Java程序设计教程课件 第1章 搭建Java开发环境与输出文本信息程序设计

第1章

搭建Java开发环境与输出

文本信息程序设计

教学导航教学目标初步了解Java、JDK、JRE、JVM、JavaAPI、Apache、NetBeansIDE初步了解Java程序的运行机制、Java程序的编译与运行学会下载与安装JDK、ApacheNetBeansIDE学会在Windows操作系统中配置Java运行环境

熟悉ApacheNetBeansIDE的组成及其功能教学重点Java运行环境的配置ApacheNetBeansIDE的组成及其功能Java程序的运行机制

身临其境

网站中经常需要输出文本信息，以“京东商城”为例进行说明，在“京东商城”网站的页面中，文本形式的导航栏很常见。“京东商城”用户登录之前的顶部导航栏如图1-1所示，由于此时用户还没有成功登录，顶部导航栏左侧输出“你好，请登录免费注册”文本内容。“京东商城”用户成功登录后的顶部导航栏如图1-2所示，由于此时用户已成功登录，顶部导航栏左侧输出成功登录的用户名以及用户类型。图1-2“京东商城”用户成功登录后的顶部导航栏图1-1“京东商城”用户登录之前的顶部导航栏“京东商城”客户服务与设置选项如图1-3所示，每一行输出1个服务或选项。“京东商城”商品类别列表如图1-4所示，商品类别分多行在页面中输出，每一行的商品类别为1种至4种。

图1-4“京东商城”商品类别列表图1-3“京东商城”客户服务与设置选项

前导知识【知识1-1】认知JavaJava最初是由SunMicrosystems公司推出的Java面向对象程序设计语言和Java平台的总称，由詹姆斯·高斯林与他的同事们共同研发，并在1995年正式推出。Java最初被称为Oak，是1991年为消费类电子产品的嵌入式芯片设计的。其于1995年更名为Java，并重新设计用于开发Internet应用程序。用Java实现的HotJava浏览器（支持JavaApplet）显示了Java的魅力：跨平台、动态Web、Internet计算。从此，Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展，常用的浏览器均支持JavaApplet。Java自面世后就非常流行，发展迅速，Java技术也不断更新。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java具备了显著优势和广阔前景。2010年，Oracle公司收购了SunMicrosystems公司，Java便成为Oracle公司旗下的产品。【知识1-2】认知JavaAPIJava应用程序接口（JavaApplicationProgramInterface，JavaAPI）是程序员使用Java进行程序开发时相关类的集合，是Java的一个重要组成部分。JavaAPI中的类按照用途被分为多个包（Package），每个包又是一些相关类或接口的集合，其中java.*包是JavaAPI的核心。

前导知识Java程序分为Java应用程序（JavaApplication）和Applet小程序（JavaApplet）两类。Java应用程序只有通过编译器编译生成.class文件后，才能被Java解释器解释并执行；Java小程序不能独立运行，它是必须被嵌入超文本标记语言（HypertextMarkupLanguage，HTML）代码中，由Web浏览器内含的Java解释器解释运行的非独立程序。对于多数程序设计语言来说，其程序执行方式要么采用编译执行方式，要么采用解释执行方式。而Java的特殊之处在于，程序的运行既要经过编译又要经过解释。Java根据自身的实际需要将解释型和编译型相结合，采用“半编译半解释型”的执行机制，即Java程序的最终执行需要经过编译和解释两个步骤。首先，Java使用Java编译器将Java程序编译成与操作系统无关的字节码（二进制代码），而不是本机代码；其次，通过Java解释器来执行字节码。任何一台机器，无论安装什么类型的操作系统，只要配备了Java解释器，就可以执行字节码，且不必考虑这种字节码是在哪一种类型的操作系统上生成的。Java通过预先把源程序编译成字节码，克服了传统的解释型语言执行效率低的性能瓶颈。但是，字节码不能在操作系统上直接执行，必须在包含Java虚拟机（JavaVirtualMachine，JVM）的操作系统上才能执行。

前导知识图1-5Java应用程序的执行过程JVM是一种可执行Java代码的虚拟机，它在任何操作系统上都能为编译程序提供一个共同的接口。编译程序只需要面向虚拟机并生成其能够解释的代码，然后由解释器将虚拟机代码转换为特定操作系统的机器码执行。Java开发工具包（JavaDevelopmentKit，JDK）针对每一种操作系统提供的解释器是不同的，但是JVM的实现是相同的。Java应用程序的执行过程：Java源程序（.java文件）经过Java编译器（javac.exe）编译后生成的字节码文件（.class文件）由JVM解释执行，并在特定的操作系统上执行，如图1-5所示。利用JVM把字节码与具体的软硬件平台隔离，就能保证在任何操作系统中编译的字节码文件都能在JVM上执行。1.1搭建Java程序开发环境1.2ApacheNetBeansIDE1.4编写与运行Java程序学习要点1.3编程拓展任务1-1

