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1、Java语言自学手册完全北京广播电视大学 Java语言自主学习手册 理工教学部 2010.10 Java的发展史1991.4Sun进军消费电子产品市场, 成立Green小组,开发Oak语言1992.10成立First Person公司,将Oak应用于Web,改名为Java19934 Web技术在Internet上流行1995.5Sun正式发表Java与HotJava产品1995.10 与Netscape合作1995.12 微软支持Java1996.2 Java 1.0正式出品2000.9 升级至Java 1.32001.7 升级至Java 1.41第1讲概述2Java 2 PlatformJa
2、va 2 Enterprise Edition (J2EE)包含开发基于Web的应用程序类与接口，包含servlet、JavaServerPages和Enterprise JavaBeans类等等Java体系结构应用程序Java编程语言Java类文件Java 2PlatformJava 2 Standard Edition(J2SE)包含Java类和GUI类Java运行时环境Java APIJava虚拟机Java 2 Micro Edition (J2ME)Java对电子设备提供优化的运行时环境3操作系统4Java运行环境Java运行时环境(JRE，Java Runtime Environme
3、nt ) 是Java虚拟机与核心类的组合，即Java平台Java运行环境的主要功能：加载代码：将字节码转化为本机代码，进行类的装载和符号引用的消解，由类装载器完成校验代码：由字节码校验器完成执行代码：控制代码的执行，由运行时解释器完成5Java类库API类库APIJava API是SUN提供的用Java语言开发的集合Java应用程序编程接口是预先编好的代码，组成类似主题的包Java API包括几十个包，常用的有：java.lang,java.io, java.util, , java.awt, java.applet等6Java 核心类包举例1.java.lang-包含一些Java语言的核心类
4、2.java.awt-包含了构成抽象窗口工具集(AWT)的多个类，这些类被用来构建和管理应用程序的图形用户界面(GUI)3.java.applet-包含applet运行所需的一些类-包含执行与网络相关的操作的类5.java.io-包含能提供多种输入/输出功能的类6.java.util-包含一些实用工具类7Java的语法机制Java是面向对象程序设计语言。面向对象的编程思想力图使对计算机语言中对事物的的描述与现实世界中该事物的本来面目尽可能的一致面向对象程序设计是使用类和对象将现实世界中真实的或抽象的实体在程序中建立模型81 / 50 Java的语法机制类(class)和对象(object)是面
5、向对象方法的核心概念。类是对一类事物描述，是抽象的、概念上的定义；对象是实际存在的该类事物的每个个体，因而也称实例(instance)类最重要、最基本的语法设施，类的定义与继承与C+类似，主要区别：Java不允许多重继承，多重继承必须通过接口实现Java引进了abstract 和final修饰词9直译式语言Java与C+比较JavaC+编译后产生机器码跨平台运行速度具有指针类型继承10接口是一种抽象类，其中只能出现静态常量或抽象方法定义主要目的是实现多重继承功能，避免C+在多重继承语义上的复杂性一个Java类可以实现多个接口程序包是一些相关类或接口的集合Java提供包括可重用类标准程序包，用户
6、可自定义程序包通过import 语句将程序包引入应用程序11自动内存回收Java取消了指针类型，所有动态内存请求均通过new运算符，并且得到的不是指针而是引用系统自动进行内存回收多线程语言级支持多线程，忽略操作系统多线程机制的差异，软件具有更好的可靠性和可移植性12Java的特性Sun公司的Java语言白皮书中指出Java的特性1.2.3.4.5.6.简单性面向对象分布式特征健壮性直译性结构中立性7.可移植性8.安全性9.多线程10.高性能11.动态特征Java三种核心机制Java 虚拟机(Java Virtual Machine)垃圾收集机制(Garbage collection)代码安全性
7、检测(Code Security)1314Java虚拟机(Java Virtual Machine)在一台计算机上由软件或硬件模拟的计算机Java虚拟机(JVM)读取并处理经编译过的平台无关的字节码class文件Java编译器针对Java虚拟机产生_文件，因此是独立于平台的Java_负责将Java虚拟机的代码在特定的平台上运行15Java虚拟机(JVM)Java虚拟机规范定义了：指令集寄存器集：程序计数器、栈顶指针等类文件结构堆栈：提供各种参数等垃圾收集堆内存区域：存放字节码的方法代码、符号表162 / 50 Java自动垃圾收集技术(garbage collection)不再使用的内存空间应
