Java語言程序設(shè)計第01章

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1、,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第,1,章,Java,語言概述,Java,語言是由,Sun,公司于,1995,年推出的一種新的編程語言，它是一種跨平臺、適合于分布式計算環(huán)境的純面向?qū)ο笳Z言。,Java,語言及其擴(kuò)展正在逐步成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)范，掀起了自,PC,機(jī)以來的又一次技術(shù)革命。本章主要介紹,Java,語言的起源、特點、簡單示例等。,1.1 Java,語言的起源和發(fā)展,1.2,面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,1.3 Java,語言的特點,1.4 Java,程序的運(yùn)行,Return,1.1 Java,語言的起源和發(fā)展,1.1.1,幾種典型語言的發(fā)

2、展歷程,1.1.2,Java,語言的起源,1.1.3,Java,語言的發(fā)展,Return,一般認(rèn)為，,B,語言導(dǎo)致了,C,語言的誕生、,C,語言演變出,C+,語言，而,Java,語言則明顯帶有,C+,語言的特征。本節(jié)將對,Java,語言的起源和發(fā)展作簡要介紹。,1.1.1,幾種典型語言的發(fā)展歷程,Return,Java,總是和,C+,聯(lián)系在一起，而,C+,則是從,C,語言派生而來的，所以,Java,語言繼承了這兩種語言的大部分特性。,Java,的語法是從,C,繼承的，,Java,許多面向?qū)ο筇匦远际艿?C+,的影響。事實上，,Java,中幾個自定義的特性都來自于或可以追溯到它的這些前驅(qū)語言。略

3、有不同的是，,Java,語言完全面向?qū)ο?，從而摒棄了二者的不足之處?Java,語言的誕生與過去約30年中計算機(jī)語言的不斷改進(jìn)和發(fā)展密切相關(guān)?；谶@些原因，下面我們將簡要介紹一下這個發(fā)展歷程。,1,現(xiàn)代編程語言的誕生：,C,語言,2,對編程方法的新需要：,C+,語言,3,時機(jī)的到來：,Java,語言的出現(xiàn),1.1.2 Java,語言的起源,Return,Java,是由,James Gosling、Patrick,Naughton,、Chris,Warth,、Ed Frank,以及,Mike Sheridan,等人于1991年在,Sun Microsystems,公司設(shè)計出來的，開發(fā)第一個版本花

4、了18個月時間。該語言最初名叫“,Oak”，,后來發(fā)現(xiàn)“,Oak”,已經(jīng)是,Sun,公司另外一種語言的注冊商標(biāo)，于1995年更名為“,Java”，,即太平洋上一個盛產(chǎn)咖啡的島嶼的名字。從1992 的秋天,Oak,問世，到1995春天公開發(fā)布,Java,語言，許多人都對,Java,的設(shè)計和改進(jìn)做出了貢獻(xiàn)。,1.1.3 Java,語言的發(fā)展,Return,自從于1995年被正式推出之后，,Java,語言就以其獨特的優(yōu)勢迅猛發(fā)展，經(jīng)過短短8、9年時間，成為迄今為止最為優(yōu)秀的面向?qū)ο笳Z言。,Java,也從當(dāng)初的一種語言而逐漸形成一種產(chǎn)業(yè)，基于,Java,語言的,J2EE,架構(gòu)已成為微軟.,NET,平臺

5、的強(qiáng)大競爭對手。,當(dāng)初，,Java,語言最初的發(fā)布不亞于一場革命，但是它并不標(biāo)志著,Java,快速革新時代的結(jié)束。,在,Java 1.0,發(fā)布后不久，,Java,的設(shè)計者就已經(jīng)制定出了,Java 1.1、Java 1.2、Java 1.3、Java 1.4、Java 2、Java 2.1.4,版。,1.2,面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,1.2.1,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的提出,1.2.2,面向?qū)ο蟮木幊趟枷?1.2.3,面向?qū)ο缶幊痰幕驹瓌t,Return,面向?qū)ο蟮木幊趟枷胗蓙硪丫?，但真正意義上的純面向?qū)ο缶幊陶Z言目前只有,Java。,本節(jié)將結(jié)合幾種高級語言對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想進(jìn)行簡要介紹。,1.2.1,面向

6、對象技術(shù)的提出,Return,我們知道，所有的計算機(jī)程序均由兩類元素組成：代碼和數(shù)據(jù)。如何實現(xiàn)這兩類元素的有效結(jié)合而形成可運(yùn)行的程序，是多年來程序設(shè)計人員所探索的問題。最初，程序的構(gòu)筑一般圍繞“正在發(fā)生什么”而編寫代碼，這種方法被稱為面向過程的編程。使用這種方法編寫的程序都具有線性執(zhí)行的特點。面向過程的編程模型可認(rèn)為是代碼作用于數(shù)據(jù)，像,Pascal、C,這樣的過程式語言采用此模型是相當(dāng)成功的。然而，使用面向過程的方法對小程序的編寫可能是比較有效的，但當(dāng)程序變得非常大且更為復(fù)雜時，就會出現(xiàn)種種問題，直至失去對代碼的有效控制。由此對軟件工程中的編程方法問題提出了新的要求。,為了管理不斷增加的復(fù)雜

