java基础word讲义Word文档格式.docx
《java基础word讲义Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《java基础word讲义Word文档格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
JDK1.0是一个功能强大的软件包,可以用来开发小应用程序和多种操作系统(SunSolaris2.3,WindowsNt,Windows95,Macintosh)的应用程序。
JDK1.0很快全世界流行起来。
人们普遍认为Java是用来开发动态的、分布式的Web内容以及桌面应用程序的最好的语言。
1998年Sun推出Java2Platform,它定义了所有Java技术的概念和标准,即包扩已经实现的技术也包括尚未实现的技术;
即包扩Sun的实现也包括其它公司的实现。
目前,Java2SDK1.3是Java2Platform的最新定义。
这个定义又可以细分为三个版本:
企业版:
J2EE,用于开发重要部门和企业级应用。
微型版:
J2ME,用于开发移动电话,机顶盒,个人数字设备等。
标准版:
J2SE,用于开发普通的小应用程序和应用程序。
它是我们这门课程要讲述的内容。
1.2.Java技术的优点
Java技术取得今天这样的成就,依赖于这门技术的先进性,Java技术具有下列优点:
●简单、健壮:
许多高级语言都要由程序员进行指针运算和存储器管理。
这项工作即复杂又容易出错。
Java不需要程序员进行指针运算和存储器管理,简化了设计,减少了出错的可能性。
●面向对象:
Java是面向对象的程序设计语言。
与面向过程的语言相比,面向对象的语言更能反映人类对世界的认识和处理模式,具有良好的代码重用性。
处理复杂、庞大而且不断变化的信息系统,必须使用面向对象的程序设计语言。
●分布式:
目前,在所有软件产品中,仅供单个计算机使用的单机版软件所占的比例越来越小。
大多数软件都可以运行在网络环境中。
Java拥有一个网络协议对象库(TCP/IP,HTTP,FTP等),可以象访问当地文件一样访问Internet上的对象。
●改进的解释性:
为弥补解释语言速度较慢的不足,Java采用预编译的办法,将原程序生成字节代码,减轻运行时的解释工作。
另一方面,有些Java运行环境采用Just-In-Time(JIT)编译器将字节代码编译成机器码直接运行,这种运行环境对于重复执行的服务器端软件特别有效,可以达到C语言的速度。
●安全:
Java语言在编译时删除了指针和内存分配,在运行时检查字节代码,拒绝执行非法的内存访问,超越权限的访问等。
可以防御黑客攻击。
●与系统无关:
Java通过采用虚拟机技术真正实现了与平台无关。
Java软件是真正跨平台可移植的。
●多线程:
允许一个应用程序同时做多个任务。
●动态性:
Java允许下载代码模块,因此,当程序运行时也能动态升级。
●高性能:
经过实际的综合评测得出结论,Java是高性能的。
1.3.课程内容
本课程的主要内容包括:
●Java运行环境:
硬件、操作系统、Java自身的体系结构。
●面向对象的程序设计:
面向过程的的软件是人要求计算机完成的一串动作;
面向对象的软件体现了人对事物的分析解决过程,它不仅使软件设计更容易,而且可以使软件被广泛继承(重用)。
●Java编程语言句法。
●图形用户界面(GUI):
菜单、对话框、文本框等基本组件。
●Applet(小应用程序)。
运行于浏览器中
●线程。
可独立运行的代码段。
●高级I/O流。
用I/O流操纵数据文件、文本文件。
●网络。
通过网络互相访问。
1.4.课程目标
完成本课程的学习后,你应该能够:
-描述Java语言的主要特性、构造和句法
-编译并运行Java应用程序
-理解,并且使用在线Java技术文件
-理解面向对象的概念,并使用Java语言的面向对象特性
-理解并使用异常
-开发图形用户界面
-描述抽象窗口工具包
-从GUI输入
-理解事件处理
-开发Javaapplets
-读写文件和其它数据源
-在不使用GUI的情况下,对所有数据源执行输入输出
-理解多线程
-开发多线程Java应用程序和applets
-使用TCP/IP和UDP(用户数据报协议)开发客户端和服务器程序
第1章出发
本模块对Java编程语言做了一般性描述,包括Java虚拟机、垃圾收集(内存回收)和代码安全性等。
完成本模块的学习后,你应该能够:
-描述Java技术的组成。
-描述Java虚拟机的主要功能。
-描述内存回收是如何进行的。
-列举运行字节代码的三大步骤。
-定义Class,Package,Applets和Applications
-编写、编译并运行简单Java应用程序
2.Java技术概述
任何复杂的事物都可以分解成一些相对简单的组成部分。
Java作为一门丰富而复杂的新技术,它由下列这些技术层面组成:
∙Java编程语言:
定义变量、表达式、控制转移等基本规则。
Java编程语言是面向对象的编程语言。
可被用来创建任何常规编程语言所能创建的应用程序。
∙Java类库:
Java软件工具包(SDK)为程序员提供了几千个类,包括窗口,图形用户界面,输入/输出,联网等任何你需要的内容。
