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1、JavaJava程序设计程序设计主讲教师：刘国清主讲教师：刘国清授课时间：授课时间：20102010年年9 9月月 一、课程性质和任务一、课程性质和任务 本课程是计算机专业的一门专业必修课程。本课程的任务是使学生掌握Java程序设计语言，理解面向对象的程序设计的思路和方法，培养学生的编程能力。本课程的主要知识点群包括面向对象技术、异常处理、多线程、输入输出流、图形用户界面（GUI）设计、Applet开发、网络通信以及数据库编程等。二、课程教学目标：二、课程教学目标：通过理论和实践教学，使学生掌握面向对象的程序设计语言JAVA，并培养良好的编程规范意识。1.知识教学目标:理解和掌握JAVA语言的
2、基本语法和语义，掌握标准程序和小应用程序的开发方法。2.能力教学目标:熟练使用JBuilder来开发Java程序 3.思想教育目标:学会良好的编程习惯.课程教学的具体目标课程教学的具体目标、熟练掌握Java语言的基本数据类型，运算符及表达式，控制结构，字符串的应用。、学会运用面向对象编程特点，使用抽象、封装、继承、多态编写简单的类和使用类对象编程。、掌握Java语言基础类、字符串类的应用。、掌握异常的应用方法，进行异常处理设计、掌握线程的使用方法。课程教学的具体目标课程教学的具体目标、掌握Java语言的I/O编程及应用方法。、掌握Java图形用户界面设计方法及其编程。、掌握Applet小应用程
3、序的设计方法，设计小型网络应用程序。、掌握Application应用程序的设计方法，设计小型网络应用程序。课程教学的重点和难点课程教学的重点和难点 1.面向对象的编程思路2.java编程规范3.java类库帮助文档的浏览和生成4.多维数组的初始化5.方法覆盖和方法重载6.类变量和类方法的使用7.正确地使用捕获例外和声明抛弃例外的两种 例外处理的方法。8.正确使用各种输入输出流。9.正确使用对象串行化的方法。课程教学的重点和难点课程教学的重点和难点 10.内部类匿名类在AWT中的应用。11.AWT事件处理模型。12.多线程的调度和控制。13.多线程的互斥和同步。14.Swing新的容器模型及众多
4、的组件的使用。15.Swing的新增特性。16.基于URL的网络编程（主要针对WWW资源）17.基于TCP的C/S网络编程（单客户，多客户）18.基于UDP的C/S网络编程 第1章 Java概述【教学目标】【教学目标】了解java语言产生的历史和工作原理，掌握java语言作为一门面向对象编程语言的基本编程思路，初步接触java程序的两种方式：java application和java applet，掌握java程序的结构、编程规范，学习阅读java帮助文档，并安装java开发环境和帮助文档，最后要学会编写小的java程序并生成相应的帮助文档【难【难 重重 点】点】java虚拟机无用内存自动回收
5、器java语言的特点面向对象的编程思路java编程规范java类库帮助文档的浏览和生成【讲授知识点】【讲授知识点】1、Java语言的特点2、Java虚拟机3、垃圾收集4、一个基本的Java应用程序的结构5、程序的编译和运行6、常见错误7、使用Java核心API文档1.1程序设计语言1.2 Java语言最简单的Java程序1.3最简单的Java程序1.4 Java的一个特性：write once，run anywhere主要讲授内容程序设计语言经历：程序设计语言经历：1.1 程序设计语言机器语言机器语言机器语言机器语言汇编语言汇编语言汇编语言汇编语言高级语言高级语言高级语言高级语言结构化程序设计
6、结构化程序设计结构化程序设计结构化程序设计面向对象程序设计面向对象程序设计面向对象程序设计面向对象程序设计高级语言：高级语言：1.2 Java语言Java是一种编程语言，像其他语言一样，我们可以使用它开发出各种应用程序。例如开发各种字处理软件、浏览器、E-mail客户软件、各种服务器程序、管理程序、数据库系统等。Java又是一种应用和开发环境，它提供了一整套工具和类库，以它为基础，我们可以开发和部署各种应用系统，如电子商务系统等。JavaJava语言的基本概念语言的基本概念Java语言语言=面向对象的程序设计语言面向对象的程序设计语言+与机器无关的二进制格式的类文件与机器无关的二进制格式的类文