8、回收在C/C+等语言中，由负责回收无用内存垃圾收集在Java程序运行过程中自动进行，程序员无法精确控制和干预Java语言解除了程序员回收无用内存空间的责任。它提供一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况。并在JVM的空闲时，检查并释放那些可被释放的存储器空间17Java代码安全性检测三级代码安全检查验证：在类下载时完成，检查从哪里下载文件，是否有权限进到本机系统字节码校验：分析下载的字节码是否合乎规则跟踪监测：执行时安全管理器始终监测所执行的每步操作，检查其合法性18Java运行环境安装及配置Java开发工具集JDK(Java Development Kits) Java编译器Java运行时解释器
9、Java应用程序编程接口Java文档化化工具其它工具及资源19设置环境变量Path 外部命令搜索路径CLASSPATH类资源位置搜索路径20安装后的目录结构21Java 程序分类Java Application以main方法作为程序入口，由Java解释器加载执行Java Applet没有main方法作为程序入口，可由浏览器加载执行22简单Java应用程序(Application)举例源文件：HelloWorld.javapublic class HelloWorld public static void main(Stringargs)System.out.println(HelloWorld
10、!);23Application应用程序分析类定义(class)Java程序的基本组成部分是类public class HelloWorld主方法Java Application程序的入口是方法固定的书写格式：public static void main(Stringargs)243 / 50 Application应用程序分析源文件Java程序的源文件扩展名必须是Java程序的源文件名必须与main 方法所在相同Java源文件中包含多个类程序内容由方法体实现程序要完成的功能，方法的实现由一个个语句组成语句以作为结束标志25大小写Application应用程序分析命名如果.java 文件包含
11、一个public 类，它必需按命名如果一个类中含有main方法，它必需按命名文件名、类名大小写类个数一个源文件中有多个类，但只能有一个类其它类的个数不限26Java编译器javac.exe将.java文件编译成.class字节码文件格式javac -d 指定存放所产生类文件路径27Java解释器java.exe解释执行.class字节码文件格式java 实参表java -jar 实参表28Java Application 的运行javacHelloWorld.java功能：源文件名为HelloWorld.java，由javac编译器编译源程序，产生字节码文件(.class文件)java Hel
12、loWorld功能：字节码文件由java解释器解释执行29Java AppletApplet就是使用Java语言编写的在环境中运行Applet类存于类的子类它与Application的区别主要在于其不同Application是从其中的方法开始运行的Applet是在中运行的，必须创建一个文件，通过编写HTML语言代码告诉浏览器载入何种Applet以及如何运行30的包中，是，它可以Java Appletcode:height:width:31HelloWorld.java源程序：import java.awt.Graphics;import java.applet.Applet;public cl
13、ass HelloWorldextends Applet String hw_text;public void init hw_text= Hello World;public void paint(Graphicsg) g.drawString(hw_text, 25, 25) ;324 / 50 简单Java应用程序(Applet)举例编译源文件：javacHelloWorld.java产生字节代码：HelloWorld.classApplet 举例创建一个HTML文件：hello.html3334Java数据类型划分第2讲Java语言基础数据类型整数类型数值型(byte,short,in
14、t,long)浮点类型(float,double)基本数据类型字符型(char)逻辑型(boolean)类(class)引用数据类型接口(interface)数组复合类型3536逻辑型boolean类型适于逻辑运算，一般用于。boolean类型数据只允许取值true或false，不可以替代字符型char型数据用来表示通常意义上字符字符常量是用单引号括起来的单个字符Java字符采用占字节，因而可用编码形式表示，每个字符进制Java语言中还允许使用转义字符来将其后的字符转变为其它的含义3738整数类型Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度，而不受具体操作系统的影响，以保证Java程序的可移植