7、性，另外一種編程方式被提了出來，即面向?qū)ο蟮木幊蹋?OOP，Object-Oriented Programming）。,這種編程方式圍繞“誰將受到影響”進(jìn)行，即以代碼的相關(guān)數(shù)據(jù)為核心點進(jìn)行程序編寫。面向?qū)ο蟮木幊讨塾谒臄?shù)據(jù)（即對象）和為此數(shù)據(jù)嚴(yán)格定義的接口來組織程序，程序?qū)嶋H上是用數(shù)據(jù)控制對代碼的訪問。這種方式的最大特點是代碼與其相關(guān)數(shù)據(jù)被分離開來進(jìn)行處理，有利于程序規(guī)模的擴(kuò)大，而程序的可維護(hù)性得到增強(qiáng)。,1.2.2,面向?qū)ο蟮木幊趟枷?Return,前面提到的面向過程程序，它遵循面向過程的問題求解方法，其中心思想是用計算機(jī)能夠理解的邏輯來描述和表達(dá)待解決的問題及其具體的解決流程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

8、和算法是面向過程問題求解的核心所在。而面向?qū)ο蠹夹g(shù)則代表了一種全新的程序設(shè)計思路，其觀察、表述、處理問題的方法，與傳統(tǒng)的面向過程的編程方法不同。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計和問題求解力求符合人們?nèi)粘Ｗ匀坏乃季S習(xí)慣，盡量分解、降低問題的難度和復(fù)雜性，從而提高整個求解過程的可監(jiān)測性、可控制性和可維護(hù)性，以此達(dá)到以較小代價和較高效率獲得較滿意效果之目的。,面向?qū)ο缶幊桃粋€實質(zhì)性的要素是抽象。,1.2.3,面向?qū)ο缶幊痰幕驹瓌t,1,封裝性,封裝（,Encapsulation,）,是將代碼及其處理的數(shù)據(jù)綁定在一起的一種編程機(jī)制，該機(jī)制保證了程序和數(shù)據(jù)都不受外部干擾且不被誤用。一個對象的基本要素包括屬性和作用在屬

9、性上的操作（方法或事件）。對象的使用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)抽象，它將一組數(shù)據(jù)和對這組數(shù)據(jù)的操作結(jié)合成一個內(nèi)在的整體，不允許外界對這組數(shù)據(jù)任意進(jìn)行訪問，這里就用到了封裝的原理。封裝的目的是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)隱藏和數(shù)據(jù)保護(hù)，為對象提供一個對外操作的接口，外界只能從對象所提供的操作接口來認(rèn)識和操作該對象。,一般說來，面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)至少需具備三大特性：封裝性、繼承性、多態(tài)性。將封裝、繼承、多態(tài)（包括重載）等面向?qū)ο蠓椒☉?yīng)用于程序的開發(fā)工具和開發(fā)過程中，不僅可以加快開發(fā)的速度，還可極大地增強(qiáng)程序的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，提高代碼重用率。因此，在面向?qū)ο缶幊踢^程中需要遵循這三項原則。下面對它們分別作簡要介紹。,2.,繼承性,繼

10、承（,Inheritance）,是一個對象獲得另一個對象的屬性的過程。繼承很重要，因為它支持了層級分類的思想。眾所周知，大多數(shù)事物均可按層級（即從上到下、從高到低）分類管理。顯然，如果不使用層級的概念，在進(jìn)行描述時，我們就不得不分別定義每個事物的所有屬性。使用了繼承，一個對象就只需定義使它在所屬類中獨一無二的屬性即可，因為它可以從它的父類那里繼承其他所有的通用屬性。所以，完全可以這樣說，正是繼承機(jī)制使一個對象成為一個更具通用性的類的一個特定實例成為可能。,繼承是現(xiàn)實生活中一個非常容易理解的概念。在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法中，引入繼承機(jī)制的目的在于：其一，避免可公用代碼的重復(fù)開發(fā)，減少數(shù)據(jù)冗余；其

11、二，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的一致性，盡量降低模塊間的耦合程度。,3,多態(tài)性,多態(tài)（,Polymorphism）,來自于希臘語，表示“多種形態(tài)”，即允許一個接口被多個同類動作所使用的特征，具體使用哪個動作與應(yīng)用場合有關(guān)。所謂多態(tài)性就是當(dāng)不同的對象收到相同的消息時，產(chǎn)生不同動作的特性。這里所說的消息可以理解為方法或事件。通俗地講，多態(tài)性就是使用一個名稱來定義不同的方法，這些方法執(zhí)行類似的但又不同的操作，即以相同的接口來訪問功能不同的函數(shù)，從而實現(xiàn)“一個接口，多種方法”。,Return,4多態(tài)性、封裝性與繼承性的相互作用,如果使用得當(dāng)，在由多態(tài)性、封裝性和繼承性共同組成的編程環(huán)境中可以寫出比面向過程模型環(huán)境更健壯