7、件+JavaJava虚拟机（用来执行类文件）虚拟机（用来执行类文件）+完整的软件程序包（跨平台的完整的软件程序包（跨平台的APIAPI和库）和库）Java Java的诞生的诞生Java语言是由语言是由Sun公司于公司于1995年年5月月23日正式推出的面向对象的程序设日正式推出的面向对象的程序设计语言，集安全性、简单性、易用计语言，集安全性、简单性、易用性和平台无关性于一身，适合网络性和平台无关性于一身，适合网络环境下编程使用。环境下编程使用。JavaJava语言的特点语言的特点n简单性简单性n面向对象面向对象n安全性安全性n平台无关平台无关n多线程多线程n网络功能网络功能n执行效率执行效率J
8、avaJava源程序源程序源程序源程序编译器编译器编译器编译器字节码文件字节码文件字节码文件字节码文件.class.classWindowsWindows操作环境操作环境操作环境操作环境UnixUnix操作环境操作环境操作环境操作环境JVMJVMJVMJVMJVMJVMMacMac操作环境操作环境操作环境操作环境垃圾收集垃圾收集 在在Java中，程序员不必亲自释放内存，它提中，程序员不必亲自释放内存，它提供了后台系统级线程，记录每次内存分配的供了后台系统级线程，记录每次内存分配的情况，并统计每个内存指针的引用次数。情况，并统计每个内存指针的引用次数。在在JavaJava虚拟机运行时环境闲置时，
9、垃圾收集虚拟机运行时环境闲置时，垃圾收集线程将检查是否存在引用次数为线程将检查是否存在引用次数为0 0的内存指针；的内存指针；如果有的话，则垃圾收集线程把该内存如果有的话，则垃圾收集线程把该内存“标标记记”为为“清除清除”（释放）。（释放）。Java与C/C+的主要区别1.跨平台：跨平台：1.C/C+语言编译为机器码；语言编译为机器码；Java语言编译为字语言编译为字节码，通过节码，通过JVM编译为机器码编译为机器码2.废除指针：废除指针：C/C+语言有指针类型；语言有指针类型；Java语言没有指针类型语言没有指针类型3.继承：继承：3.C+允许多继承；允许多继承；Java语言仅允许单继承语言
10、仅允许单继承4.速度：速度：C/C+运行速度快；运行速度快；Java运行速度慢运行速度慢Java虚拟机虚拟机JavaJava虚虚拟拟机机（Java Java virtual virtual machinemachine，JVMJVM）是是运运行行Java Java 程程序序必必不不可可少少的的机机制制。JVMJVM是是编编译译后后的的Java Java 程程序序和和硬硬件件系系统统之之间间的的接接口口，程程序序员员可可以以把把JVMJVM看看作作一一个个虚虚拟拟的的处处理理器器。它它不不仅仅解解释释执执行行编编译译后后的的JavaJava指指令令，而而且且还还进进行行安安全全检检查查。它它是是
11、JavaJava程程序序能能在在多多平平台台间间进进行行无无缝缝移移植植的的可可靠靠保保证证，同时也是同时也是Java Java 程序的安全检验引擎。程序的安全检验引擎。JavaJava虚拟机虚拟机JVM的具体实现包括：指令集（等价于CPU的指令集）寄存器组类文件格式栈垃圾收集堆内存区JavaJava虚拟机虚拟机JVM的代码格式为压缩的字节码，因而效率较高。JVM的实现叫做Java运行时系统，简称为运行时。Java平 台 由 Java应 用 编 程 接 口（Application Programming Interface，简 称 API）和 Java虚 拟 机（Java virtual ma
12、chine，简称JVM）构成。Java应用编程接口是已编译的可在我们的程序中使用的代码库。它们使我们能够添加现成的可定制的功能，以节约编程时间。般认为，Java虚拟机是建立在实际的处理器基础上的假想的计算机。Java虚拟机规范为Java虚拟机（JVM）作了如下定义：在真实机器中用软件模拟实现的一种想象机器。Java虚拟机代码被存储在.class文件中；每个文件都包含最多一个public类。Java虚拟机规范为不同的硬件平台提供了一种编译Java技术代码的规范，该规范使Java软件独立于平台，因为编译是针对作为虚拟机的“一般机器”而做，这个“一般机器”可用软件模拟并运行于各种现存的计算机系统，也