15、性类型占用存储空间1字节2字节4字节8字节表数范围-128 127 -215 215-1 -231 231-1 -263 263-1 39整数类型整型常量的三种表示形式十进制整数(如12, -345, 0)八进制整数，要求以0开头(如012,0345) 十六进制数，要求0x或0X开头(如0x12,0X345) byteshortintlongJava的整型常量默认为int型声明long型常量可以后加l 或L 405 / 50 浮点型Java浮点类型有固定的表数范围和字段长度类型floatdouble占用存储空间4字节8字节表数范围-3.403E383.403E38 -1.798E3081.79
16、8E308 浮点型Java浮点类型常量有两种表示形式十进制数形式，必须含有小数点科学记数法形式Java浮点型常量默认为double型,如要声明一个常量为float型，则需在数字后面加f或F4142Java引用类型Java语言中除8种基本数据类型以外的数据类型称为引用类型引用类型数据以的形式存在引用类型变量的值是某个对象的存储地址，而不是对象本身声明引用类型变量时，系统只为该变量分配，并未创建。43引用类型应用举例public class MyDateprivate intday = 1;private intmonth = 1;private intyear = 2000;public MyD
17、ate(intd, intm, inty) year = y;month = m;day = d; public void display System.out.println(year+ / + month + / +day); public static void main(String args) MyDatem;m = new MyDate(1, 8, 2003); 44对象的构造和初始化对象的构造和初始化1.为引用类型变量分配引用空间MyDatem; m2.创建新对象4546分配内存：new MyDate(1, 8, 2003);daymmonthyeardaymonthyearda
18、ymonthyear473.调用所属类的构造方法new Mydate(1, 8, 2003);public Mydate(inty, intm, intd) year = y;month = m;day = d; mdaymonthyear默认初始化：m显示初始化：m486 / 50 4.为引用类型变量m赋值m = new MyDate(1, 8, 2003);0x11111111默认初始化原则成员变量类型byteshortintlongcharfloatdoubleboolean所有引用类型49mdaymonthyear取值0 000Lu0000 0.0F 0.0D false null 5
19、0常量常量一经建立在程序运行的整个过程中都不会改变final标记的变量(成员变量或局部变量)即称为常量常量只能赋值一次，一般大写字符常量用引起来表示单个字符字符串常量用引起来表示一串字符51Java变量变量用于的数据按所属的数据类型划分基本数据类型变量引用数据类型变量按被声明的位置划分局部变量定义的变量成员变量定义的变量52局部变量声明和初始化Java变量使用前必须先声明和初始化(赋初值)局部变量声明语法格式DataTypevarName1=value1,varName2=value2 成员变量声明和初始化成员变量在中声明在同时创建有关的成员变量成员变量创建后系统自动对其进行初始化初始化535
20、4变量作用域局部变量的作用域就是它所在的方法或语句块在时，局部变量才被创建并，随方法(语句块)的，局部变量将被销毁成员变量依附于具有与作用域55标识符Java语言中，为各种变量、常量、方法、对象和类等起的名字称为标识符Java标识符的命名规则以字母、下划线、美元符开头后跟字母、下划线、美元符或数字Java标识符大小写敏感，长度无限制标识符在命名时，应在一定程度上反映所表示的变量、常量、方法、对象和类的意义56存在，相同的生存期和7 / 50 Java 编码惯例包名类名接口名方法名变量名常量名package date.newdateclass IOExceptioninterface Runna
21、bleaMethodaNewWordPIMAX_SIZE57关键字关键字(keyword) ：Java中一些赋以特定的含义、并用做专门用途的单词所有Java关键字都是的，true、false、null等都不是Java关键字goto和const 虽然从未使用，但也作被为Java关键字保留58Java 分隔符作用Java语句必须以分号作为结束标记Java语句中逗号分隔方法的参数和变量的说明Java语句中冒号说明语句标号Java允许用花括号将一组语句括起来，形成一个语句块(block)Java程序源代码中各组成部分之间可以插入任意数量的空格，包括换行59Java 分隔符Java语句块(block)用