12、、擴(kuò)展性更好的程序。精心設(shè)計的類層級結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)代碼可重用性的基礎(chǔ)；封裝可以使你在不破壞依賴于類公共接口的代碼基礎(chǔ)上對程序進(jìn)行升級遷移；而多態(tài)性則有助于編寫清晰、易懂、易讀、易修改的程序。,1.3 Java,語言的特點,1.3.1,語言特點概述,1.3.2,Java,語言的具體特點,1.3.3,Java,和,C/C+,的比較,Return,作為當(dāng)前一種被廣泛使用的面向?qū)ο缶幊陶Z言，,Java,具有多方面的特點。如果與其他眾多的編程語言作一下比較，會發(fā)現(xiàn)這些特點正是,Java,語言之所以如此風(fēng)靡的原因所在。雖然,Java,在某些方面（例如資源耗費(fèi)）也存在一些不足，但這絲毫不影響,Java,作為目前

13、最優(yōu)秀面向?qū)ο缶幊陶Z言的地位。,1.3.1,語言特點概述,1,Java,的靈魂：字節(jié)碼,2,Java,的內(nèi)涵：豐富的類庫,Return,Java,是一種被廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)編程語言，這是一種新的計算概念。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的編程語言最需要解決的是可移植性和安全性問題。以字節(jié)方式進(jìn)行編碼，使得程序不受運(yùn)行平臺和環(huán)境的限制成為可能。,Java,語言還提供了豐富的類庫，使程序設(shè)計人員可以很方便地調(diào)用相關(guān)類建立起自己的系統(tǒng)。主要表現(xiàn)在：,1.3.2 Java,語言的具體特點,1.簡單性,2.面向?qū)ο?3.分布性,4,.,魯棒性,5,.可移植性,Return,Java,作為一種高級程序設(shè)計語言，它除具有面向?qū)ο蟆⒕?/p>

14、寫簡單、脫離機(jī)器結(jié)構(gòu)、具有分布性、魯棒性、可移植性、安全性特點外，并且提供了并發(fā)機(jī)制，解釋執(zhí)行具有很高的性能。同時，還具有動態(tài)性特點。主要表現(xiàn)在：,6.安全性,7,.,結(jié)構(gòu)中立,8,.高性能,9.多線程,10,.,動態(tài)性,1.3.3 Java,和,C/C+,的比較,Return,對于變量聲明、參數(shù)傳遞、操作符、流控制等，,Java,使用了和,C/C+,相同的風(fēng)格，這使得熟悉,C/C+,的程序員能很方便地進(jìn)行編程語言切換。同時，,Java,實現(xiàn)并加強(qiáng)了其簡單、魯棒、安全等特性，也摒棄了,C,和,C+,中許多不合理的地方。主要表現(xiàn)在：,1.頭文件,2.全局變量,3.指針,4,.,內(nèi)存管理,5,.數(shù)

15、據(jù)類型支持,6,.,類型轉(zhuǎn)換,7,.結(jié)構(gòu)和聯(lián)合,8.,預(yù)處理,1.4,Java,程序的運(yùn)行,1.4.1,Java,運(yùn)行環(huán)境的安裝與配置,1.4.2,第一個,Java,程序,1.4.3,兩種類型的,Java,程序,1.4.4,Java,環(huán)境的有關(guān)工具,1.4.5,Java,程序的編寫開發(fā)工具,Return,由于,Java,是采用,Java,虛擬機(jī)進(jìn)行解釋執(zhí)行的編程語言，它需要一定的軟件支撐環(huán)境才能夠運(yùn)行起來。本節(jié)將先介紹,Java,的運(yùn)行環(huán)境，然后介紹,Java,程序的編寫。,1.4.1,Java,運(yùn)行環(huán)境的安裝與配置,Return,編寫并運(yùn)行,Java,程序，需要,Java,開發(fā)工具包（,JD

16、K，Java Development Kit）,的支持。因此在編寫自己的第一個,Java,程序前，讀者需要先在自己的機(jī)器上安裝,JDK。,到目前為止，,JDK,的發(fā)展經(jīng)歷了,JDK 1.0、JDK 1.1、JDK 1.2、JDK 1.3、JDK 1.4,等幾個版本。,1.4.2,第一個,Java,程序,說明：,保留字,class,來聲明一個新的類，其類名為,HelloWorldApp,，,它是一個公共類（,public,）。,整個類定義由大括號對,括起來。在該類中，定義了一個,main(),方法，其中,public,表示訪問權(quán)限，指明所有的類都可以使用這一方法；,static,指明該方法是一個類方法，它可以通過類名直接調(diào)用；,void,則指明,main(),方法不返回任何值。對于一個應(yīng)用程序來說，,main(),方法是必需的，而且必須按照如上的格式來定義。,Java,解釋器在沒有生成任何實例的情況下，以,main(),作為入口來執(zhí)行程序。,Java,程序中可以定義多個類，每個類中可以定義多個方法，但是最多只有一個公共類，,main(),方法也只能有一個，作為程序的入口。在,main()