言前身是1991年由美國Sun公司的JameGosling、BillJoe等人開發的Oak語言

Java是一種功能強大的程式設計語言，既是開發環境，又是應用環境，它代表一種新的計算模式什麼是Java語言面向對象的程式設計語言與機器無關的二進位格式的類檔Java虛擬機（用來執行類檔）完整的軟體程式包（跨平臺的API和庫）Java語言Java語言的特點語法簡單，功能強大類似於C++，去掉了C++中不常用且容易出錯的地方完全面向對象分佈式與安全性強調網路特性，內置TCP/IP、HTTP、FTP協議類庫三級代碼安全檢查機制與平臺無關一次編寫，到處運行Java語言的特點解釋編譯兩種運行方式just-in-time編譯器，簡稱JIT編譯器多線程 動態執行執行代碼是在運行時動態載入的豐富的API文檔和類庫Java的三層架構主機架構集中處理，集中管理，各用戶分享使用電腦資源。這種模式下，可移植性差，擴充系統費用較大個人電腦（PC）本地處理，本地管理，各用戶獨佔系統資源，管理維護費用直線上升Java的三層架構Java計算模式結合了上述兩種模式的優勢，它可用於客戶/伺服器架構，將公共使用的程式放到應用程式伺服器上，用戶使用時從伺服器上下載到客戶端，各用戶獨立使用設備和程式。當程式更新時，只需在伺服器上進行。不必在客戶端做任何維護工作，達到“零管理”的理想目標。Java語言的目標創建一種面向對象的語言提供一種解釋環境這可以縮短系統開發的編譯－連接－裝載－測試週期，提高開發速度。去掉了影響代碼健壯性的功能如指針結構及程式員負責的記憶體分配與釋放。Java語言的目標為程式運行多線程提供了方法允許程式下載代碼模組在程式運行生命期內可以動態修改檢查下載的代碼模組，提供了保證安全的一種手段Java虛擬機Java虛擬機（Javavirtualmachine，JVM）是運行Java程式必不可少的機制。編譯後的Java程式指令並不直接在硬體系統的CPU上執行，而是由JVM執行。JVM是編譯後的Java程式和硬體系統之間的介面，程式員可以把JVM看作一個虛擬的處理器。它不僅解釋執行編譯後的Java指令，而且還進行安全檢查。它是Java程式能在多平臺間進行無縫移植的可靠保證，同時也是Java程式的安全檢驗引擎。Java虛擬機JVM的定義JVM是在一臺真正的機器上用軟體方式實現的一臺假想機JVM的具體實現指令集（等價於CPU的指令集）、寄存器組、類檔格式、棧、垃圾收集堆、記憶體區JVM代碼格式為壓縮的位元組碼，效率較高JVM的實現叫做Java運行時系統或運行時環境（RuntimeEnvironment），簡稱為運行時Java虛擬機的性能Java解釋器經過優化，位元組碼的執行速度已有很大提高在位元組碼執行之前先經過JIT編譯器進行編譯，生成針對具體平臺的本機執行代碼。執行效率可比解釋執行的效率大幅度提高。並仍不失跨平臺的特點Java虛擬機的性能Hotspot技術是Sun公司推出，為根本上解決Java程式的效率問題。它提供對代碼的運行時選擇。在程式執行時，對每個位元組碼指令進行分析，根據它的執行次數，動態決定它的執行方式垃圾收集程式員不必親自釋放記憶體後臺系統級線程，記錄每次記憶體分配的情況，並統計每個記憶體指針的引用次數。垃圾收集自動進行，無需用戶釋放記憶體，消除了記憶體漏洞代碼安全語言定義publicprotectedprivatefinal取消指針自動回收垃圾bytecode檢查限定對象的存取許可權系統堆疊溢出參數類型一致程式執行系統WWW流覽器限制Java小應用程式的不正當使用Java根源程式(.java檔)Java編譯器Javabytecode(.class檔)bytecode下載器bytecode解釋器系統執行平臺代碼安全對於Applet，因其是從其他機器上通過網路下載到本機執行的，程式中可能隱藏某些非法操作，所以在Applet運行之前，系統要對之進行嚴格的三級代碼安全檢查，即驗證、分析和跟蹤監測。代碼安全JDK1.0版本中，安全模型是所謂的“沙箱”模型JDK1.1版本中，使用“簽名Applet”Java2允許用戶自己設定相關的安全級別代碼安全Java解釋器Java解釋器只能執行為JVM編譯的代碼Java解釋器有三項主要工作：

