java基础word讲义.docx

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java基础word讲义

0.序言2

0.1.Java技术的发展2

0.2.Java技术的优点2

0.3.关于本课程2

0.4.课程内容3

0.5.课程进度4

0.6.课程目标4

模块一出发5

1.Java技术概述5

2.Java运行环境6

2.1.Java虚拟机6

2.2.内存回收（垃圾收集）6

2.3.代码安全7

3.HelloWorld8

3.1.HelloWorldApp8

3.2.描述HelloWorldApp8

3.3.编译并运行HelloWorldApp9

3.4.下载并安装J2SE1.49

4.练习10

4.1.探险Java错误10

4.2.编辑、编译、执行TestGreeting10

5.作业10

1.

序言

1.1.Java技术的发展

1991年，电视机，机顶盒，录象机的开发设计需要一种可移植、方便、高效的计算机语言。

为了满足这种需求，SunMicrosystem开发了Java。

1994年，SunMicrosystem推出了用Java编写的HotJava浏览器，它显示了Java创建动态和交互式Web页面的强大能力。

上世纪九十年代中期，SunMicrosystem推出了SunJavaDevelopmentToolkits1.0，简称JDK1.0。

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;F:

\JAVA\sdkee1.3\BIN;F:

\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