13、可用硬件来实现。Java程序并不是在本机操作系统上直接运行，而是通过Java虚拟机向本机操作系统进行解释来运行。这就是说，任何安装有Java虚拟机的计算机系统都可以运行Java程序，而不论最初开发应用程序的是何种计算机系统。1.2 最简单的Java程序1.2.1 环境设置1.2.2 编写源程序1.2.3 编译1.2.4 运行1.2.5 程序分析1.2.1环境设置 只要一台普通的PC机，安装完毕Windows 95/98/Me/NT/2000中的一种操作系统，再安装好Java开发工具集JDK（(Java Developers Kits）即可开发Java程序了。除了Windows系列的操作系统外，
14、针对其他常用的操作系统也可下载到合适的JDK。JDK在很多光盘上都可以得到，也可从下载。以Windows系统为例，JDK的安装过程如下：Windows下，直接运行exe文件，安装到一个目录，例如将其安装到C：jdk1.5目录下面。安装完毕后查看该目录内容应具有：C:jdk1.5dir其中lib目录下面保存的是库文件，classes目录下面保存的是Java类库，bin目录是一些执行文件和动态连接库文件，demo目录下是一些Applet的实例。JDKJDK的安装的安装过程如下：从桌面上选择“控制面板”系统高级环境变量，在其中选择path选项；点击编辑，在变量值中输入C:JDK1.5BIN，然后选择
15、确定。或者直接修改自动批处理文件Autoexec.bat，利用任何编辑器编辑该文件，然后在其中加入如下的设置语句：set path=C:JDK1.5BIN;%path%set classpath=C:JDK1.5libtools.jar；.；C:JDK1.5libdt.jar；%classpath%在配置完成后，要重新启动计算机，环境变量才能生效。配置环境变量配置环境变量1.2.2编写源程序例 1-1/简单的应用程序简单的应用程序First public class First public static void main(String args)System.out.println(“Th
16、is is my first program!”);将这段程序以普通文本格式保存到文件名为First.java的文件中（文件名必须和程序首行public class后的名称相同，若名称有大小写，文件名也必须和其一致）。1.2.3字节码的编译生成 程序必需转换为Java虚拟机能够理解的形式，这样，任何安装有Java虚拟机的计算机就可以解释并运行该程序。编译Java程序是指：提取程序文件中程序员可读的文本（亦称源代码）并把它转换成字节码，字节码是提供给Java虚拟机的与平台无关的指令。Java编译器是通过外壳操作系统中的命令行进行调用的，下面对该程序进行编译：在Windows下打开一个DOS窗口，
17、进入保存First.java的目录。执行命令行调用命令：javac First.java该命令的功能是编译源程序。执行完毕后，可以看到当前目录下已经有了一个编译后的文件：First.class。编译时常见错误有：显示“Bad command or file name”。如果程序本身有语法错误，编译将失败，并指出错误位置。1.2.4字节码的解释与运行利用JDK工具包中提供的java解释器java.exe程序可以运行编译后生成的.class后缀的文件，在Windows下打开一个DOS窗口，进入保存First.java的目录。执行：java First此命令行中文件名称不须附上扩展名“.class”
18、，因为解释器本身会自行加入。屏幕上将显示：This is my first program运行时常见错误有：Exception in thread main:First，文件没有找到。检查当前目录下确实有出错提示最后显示的文件名:First.class。并检查大小写是否完全一致。1.2.5程序分析 public class First 这是固定用法，它给程序起了一个名字“First”，“public class”是Java中关键字，不能改变，但public可省略。public static void main(String args)这是固定用法，程序在执行时总是找到这一句，由此开始向下执行。