22、法定义类时类体必须采用语句块形式定义方法时方法体必须采用语句块的形式定义循环语句时，循环体可以语句块的形式，采用将0多条语句集合到一起，作为一个整体进行处理语句块可以嵌套，嵌套层数无限制60Java运算符与表达式与C不同之处：Java是强类型语言，类型限制比C严格，运算符的操作对象的类型会受到更多限制Java不提供指针运算符，增加了对象操作符instanceof，字符串运算符+和零填充的右移等61算术运算符算术运算符功能+ 加-减* 乘/ 除% 取余+ 前(/后)加1-前(/后)减162逻辑运算符逻辑运算符！逻辑非& 逻辑与| 逻辑或 逻辑异或& 短路与| 短路或6364短路逻辑运算符& 第一
23、个操作数为假则不判断第二个操作数| 第一个操作数为真则不判断第二个操作数8 / 50 移位运算符位运算符位运算符功能 -取反& -按位与| -按位或 -按位异或65左移ab; 将二进制形式的a逐位右移b位，最高位空出的b位补原来的符号位无符号右移ab;将二进制形式的a逐位右移b位，最高位空出的b位补066运算符赋值运算符: = 扩展赋值运算符:+=，=，*=，/= ，/= ，%= ，&= ，|= ，= ，= ，=字符串连接运算符: + 其它运算符：?: ， ，. ，( ) ，(type)，new，instanceof(对象操作符)67扩展赋值运算符运算符+=-=*=/=%=&=|=用法举例a
24、+= ba -= ba *= ba /= ba %= ba &= ba |= ba = ba = ba = b等效的表达式a = a+ba = a-ba = a*ba = a/ba = a%ba = a&ba = a|ba = aba = aba = ab68字符串连接运算符+除用于算术加法运算外，还可用于对字符串进行连接操作inti = 300 +7;String s = hello, + world!+运算符两侧的操作数中只要有一个是字符串(String)类型，系统会自动将另一个操作数转换为字符串然后再进行连接inti = 300 +7;String s = hello, + i + 号;
25、System.out.println(s); /输出：hello, 307号69其它运算符操作符?:.(type)new格式op1 ? op2 : op3描述如op1 是true, 返回op2,否则返op3数组声明s创建op1 个元素的数组访问op1数组的索引为op2 的元素引用op1对象的成员op2方法调用强制类型转换创建对象或数组70type type op1 op1 op2 op1.op2op1(params)(type) op1new op1instanceofop1 instanceofop2如果op1 是op2的实例，则返回true强制类型转换强制类型转换形式：(type) 表达式
26、例：intx=15;float f = (float) x/2;Java对于数据类型所占用空间大小有严格规定，因此在进行数据类型转换时可能因为内存空间的改变而影响变量值转换时，尽量由所占内存空间小的转换成内存空间大的71强制类型转换对强制类型转换的限制：整型与浮点型相互转换基本类型和数组、对象等复合类型之间互相转换729 / 50 表达式表达式是符合一定语法规则的运算符和操作数的序列表达式的类型和值对表达式中操作数进行运算得到的结果称为表达式的值表达式的值的数据类型即为表达式的类型表达式的运算顺序首先应按照运算符的优先级从高到低的顺序进行优先级相同的运算符按照事先约定的结合方向进行73数组数组
27、是多个相同类型数据的有序的组合，实现对这些数据的统一管理数组属引用数据类型，数组型数据是对象(object)，数组中的每个元素相当于该对象的成员变量数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型数组要经过声明、分配存储空间、赋值后才能被使用74数组的特征1.数组中每个元素的数据类型都是相同的2.数组中的各个元素是有顺序的3.所有元素公用一个数组名4.数组名和数组下标唯一确定数组中每个元素的位置75一维数组声明一维数组的声明方式：type var; 或type var;例如：inta;int b;double d;MyDate md;Java语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的个
28、数)76数组初始化静态初始化：在定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值动态初始化：数组定义与为数组元素分配空间并赋值的操作分开进行77数组元素的默认初始化数组是类型，它的元素相当于，因此数组一经分配空间，其中的每个元素也被按照成员变量同样的方式被隐式初始化。78数组元素的引用定义并用运算符new为之分配空间后，才可以引用数组中的每个元素数组元素的引用方式arrayNameindexa0a1a2多维数组inta = 1,2,3,4,5,6,7,8,9;12a00a01345789a20a21a2280a10a11a12a13index为数组元素下标，可以是整型常量或整型表达式,如a3,bi,c