∙Java运行环境:
包括Java字节代码的加载器、校验器以及Java虚拟机。
∙Java虚拟机:
Java技术出于跨平台,可移植的考虑,没有将程序的原代码编译连接成CPU的指令序列,直接交给计算机执行。
Java技术在不同的硬件,不同的操作系统之上,定义了完全相同的支持Java程序运行的虚拟计算机。
Java原程序被编译成字节(byte)代码,在Java虚拟机上运行。
∙Java工具:
编译器,注释器(interpreter),文档生成器等工具
∙Java小应用程序:
小应用程序(Applets)是一种贮存于WWW服务器上的用Java编写的程序,它通常由浏览器下载到客户系统中,并通过支持Java运行环境的浏览器运行。
它由超文本标识语言(HTML)的Web页来调用。
∙Java应用程序:
Javaapplications是一种独立的程序,它不需要任何Web浏览器来执行。
它们是普通的应用程序;
可运行于任何具备Java运行环境的设备中。
∙其它Java程序:
JavaBean,Servlet,JSP等。
3.Java运行环境
如图1-2所示,java源程序经过编译生成字节代码。
运行时,字节代码被装入java虚拟机中,由java虚拟机“解释/编译”执行。
java虚拟机可以运行在多种硬件、操作系统平台之上。
Compilejavacjavac
javajava
canrunonmultipleplatforms
图1-2
3.1.Java虚拟机
如图1-2所示,Java虚拟机在Java运行环境中处于核心地位。
SunMicrosystem希望Java具有跨平台可移植的能力,但是,由于现有的计算机硬件和操作系统的种类繁多,任何一家公司都无力实现这样的目标。
SunMicrosystem的办法是要求所有其它计算机都满足Java的要求,都能够以同样的规范接受Java。
为此,SunMicrosystem定义了一台虚拟的Java计算机(JVM):
∙指令集(中央处理器[CPU])
∙注册集
∙类文件格式
∙栈
∙垃圾收集堆
∙存储区
所有支持Java技术的真实计算机都要实现JVM。
JVM可以用硬件方法实现,也可以用软件方法实现。
Java虚拟机隐藏了纷繁复杂的计算机硬件和操作系统,使我们只面对单一的支持Java的计算机。
当我们写好Java原程序后,使用编译器将原代码转换成JVM的指令序列(字节代码),保存在.class文件中。
执行Java程序时,JVM负责解释字节代码,将JVM的指令转换成真实的机器指令,并执行。
3.2.内存回收(垃圾收集)
应用程序需要存储器时,它会向系统申请分配存储器,应用程序不再需要的存储器应及时归还给系统。
在C,C++或其它语言中,程序员负责申请、归还存储器。
有时,这是一件很困难的事情。
因为你并不总是事先知道存储器应在何时被释放。
当在系统中没有能够被分配的存储器时,可导致程序瘫痪,这种程序被称作具有存储器漏洞。
Java编程语言解除了程序员归还存储器的责任,它提供一种系统级线程,跟踪每一块存储器的分配情况。
在Java虚拟机的空闲周期,垃圾收集线程检查并释放那些可被释放的存储器。
垃圾收集在Java技术程序的生命周期中自动进行,它解除了归还存储器的要求,并避免了存储器漏洞。
3.3.代码安全
图1-3
如图1-3所示:
Java源程序文件通过“编译”,转换成字节码。
字节码被存储在.class文件中。
构成Java软件程序的字节代码在运行时被加载、校验并在解释器中运行。
当运行applets时,字节码可被下载,然后由浏览器中的JVM进行解释。
解释器具备两种功能,一是执行字节代码,二是对底层硬件做适当调用。
在一些使用Java技术的运行环境中,部分校验过的字节码被编译成原始机器码并直接运行于硬件平台。
这就使Java软件代码能够以接近C或C++的速度运行,只是在加载时,因为要编译成原始机器码而略有延迟。
Java技术运行字节代码包含如下三大步骤:
∙加载代码-由类加载器执行
∙校验代码-由字节码校验器执行
∙执行代码-由运行时的解释器执行
为了加强代码的安全性,Java技术在类加载器和字节码校验器中设计了安全机制:
3.3.1.类加载器
类加载器为程序的执行,加载所需要的全部类。
类加载器将本地文件系统的类名空间,与来自网络源的类名空间相分离,以增加安全性。
当全部类被加载后,可执行文件的存储器格式被确定。
这时,特定的存储器地址被分配给符号引用并创建检索表格。
由于存储器格式在运行时出现,因而Java技术解释器增加了保护以防止对限制代码区的非法进入。
3.3.2.字节代码校验器
所有来源于网络的类文件都要经过字节码校验器。
字节码校验器测试:
●代码段语法格式是否正确。
●有无违反规则的非法代码
伪造指针
∙违反对象访问权限
∙试图改变对象类型。
字节码校验器对程序代码进行四遍校验,这可以保证代码符合JVM规范并且不破坏系统的完整性。
如果校验器在完成四遍校验后未返回出错信息,则下列各项要求会得到保证:
●程序代码所在的类,符合JVM规范的类文件格式
●无访问限制违例
●代码未引起操作数栈上溢或下溢
●所有操作代码的参数类型将总是正确的
●无非法数据转换发生,例如:
将整数转换为对象引用
4.HelloWorld
许多编程语言都是以一个简洁的“HelloWorld!
