《面向对象程序设计（JAVA）》.doc

Java程序设计实验指导书华中师范大学信息技术系二00九年五月项目一 Java语言基础3项目二 Java面向对象程序设计13项目三 Java高级编程23项目四 综合型Java程序设计与开发 （一）41项目五 综合型Java程序设计与开发 （二）42附录一：实验报告要求43附录二：实验成绩评分办法44项目一 Java语言基础一、实验学习目标1熟悉Java开发环境2了解和掌握Java的基本数据类型和基本运算3掌握Java语言的条件控制语句，循环语句以及转向语句。4理解和掌握数组的基本内容（包括数组声明，初始化，复制等）。5掌握多维数组的定义和使用。二、实验设备PC三、实验内容1配置JDK运行路径并编译运行第一个Java应用程序。2. 通过求最大值，算术运算，位移运算等小程序体会Java的基本数据类型和基本运算。 3通过成绩等级判定，九九乘法表等小程序体会Java语言的条件控制语句，循环语句以及转向语句 。4编写程序实现通过键盘输入10个数字并对这些数字进行排序，然后以从小到大的顺序输出。5编写程序实现两个矩阵相乘。四、实验原理 JDK（Java Development Toolkit）是Sun公司开发的Java开发工具包，它是一个简单的命令行工具，主要包括软件库、编译Java源代码的编译器、运行Java字节码的解释器，以及测试Java Applet的Applet阅读器，还有其他一些有用的工具。JDK主要是通过DOS命令行，在DOS环境下进行Java程序的编译和运行。常用的JDK工具包括javac、java、javadoc、appletviewer、jar、jdb、javah、javap、extcheck命令。要了解它们的具体语法描述，可以在设置好JDK路径后，在DOS环境下直接输入相关“工具名称”按回车，就能够看到每种工具的具体使用语法。五、实验步骤1安装好JDK 5.0后，如果想在系统的任意目录下编译和运行编写好的Java程序，需要先设置环境变量。本实验将在Windows系统下的环境变量中设置JDK运行路径（ 以使用安装程序的默认路径：C:Program FilesJava jdk1.5.0_06为例）。（1）鼠标右键单击“我的电脑”，选择“属性”，在弹出对话框中选择“高级”下的“环境变量”,如图1.1所示。（2）在“系统变量”中选择Path，单击“编辑”按钮，如图1.2所示，在弹出对话框中的“变量值”文本框中添加;C:Program FilesJavajdk1.5.0_06bin （如果前一个变量值后已有“;”则将路径信息加入即可），单击“确定”按钮，如图1.3所示。图1.1图1.2图1.3 （3）在“环境变量”对话框中单击“新建”按钮，如图1.4所示，在弹出对话框中的“变量名”后输入java_home,“变量值”后输入C:Program FilesJavajdk1.5.0_06，单击“确定”按钮，如图1.5所示。图1.4（4）在“环境变量”下单击“新建”按钮，在弹出对话框中的“变量名”后输入classpath，在“变量值”后输入C:Program FilesJavajdk1.5.0_06libtools.jar;C:Program FilesJava jdk1.5.0_06jrelibrt.jar; .;，单击“确定”按钮，如图1.6所示。 图1.5 图1.6 至此环境变量设置完毕， 可以通过在DOS环境下直接键入javac命令按回车来检查环境变量设置是否成功，如果设置成功则可看到如图1.7所示结果。图1.7在以后需要通过DOS命令直接编译和执行Java程序时，只需进入Java程序所在的存放目录，通过javac和Java命令编译和执行相应程序。（5） 设置好JDK 5.0的路径后，使用任意文本编辑器编写第一个Java程序，程序源代码如图1.8所示。将文件保存成以HelloWorld.java为文件名的文件。使用DOS命令进入HelloWorld.java文件所存放的目录（如：D:Example），使用javac命令编译该应用程序，通过编译后在该文件夹中会生成一个名为HelloWorld.class的class文件，该class文件包含程序的字节码（Java字节码中包含的是Java解释程序将要执行的指令码），使用Java命令执行该class文件，将运行结果截图写入实验报告。命令格式如下所示：D:Examplejavac HelloWorld.javaD:Examplejava HelloWorld 图1.82阅读并分析程序Example1.java，程序源代码如图1.9所示。请写出分析的结果。然后新建Example1.java文件，将程序输入并保存。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序，看运行结果是否与之前的分析一致。如果不一致，请分析出错的原因。图1.93阅读如图1.10所示程序。新建CompareTwoNumbers1.java文件，输入程序，将程序中“代码1-4”处补充完整并保存。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。通过键盘在控制台输入任意2个实数，将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图1.104阅读如图1.11所示程序。新建BitMovement.java文件，输入程序，将程序中“代码1-4”处补充完整并保存。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。通过键盘在控制台输入任意1个整数，分析运行结果并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图1.115阅读如图1.12所示程序，该程序要求将10个学生的成绩按等级输出（如=90：A，89-90：B等）。新建ChineseGrade2.java文件，输入程序，将如图所示程序补充完整并保存。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。通过键盘在控制台输入10个学生的成绩，并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图1.126阅读如图1.13所示程序，该程序要求输出一个九九乘法表。新建MultiplyList1.java文件，输入程序，将如图所示程序补充完整并保存。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图1.137阅读如图1.14所示程序。新建InsertSort.java文件，输入程序，将程序中“代码1-4”处补充完整并保存。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图1.148阅读如图1.15所示程序，该程序通过键盘输入两个矩阵（前提是作为乘数的矩阵的列数和作为被乘数的矩阵的行数相等），并将它们相乘的结果输出。