29、6*i数组元素下标从开始。79a6长度为n的数组合法下标取值范围是每个数组都有一个length属性表示数组的长度10 / 50 多维数组Java中多维数组被做为数组的数组处理Java中多维数组的声明和初始化应按从高维到低维的顺序进行Java中多维数组不必须是规则矩阵形式inttwoDim = new int4;twoDim0 = new int5;twoDim1 = new int5;inttwoDim = new int4; 8182inttwoDim = new int45;tweDim0123复制数组java.lang.System类的arraycopy方法提供了数组元素复制功能源数组i
30、ntsour = 11, 12, 13, 14, 15,16 ;目的数组intdest = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ;复制源数组中的所有元素到目的数组，从下标0的位置开始存储System.arraycopy(sour,0,dest,2,sour.length);83第3讲Java语言的结构化程序设计84Java程序结构import java.applet.Applet;import java.awt.*;public class GetSextends AppletLabel label;Java包引入语句类声明语句成员变量Init方法paint方法Java
31、程序结构Java源程序是由类定义组成的，每个程序可以定义若干个类，但是只有一个类是主类Java Application：包含main方法的类Java Applet：Applet类的子类public void initlabel1=new Label(前30个数的平方);add(label1);public void paint(Graphicsg)for (inti=0;i30;i+)intx=i%10, y=i/10;循g.drawString(String.valueOf(i+1)*(i+1),环20+30*x,50+25*y);类体8586Java程序结构Java程序中定义类使用关键字c
32、lass,每个类定义由类头定义和类体定义两部分组成类头部分用来声明类名和说明类的继承特性类体部分用来定义静态属性和方法87语句表达式语句声明语句程序流控制语句8811 / 50 表达式语句将表达式后缀以；，构成表达式语句赋值语句增量语句方法调用语句对象创建语句aValue= 8933.234; /赋值语句aValue+; /增量语句System.out.println(aValue); /方法调用语句integerObject= new Integer(4); /对象创建语句89语句块由 括起来的0个或多个语句组成可以出现在任何单个语句可以出现的位置在流程控制语句中，即使只有一条语句也最好使用
33、语句块90程序流程控制if else switch forwhiledo while分支语句分支语句实现程序流程控制的功能，即根据一定的条件有选择地执行或跳过特定的语句Java分支语句分类if-else 语句switch 语句9192if-else语句语法格式if (boolean类型表达式) 语句或语句块;if (boolean类型表达式) 语句或语句块; else if (boolean类型表达式) 语句或语句块; else 语句或语句块;switch语句语法格式switch(exp)case const1:statement1; break;case const2:statement2;
34、 break;case constN:statementN;break;default:statement_dafault;break; 9394循环语句功能在循环条件满足的情况下，反复执行特定代码循环语句分类for 循环while 循环do/while 循环循环语句的四个组成部分初始化部分循环条件部分循环体部分迭代部分95循环语句for 循环语句语法格式for (init_statement; test_exp; alter_statement)body_statement9612 / 50 while/do while 循环语句语法格式while循环：init_statementwhile