(1)下載代碼－－由類下載器完成 (2)校驗代碼－－由位元組碼校驗器完成 (3)運行代碼－－由運行時解釋器完成代碼安全類下載器從Internet網上下載類檔類下載器把本地檔系統的類名空間和網路源輸入的類名空間區分開來，以增加安全性代碼安全位元組碼校驗器檢查代碼的安全性，代碼段的格式，並使用規則來檢查非法代碼段主要檢查以下幾項內容： (1)類遵從JVM的類檔格式。 (2)不出現訪問違例情況。 (3)代碼不會引起運算棧溢出。 (4)所有運算代碼的參數類型總是正確的。 (5)不會發生非法數據轉換，如把整數轉換為指針。 (6)對象域訪問是合法的。開發環境開發環境的安裝安裝JDK設置環境變數PATH=C:\ProgramFiles\Java\jdk1.5.0\bin;CLASSPATH=.;c:\ProgramFiles\Java\jdk1.5.0\LIB;c:\ProgramFiles\Java\jdk1.5.0\demoJDK目錄結構C:\Jdk1.5.0binlibjavacjavaappletviewer用戶類檔所在目錄c:\java\examples\applications當前目錄jredemoJava程式Java應用程式（JavaApplication）Java小應用程式（JavaApplet）Java應用程式例publicclassHelloWorldApp{

publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

System.out.println("HelloWorld!");}}編譯命令運行命令運行結果程式的編譯和運行編譯

原始檔案是文本形式的檔，經過編譯，生成二進位格式的位元組碼類檔Java編譯器:“javac”

$javacHelloWorldApp.java運行

Java的解釋器是“java.exe”java和javac一般放在$JAVA_HOME/bin目錄中，系統配置檔的PATH變數中應包含該目錄

$javaHelloWorldApp常見錯誤編譯時錯誤

javac:Commandnotfound

包含javac編譯器的路徑變數設置不正確。HelloWorldApp.java:3:Methodprintl

(java.lang.String)notfoundinclassjava.io.PrintStream.

System.out.printl(“HelloWorld!”);

^方法名printl不正確，

HelloWorldApp.java:1:PublicclassHelloWorldappmustbe

definedinafilecalled"HelloWorldapp.java".

publicclassHelloWorldapp{

^檔定義的公有類HelloWorldapp的名字和文件名不匹配。常見錯誤運行時錯誤Can'tfindclassHelloWorldApp系統找不到名為HelloWorldApp的類檔。InclassHelloWorldApp:mainmustbepublicandstaticmain()方法的左側缺少static或public檔中含有的類個數錯誤在一個原始檔案中只能定義一個公有類常見錯誤層次錯誤解釋：一個.java原始檔案可以含有三個“頂層”元素，這三個元素必須依次是：(1)一個包說明，即package語句，可選(2)任意多個引入語句，即import語句(3)類和介面說明常見錯誤整體來看，Java程式的結構如下：package語句：零個或1個，必須放在檔開始；import語句：零個或多個，必須放在所有類定義之前；公有的（public）類定義：零個或一個；類定義：零個或多個；介面定義：零個或多個；原始檔案命名時，若檔中含有public類，原始檔案必須與該類名字一致，注意區分大小寫。常見錯誤正確的語句序列：錯誤的語句順序：packageTransportation;importjava.awt.Graphics;importjava.applet.Applet;importjava.awt.Graphics;importjava.applet.Applet;packageTrans