”程序作为入门的。
我们为学员准备了一个应用程序(HelloWorldApp),以及一个运行在浏览器中的小应用程序(HelloWorldApplet)
4.1.HelloWorldApp
1.//
2.//SampleHelloWorldapplication
3.//
4.publicclassHelloWorldApp{
5.publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
6.System.out.println("
HelloWorld!
"
);
7.}
8.}
以上程序行是在你的屏幕上打印“HelloWorld!
”所需的最少代码。
4.2.描述HelloWorldApp
1//
2//SampleHelloWorldapplication
3//
程序中的1-3行是注释行
4publicclassHelloWorldApp{
第4行声明一个叫做HelloWorldApp的类。
所有的Java程序都被包含在各种各样的类中。
类名必须与保存类的文件名(不包含后缀.java)相同,字母的大小写也要相同。
Java编译器能够根据源文件创建一个与类名(加后缀.class)相同的字节代码文件(或称类文件),它包含了公共类HelloWorldApp的编译代码。
5publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
第5行是程序执行的起始点。
Java技术解释器必须发现这一严格定义的点,否则将拒绝运行程序。
在控制台启动程序时,可以在命令行中给程序传递一些参数,这些参数将被传递给main()方法中的args。
Args是String类型的数组。
在本例题中,未使用命令行参数。
public:
描述方法main(),可以被任何程序访问,包括Java技术解释器。
static:
说明main()是属于类HelloWorldApp的函数。
为使main()在程序做其它事之前就开始运行,这一关键字是必要的。
void:
表明main()不返回任何信息。
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。
Stringargs-是一个String数组的声明,它将包含位于类名之后的命令行中的自变量。
javaHelloWorldAppargs[0]args[1]·
·
6System.out.println(“HelloWorld!
”);
第6行使用标准输出流System.out的println()方法,将字符串“HelloWorld!
”打印到标准输出上。
在这个例子中,println()方法被输入了一个字符串自变量并将其写在了标准输出流上。
7}
8}
本程序的7-8行分别是方法main()和类HelloWorldApp的下括号。
4.3.编译并运行HelloWorldApp
编译HelloWorldApp.java:
javacHelloworldApp.java
运行应用程序:
javaHelloWorldApp
得到结果:
HelloWorld
4.4.下载并安装J2SE1.4
下载J2SESDK1.4。
网址:
双击下载文件,将Java2标准版安装在X:
\Java2\JDK1.4目录下。
设置系统环境变量。
JAVA_HOME=F:
\JAVA\JDK1.3
PATH=%PATH%;
F:
\JAVA\jdk1.3\BIN;
\JAVA\sdkee1.3\BIN;
\JAVA\ANT1.3\BIN
CLASSPATH=.;
%J2EE_HOME%\lib\j2ee.jar
5.练习
5.1.探险Java错误
在本练习中,你将解决几个编译和运行时错误,这些错误是被安放在程序中的。
5.2.编辑、编译、执行TestGreeting
参考本章的例题,编辑、编译、执行TestGreeting。
6.作业
-描述Java编程语言的主要特性
-描述JVM
-描述垃圾收集是如何进行的
-列出由处理代码安全性的Java平台所执行的三个任务
-定义术语类、包、applets和application
-编写、编译并运行一个简单的Java应用程序