35、( test_exp)body_statement;alter_statement;特殊流程控制语句break 语句break语句用于终止某个语句块的执行 break;do while循环：init_statementdobody_statement;alter_statement;while( test_exp); break语句出现在多层嵌套的语句块中时，可以通过标签指明要终止的是哪一层语句块9798特殊流程控制语句continue 语句continue语句用于跳过某个循环语句块的一次执行continue语句出现在多层嵌套的循环语句体中时，可以通过标签指明要跳过的是哪一层循环99第4讲面向
36、对象软件开发基础100对象对象是面向对象技术的核心所在，以面向对象观点看来，所有面向对象的程序都是由对象来组成的面向对象技术中的对象就是现实世界中某个具体的物理实体在计算机逻辑中的映射和体现101类类是面向对象技术中一个非常重要的概念。简单的说，类是同种对象的集合和抽象102面向对象技术的设计思想传统程序设计思想：把现实世界中的问题抽象成计算机可以理解和处理的数据结构，即让现实世界向计算机世界靠拢对象的状态对象的状态又称为对象的属性，主要指对象内部所包含的各种信息即变量一个对象的状态是它反映于现实世界的一系列属性参数的数值(与对象有关系的数据)与其它对象的关系任一时刻的历史状态104面向对象技
37、术关键设计思想：让计算机逻辑来模拟现实世界的物理存在，即让计算机世界向现实世界靠拢10313 / 50 对象的行为对象的行为又称为对象的操作，主要表述对象的动态属性，操作的作用是设置或改变对象的状态对象的操作一般是基于对象的属性，并意图改变这些属性对象的状态也会影响对象的行为定义当其它对象发出请求时，该对象如何反应由为对象定义的一系列操作决定105对象的标识用程序中的对象名表示每一个对象都有一个唯一的标识, 即使其状态有可能与其它对象一样106对象的属性状态属性变量行为操作方法标志标识对象名面向对象软件开发面向对象的分析阶段面向对象的设计阶段实现阶段维护阶段107108面向对象程序设计方法的特
38、点抽象封装多态继承抽象科学研究的方法，去掉被研究对象中与主旨无关的次要的部分，或暂时不考虑的部分，仅仅抽取出与研究工作有关的实质性的内容加以考虑过程抽象数据抽象109110封装抽象数据类型在面向对象语言中，在数据类型的声明与操作这些数据的代码声明之间建立紧密联系，这种联系通常描述为一种抽象数据类型Java用类来实现抽象数据类型的概念利用抽象数据类型将数据和基于数据的操作封装在一起，数据被保护在抽象数据类型的内部，系统的其它部分只有通过包裹在数据外部被授权的操作，才能与这个抽象数据类型交流和交互在Java中抽象数据类型用类这种面向对象工具可理解和操纵的结构来代表，每个类都封装了相关的数据和操作保
39、证数据的完整性和安全性使用抽象数据类型提高可重用性11111214 / 50 继承存在于面向对象程序的两个类之间的一种关系，当一个类拥有另一个类的所有数据和操作时，就称这两个类之间具有继承关系被继承的类称为父类和超类继承的类称为子类一个父类可以同时拥有多个子类每个子类都唯一拥有一个直接父类113面向对象概念对象和类类把数据和对数据的操作封装在一起对象是类的实例，实际操作的是对象对象的描述静态结构共同构成组织结构对对象的生存状态全息描述114利用继承,提高代码质量,灵活性类库管理的代价领域分析的代价学习的代价利用封装,提高代码的安全性管理的代价利用多态,提高代码的可读性和设计灵活性116面向对象
40、思想的本质模拟现实，对现实系统的直接模拟越完善的模拟，越接近实际模拟建立在分析的基础上模拟建立在层次的基础上，可以层层递进通过正常和异常处理机制，完成处理流程面向对象的机制115类的概念第5讲Java面向对象编程基础类是现实世界中实体的，是封装了的复杂的抽象数据类型，类具有完整的和相对的，可以包含丰富的内涵、更好的安全性和更大的功能定义类的过程就是定义类的的过程类的属性就是类的静态属性的简称类的服务则被称为成员函数或方法类包括生命周期中的要用到的所有代码，构造方法、变量和方法的声明等类中直接声明的变量(属性)称为变量，118方法称为方法117类的语法结构修饰符 class 类名extends
41、父类 implements 接口名类成员变量声明；类构造方法声明；类方法声明；例：class TestClassString name;intage;String department;public TestClass void print( ) System.out.println(name+is+ age +at+department); 119声明类头父类名接口名修饰符访问控制符抽象类说明符最终类说明符12015 / 50 声明类体类的属性基本数据类型修饰符 变量类型变量名=变量初值;引用数据类型修饰符 类名对象名=new 类名(实参表);属性是类的特征或特性属性的值是某一特定对象的属性值在类中属性名必须是唯一的每一个类的实例都存有为这个类定义的所有属性的值121对象生命周期_对象_对象_对象122创建对象创建对象的三个步骤Employee e = newEmployee(LiSi,40,Java Department);123对象的回收垃圾收集机制：Java运行环境当确定某个对象不再被使用时，将其。一个