安装与配置JDK【任务描述】

下载与安装JDK

从官网下载最新版本的JDK，然后正确安装JDK。

在Windows操作系统中配置Java运行环境JDK安装完成后，需要对JAVA_HOMEPath以及ClassPath环境变量进行正确的配置。其中，JAVA_HOME设置为JDK所在路径，如“C:\ProgramFiles\Java\jdk-19”；在Path环境变量中增加bin文件夹所在路径，如在Path环境变量中增加“C:\ProgramFiles\Java\jdk-19\bin;”，注意“;”是路径之间的分隔符；ClassPath环境变量设置为编译Java程序时所需要的一些外部.class文件所在路径，如将ClassPath变量设置为“C:\ProgramFiles\Java\jdk-19\jre\lib;”(1)(2)任务1-1

安装与配置JDK主要用于开发J2EE应用程序，从JDK5.0开始，改名为JavaEE。企业版（EnterpriseEdition，EE）J2EE主要用于开发移动设备、嵌入式设备上的Java应用程序，从JDK5.0开始，其改名为JavaME。微型版（MicroEdition，ME）J2ME通常使用的版本，从JDK5.0开始，其改名为JavaSE标准版（StandardEdition，SE）J2SE【知识1-4】区分JDK、JRE、JVM1.JDK是Java的软件开发工具包（SoftwareDevelopmentKit，SDK），没有JDK，无法编译Java程序，JDK主要分为标准版、企业版和微型版。如果想只运行Java程序，则要确保已安装相应的JRE。任务1-1

安装与配置JDK2．JREJava运行环境（JavaRuntimeEnvironment，JRE）是Java程序运行必备的环境集合，包含JVM标准实现及Java核心类库。JRE是可以运行、测试和传输应用程序的Java平台，包括JVM、Java核心类库和支持文件。但JRE不包含开发工具（JDK）的编译器、调试器和其他工具。JRE需要辅助工具Javaplug-in，以便在浏览器中运行JavaApplet。3．JVMJVM是一个虚拟的计算机，通过仿真模拟各种计算机功能来实现其功能。Java具有的一个非常重要的特点就是与平台的无关性，而使用JVM是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行，则至少需要编译成不同的目标代码。而引入JVM后，Java在不同平台上运行时不需要重新编译。Java使用JVM屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java编译程序只需生成在JVM上执行的字节码，就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令。【知识1-5】认知Java程序的编译和执行

编译和执行Java程序必须经过两个步骤：第一步，将Java源文件（扩展名为.java）编译成字节码文件（扩展名为.class）；第二步，解释执行字节码文件。实现以上两个步骤要使用javac和java命令。任务1-2

下载与安装ApacheNetBeansIDE【任务描述】ApacheNetBeansIDE最初是SunMicrosystems公司使用Java开发的一个开源工具，是Java为开发图形用户界面（GraphicalUserInterface，GUI）提供的第三代技术，是目前使用广泛的开源且免费的Java集成开发环境，ApacheNetBeansIDE可以使用Swing组件快捷开发具有GUI的Java应用程序。当年作为SunMicrosystems公司认定的Java开发工具，ApacheNetBeansIDE的开发过程被认为最符合Java的开发理念。ApacheNetBeansIDE主要包括集成开发环境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）和平台（Platform）两部分，其中IDE是在平台基础上实现的，并且平台本身开放给开发人员使用。从官网下载最新版本的ApacheNetBeansIDE，然后进行正确安装。【知识1-6】认知ApacheNetBeansIDE任务1-2

下载与安装ApacheNetBeansIDEJava程序员需要一个强大的集成开发环境来编写、调试和测试代码。ApacheNetBeansIDE、Eclipse和IntelliJIDEA是3个受欢迎的JavaIDE，它们都拥有一系列强大的功能和工具。下面对这3个JavaIDE进行比较，分析其各自的优缺点，为不同的Java开发人员选择合适的JavaIDE提供参考。【知识1-7】对比Java程序的开发工具：ApacheNetBeansIDE、Eclipse和IntelliJIDEAApacheNetBeansIDE(1)ApacheNetBeansIDE是一个免费、开源的IDE，是一个基于Java的IDE，支持Java、C/C++和PHP等程序设计语言。同时，ApacheNetBeansIDE还支持多平台开发，包括Linux、Windows和macOS等操作系统。ApacheNetBeansIDE的最大特点是易学易用，结合了代码编写、调试和构建等功能，方便开发人员在一个环境中完成所有开发工作。优点：