19、其中可以变化的部分是“args”，我们可以按照自己的习惯给它起名称。System.out.println(This is my first program);这是Java中的打印语句，可以在屏幕上显示一串信息，可以变化的部分是其中引号内的内容，可以换成想显示的任何内容。在一个Java Application应用程序中，一定要有一个类包含main方法。而在本范例中，首先用保留字class来声明一个新的类，其类名为First，它是一个公共类public。整个类定义由大括号括起来。在该类中定义了一个main方法，这个方法共有三个修饰语，其意义分别如下：（1）public：表示这个类的main方法可以
20、被所有的对象使用。（2）static：指明该方法是一个类方法，它可以通过类名直接调用，表示main是属于这个类所使用的方法，我们将之称为“静态方法”。（3）void：表示main方法执行后不会传回任何值。这一点是重要的，因为Java编程语言要进行谨慎的类型检查，包括检查调用的方法确实返回了这些方法所声明的类型。对于一个应用程序来说，main方法是必需的，而且必须按照如上的格式来定义。Java解释器在没有生成任何实例的情况下，以main作为入口来执行程序。Java程序中可以定义多个类，每个类中可以定义多个方法，但是最多只能有一个公共类，main方法也只能有一个，作为程序的入口。main方法定义中
21、，括号中的String args是传递给main方法的参数，参数名为args，它是String类的一个实例。参数可以为0个或多个，每个参数用“类名 参数名”来指定，多个参数间用逗号分隔。对于本程序，还有以下值得注意的地方：（1）在main方法中，只有一条语句：(This is my first program);它用来实现字符串的输出，这条语句实现与C语言中的printf语句相同的功能。这里实际上是利用Java应用编程接口（API）向控制台打印输出一行文字。API中已经有了可以使用的控制台打印功能，我们只需要提供要打印的文字。这行程序所做的事是使用由System类的out成员引用的PrintS
22、tream类的out对象的println方法，将字串 This is my first program 打印到标准输出上。（2）语句 (This is my first program);的最后有一个分号；，在Java编程语言中，一个“；”代表一个语句的结束。例如语句 totals=a+b+c+d+e+f+g；与语句 total=a+b+c+d+e+f+g；是等价的。（3）在程序中出现了大括号（“”和“”），它们是成对出现的，以 为边界的语句集合称为一个块（block）。语句块可被嵌套，在本例中，First类是一个语句块；First类由main方法构成，main这个方法也是一个语句块，它是一个
23、独立单元，单元本身又作为类First块中一部分。（4）为了增强程序的可读性，在程序中有多处空格，这不影响程序的执行。Java程序中允许任意多的空白。（5）在本程序中第一行“/”后的内容为注释，进行编译时，这一行的从“/”开始的所有内容会被忽略。Java里有三种类型的注释。第一种是传统的、C语言风格的注释，是从C+继承而来的。这些注释用一个“/*”起头，随后是注释内容，并可跨越多行，最后用一个“*/”结束；第二种类型的注释也起源于C+，这种注释叫作“单行注释”，以一个“/”起头，表示这一行的从“/”开始的所有内容都是注释，这种类型的注释更常用，因为它书写时更方便。（6）程序名为First.jav
24、a，和公共类的类名相同（包括大小写都一致，唯一不同的地方就是程序名有扩展名.java而类名没有扩展名），这是因为Java解释器要求公共类必须放在与其同名的文件中。使用集成开发环境 毫无疑问，使用集成开发环境有很多的优点，无论是在调试程序的过程中，还是编译运行程序都方便很多，所以一般的程序员都会选择一个集成开发环境来开发程序。著名的Java集成开发环境有IBM公司的Visual Age For Java、Microsoft公司的VJ+、Borland公司JBuilder等。对于初学者而言，集成开发环境的界面不能太复杂。适合于初学者学习的，应该是界面简单一些，最好是不需要对开发环境做很多的设置的软