拥有丰富的插件生态系统拥有强大的调试功能快速开发缺点：性能问题代码重构任务1-2

下载与安装ApacheNetBeansIDE(2)Eclipse是一款免费、开源的JavaIDE，其主要优点在于集成度高，支持多种语言以及插件的扩展，让用户可以更加轻松地进行开发。Eclipse的用户界面简洁明了，可以帮助开发人员更加专注于代码的编写和调试。同时，Eclipse提供了强大的调试和分析工具，使得开发过程更加高效。优点：

稳定的性能插件库完善的代码重构功能缺点：界面不够现代化较差的GUI设计器Eclipse任务1-2

下载与安装ApacheNetBeansIDE(3)IntelliJIDEA被认为是Java开发中最流行的IDE之一，它具有出色的智能功能和代码分析能力，可以帮助开发人员更轻松地完成任务。IntelliJIDEA支持多种程序设计语言，包括Java、Kotlin、Scala和Groovy等，并提供强大的插件机制，可以扩展到其他语言和框架。优点：

出色的代码重构功能智能代码完成功能强大的插件库缺点：资源消耗较大影响开发人员的使用体验IntelliJIDEA1.1搭建Java程序开发环境1.2ApacheNetBeansIDE1.4编写与运行Java程序学习要点1.3编程拓展任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【任务描述】启动ApacheNetBeansIDE，认识ApacheNetBeansIDE的基本组成。在ApacheNetBeansIDE中尝试创建Java标准项目、Java包、Java主类和Java类，然后尝试更改运行的主类。在ApacheNetBeansIDE中尝试运行Java标准项目。【知识1-8】启动ApacheNetBeansIDE在【开始】菜单中选择【程序】→【ApacheNetBeansIDE】→【ApacheNetBeansIDE19】命令，也可以直接双击桌面快捷方式ApacheNetBeansIDE19，启动ApacheNetBeansIDE，其启动界面如图1-10所示。图1-10

ApacheNetBeansIDE19启动界面任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-9】认知ApacheNetBeansIDE主界面ApacheNetBeansIDE