25、件。常见错误常见错误 编译时错误编译时错误 1.错错误误提提示示内内容容：javac:Command not found解解释释：包包含含javac编编译译器器的的路路径径变变量量设设置置不不正确。正确。常见错误常见错误 2.错误提示内容：错误提示内容：First.java:3:Method printl)not found in class java.io.PrintStream.System.out.printl(“my fisrt java program”);解释：解释：键入的方法名键入的方法名printl不正确，方法不正确，方法println()的名字被写成的名字被写成printl。
26、编译时错误编译时错误常见错误常见错误编译时错误编译时错误3.错误提示内容：错误提示内容：First.java:1:Public class First must be defined in a file called“First.java”.public class First解解释释：文文件件First.java中中定定义义的的公公有有类类First的的名字和文件名不匹配。名字和文件名不匹配。常见错误常见错误运行时错误运行时错误 1.1.错误提示内容：错误提示内容：Cant find class First解解释释：（当当键键入入java First时时发发生生该该错错误误。）系系统统找找不
27、不到到名名为为FirstFirst的的类类文文件。件。常见错误常见错误运行时错误运行时错误2.2.错误提示内容：错误提示内容：In class First:main must be public and static解释：如果解释：如果main()方法的左侧缺少方法的左侧缺少staticstatic或或public，会发生这个错误。，会发生这个错误。常见错误常见错误 运行时错误运行时错误3.3.文件中含有的类个数错误文件中含有的类个数错误解释：按照解释：按照JavaJava规则，在一个源文件中最多规则，在一个源文件中最多只能定义一个公有类，否则会发生运行时错只能定义一个公有类，否则会发生运行时
28、错误。如果一个应用系统中有多个公有类，则误。如果一个应用系统中有多个公有类，则要把它们分别放在各自不同的文件中。文件要把它们分别放在各自不同的文件中。文件中非公有类的个数不限。中非公有类的个数不限。常见错误常见错误4.4.层次错误层次错误解释：一个解释：一个.java.java源文件可以含有三个源文件可以含有三个“顶层顶层”元素，这三个元素是：元素，这三个元素是：1)1)一个包说明，即一个包说明，即packagepackage语句，包说语句，包说明是可选的。明是可选的。2)2)任意多个引入语句，即任意多个引入语句，即importimport语句。语句。3)3)类和接口说明。类和接口说明。运行时
29、错误运行时错误更多错误说明使用使用Java核心核心API文档文档Java核心核心API文档页面如下图：文档页面如下图：使用使用Java核心核心API文档文档在在各各种种Java的的API中中，程程序序员员使使用用最最多多的的是是JavaJava核心核心APIAPI。核核心心APIAPI文文档档是是按按层层设设计计的的，以以主主页页方方式式提提供供给给用用户户。类类文文档档中中主主要要包包括括：类类层层次次结结构构、类类及及其其一一般般目目的的的的说说明明、成成员员变变量量表表、构构造造函函数表数表、方法表方法表、变量详细说明表变量详细说明表使用使用Java核心核心API文档文档类类文文档档中中还还包包括括每每一一个个变变量量使使用用目目的的的的详详细细描描述述、构构造造方方法法的的详详细细说说明明及及进进一一步步的的描描述述、方方法法的的详详细细说说明明及及进进一一步步的的描述描述。1.3 Java的一个特性：write once,run anywhereu Javau C作业：作业：P12 4.5.