19启动成功后，将进入图1-11所示的ApacheNetBeansIDE19主界面。ApacheNetBeansIDE19主界面主要包括以下各个部分。图1-11

ApacheNetBeansIDE19主界面任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-9】认知ApacheNetBeansIDE主界面ApacheNetBeansIDE的菜单栏如图1-11所示，ApacheNetBeansIDE的菜单栏包括【File】【Edit】【View】【Navigate】【Source】【Refactor】【Run】【Debug】【Profile】【Team】【Tools】【Window】【Help】菜单。ApacheNetBeansIDE的工具栏ApacheNetBeansIDE的工具栏提供了诸如【NewProject】【NewFile】【OpenProject】【SaveAll】【Undo】【Redo】【BuildProject】【CleanandBuildProject】【RunProject】【DebugProject】【ProfileProject】等常用按钮，将鼠标指针停留在工具栏的某个按钮上，会显示该按钮功能的提示信息及快捷键。在工具栏空白处右击，可根据需要在弹出的快捷菜单中对工具栏进行定制。ApacheNetBeansIDE的主要窗口利用ApacheNetBeansIDE可以快速、方便、可视化地开发JavaGUI程序。ApacheNetBeansIDE的窗口是ApacheNetBeansIDE的重要组成部分，主要包括【Projects】【Files】【Services】【Output】【Navigator】【Palette】【Properties】【Source】等窗口，如图1-12所示，每个窗口实现不同的功能。图1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-9】认知ApacheNetBeansIDE主界面ApacheNetBeansIDE的菜单栏如图1-11所示，ApacheNetBeansIDE的菜单栏包括【File】【Edit】【View】【Navigate】【Source】【Refactor】【Run】【Debug】【Profile】【Team】【Tools】【Window】【Help】菜单。ApacheNetBeansIDE的工具栏ApacheNetBeansIDE的工具栏提供了诸如【NewProject】【NewFile】【OpenProject】【SaveAll】【Undo】【Redo】【BuildProject】【CleanandBuildProject】【RunProject】【DebugProject】【ProfileProject】等常用按钮，将鼠标指针停留在工具栏的某个按钮上，会显示该按钮功能的提示信息及快捷键。在工具栏空白处右击，可根据需要在弹出的快捷菜单中对工具栏进行定制。ApacheNetBeansIDE的主要窗口利用ApacheNetBeansIDE可以快速、方便、可视化地开发JavaGUI程序。ApacheNetBeansIDE的窗口是ApacheNetBeansIDE的重要组成部分，主要包括【Projects】【Files】【Services】【Output】【Navigator】【Palette】【Properties】【Source】等窗口，如图1-12所示，每个窗口实现不同的功能。图1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-9】认知ApacheNetBeansIDE主界面【Projects】窗口【Projects】窗口列出了当前打开的所有项目，是项目源的主入口。展开某项目节点会看到其项目组成。在ApacheNetBeansIDE中，所有的开发工作都基于项目完成。项目由一组源文件组成，还包含用来生成、运行和调试这些源文件的配置文件。【Projects】窗口可以包含一个项目，也可以包含多个项目，但同一时间只能有一个主项目，在【Projects】窗口中可以进行主项目的设置。【Projects】窗口可通过在菜单栏中选择【Window】→【Projects】命令打开，或者通过快捷键Ctrl+1打开。【Files】窗口【Files】窗口用于显示基于文件夹的项目视图，其中包括【Projects】窗口中未显示的文件及文件夹，以及支撑项目运行的配置文件。【Files】窗口可通过在菜单栏中选择【Window】→【Files】命令打开，或者通过快捷键Ctrl+2打开。【Services】窗口【Services】窗口描述了ApacheNetBeansIDE运行时资源的逻辑视图，包括Databases、Servers、MavenRepositories、Cloud、HudsonBuilders、Docker、TaskRepositories、SeleniumServer等。【Services】窗口可通过在菜单栏中选择【Window】→【Services】命令打开，或者通过快捷键Ctrl+5打开。图1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-9】认知ApacheNetBeansIDE主界面【Palette】窗口【Palette】窗口包含可添加到IDE编译器中的各种组件。对于JavaGUI程序，【Palette】窗口中的可用项包括容器、菜单、工具栏、组件等。右击【Palette】窗口或组件上的任意空白位置，都可以弹出相应的快捷菜单。无论是【Palette】窗口还是组件的快捷菜单中都包含【PaletteManage】命令，选择该命令可弹出【PaletteManage】对话框，通过该对话框可以添加、删除、组织【Palette】窗口中的组件。【Palette】窗口可以通过在菜单栏中选择【Window】→【IDETools】→【Palette】命令打开，或者通过快捷键Ctrl+Shift+8打开。从【Palette】窗口中可以直接拖曳组件到【Design】窗口中进行界面布局。程序界面布局完成后，ApacheNetBeansIDE将在【Source】窗口中自动生成所创建组件的Java源代码，并将组件与其事件进行关联操作。图1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-9】认知ApacheNetBeansIDE主界面【Properties】窗口【Properties】窗口描述了项目包含的对象及对象元素具有的属性。如果要修改属性值，则单击属性字段并直接输入新值，按【Enter】键即可。如果属性允许使用特定的值，则会出现下拉箭头，单击下拉箭头并选中值即可。如果该属性有对应的【Properties】编辑器，则会出现三个点号（…）按钮，单击该按钮即可打开【Properties】编辑器，并对属性值进行更改。【Properties】窗口可以通过在菜单栏中选择【Window】→【Properties】命令打开，或者通过快捷键Ctrl+Shift+7打开。【Source】窗口ApacheNetBeansIDE的【Source】窗口是编写Java程序代码的窗口，它提供了各种可以使编写代码更简单、快捷的功能。ApacheNetBeansIDE支持代码模板功能，借助代码模板，可以加快开发速度，积累开发经验，降低记忆成本及沟通成本。代码模板的使用很简单，只需要在源代码编辑器中输入代码模板的缩写，然后按【Tab】键或【Space】键即可生成完整的代码。代码模板功能可以帮助程序员快速查找并输入Java的类名、表达式、方法名、组件名及属性等。在输入字符后，ApacheNetBeansIDE代码编辑器将显示提示菜单，列出可能包含的类、方法、变量等。图1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任务1-3

熟悉与使用ApacheNetBeansIDE【知识1-10】熟知Java标准项目的运行方式ApacheNetBeansIDE中Java标准项目的运行方式主要有以下几种。在工具栏中单击【运行项目】按钮，开始运行项目，该方法适用于运行主项目。如果要运行的项目不是主项目，则将其设置为主项目即可。（2）在【Run】菜单中选择【RunProject】命令，开始运行项目，该方法适用于运行主项目。如果要运行的项目不是主项目，则将其设置为主项目即可。（3）在【Projects】窗口中选中要运行的文件并右击，选择【RunFile】命令，即可运行选中的文件，该方法适用于主项目和非主项目。在【Projects】窗口中选中要运行的文件并右击，选择【RunFile】命令，即可运行选中的文件，该方法适用于主项目和非主项目。在【Run】菜单中选择【RunProject】命令，开始运行项目，该方法适用于运行主项目。如果要运行的项目不是主项目，则将其设置为主项目即可。在工具栏中单击【运行项目】按钮，开始运行项目，该方法适用于运行主项目。如果要运行的项目不是主项目