新建MatrixMultiply.java文件，输入程序，找出程序中的4处错误并说明错误原因。使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图1.15六、实验思考1JDK与JRE什么不同？2+i和i+有什么不同？3位移运算中和有什么不同？4Continue和break有什么不同？5二维数组的length属性和一维数组的length属性含义是否相同？项目二 Java面向对象程序设计一、实验学习目标1 理解类的定义和对象的声明2 理解掌握构造函数的使用3 理解静态成员和实例成员的区别4 理解掌握子类概念和方法覆盖的使用5 理解掌握多态和动态绑定的含义与使用二、实验设备PC 三、实验原理1类(class)和对象(object)是面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)。 2在Java类中声明变量、方法和内部类时，可使用关键字static做为修饰符。static标记的变量或方法由整个类(所有实例)共享，如访问控制权限允许，可不必创建该类对象而直接用类名加“.”调用。static成员也称类成员或静态成员，如：类属性、类方法、静态方法等。3Java语言中变量按被声明的位置划分为局部变量（方法或语句块内部定义的变量）个成员变量（方法外部、类的内部定义的变量）。局部变量的作用域就是它所在的方法或语句块在程序调用方法(进入语句块)时，局部变量才被创建并可用，随方法(语句块)的退出。成员变量在类的定义中声明，在创建对象的同时创建有关的成员变量。成员变量依附于对象存在，具有与对象相同的生存期和作用域。 4在方法覆盖（又名方法重写）的时候应注意：在子类中可以根据需要对从父类中继承来的方法进行重写。重写方法必须和被重写方法具有相同的方法名称、参数列表和返回值类型。重写方法不能使用比被重写方法更严格的访问权限。5多态性是指具有相同的方法接口，却有不同的实现。在Java中超类往往定义一个通用的方法，而其不同的实现则由它不同的子类来完成。当通过对象来调用这样一个方法时，Java会根据运行时该对象的实际类型来决定用方法的哪个版本来执行，即动态绑定。四、实验内容1通过一个程序体会类的定义和对象的声明以及构造函数的使用。2通过一个程序体会静态成员和实例成员的区别3通过一个程序体会子类概念和方法覆盖的使用4通过一个程序体会多态和动态绑定的含义与使用 五、实验步骤1（1）阅读如图2.1所示程序。该程序实现了一个圆环类Ring，该类有3个属性，分别是内半径innerRadius，外半径outerRadius和颜色color，这些属性可以自行设置也可以得到其值，并且该程序还可以返回圆环的面积Area。图2.1（2）新建Ring.java文件，输入程序，将程序中“代码1-4”处补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。2阅读如图2.2所示程序。该程序实现了一个圆类Circle，该类有3个属性，分别是圆周率pi，半径radius和圆对象个数objectNo，其中圆周率和圆对象个数为static成员。并且该程序还有两个static方法用来设置圆周率和显示当前圆对象个数。图2.2（2）新建Circle.java文件，输入程序并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。分析观察运行结果并将运行结果截图写入实验报告。（4）能否将程序中的cir1.setRadius(10)改为Circle.setRadius(10)？为什么？将圆周率pi的static修饰符去掉，会出现什么结果？为什么？将setPI(double p)的 static修饰符去掉呢？圆对象个数objectNo为什么要设置为static，它的作用是什么？将你的分析写入实验报告。3阅读如图2.3所示程序。该程序实现了一个父类Telephone和其子类Mobilephone，该类有电话品牌，电话号码等属性，另外还有计算话费和显示信息等方法。子类Mobilephone除了具有父类的属性外，还有网络类型，被叫时间等属性，另外它还有自己的计算话费和显示信息的方法。 图2.3（2）新建Inheritance.java文件，输入程序，将程序中“代码1-5”处补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。（4）Mobilephone类的display( )方法中的 callCost( )方法调用的是谁的方法？如何调用父类的callCost( )方法？另外，将Mobilephone类的构造方法中的super(b, num)去掉，有什么结果？为什么？将你的分析写入实验报告。4阅读如图2.4所示程序。该程序实现了三个类：抽象父类Student（包括了一些学生的基本信息，如姓名，所学课程，课程成绩等）和其子类Undergraduate，Postgraduate。两个子类之间的主要差别是计算课程成绩等级的标准有所不同。图2.4（2）新建Polymorphism.java文件，输入程序，将程序中“代码1-5”处补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。（4）能否在main（）方法中添加语句Students s1 = new Students (陈建平)？为什么？main（）方法中的语句studentsi.calculateGrade()都是调用哪些类的calculateGrade()方法？将你的分析写入实验报告。六、实验思考1方法覆盖和方法重载有什么不同？2一个引用类型变量如果声明为父类的类型，但实际引用的是子类对象，那么该变量可以访问子类中添加的属性和方法吗？为什么？ 项目三 Java高级编程一、实验学习目标1 了解掌握javax.swing包中的常用GUI组件2 了解掌握事件处理机制3 了解掌握5种常用的布局管理器4 了解掌握javax.swing包中外观设置5 了解掌握字节流和字符流概念及其使用6 了解掌握ObjectInputStream, ObjectOutputStream的使用和对象序列化概念 7掌握 ZipOutputStream以及ZipIputStream的使用二、实验设备PC三、实验内容1通过一个名片录入界面程序体会javax.swing包中的常用GUI组件和常用的布局管理器的使用。2. 通过一个文字字体设置程序体会javax.swing包中外观设置和事件处理机制。3通过在文件中对对象进行数据的读写的程序体会ObjectInputStream, ObjectOutputStream的使用和对象序列化概念 。4通过压缩和解压两个小程序体会ZipOutputStream以及ZipIputStream的使用。 四、实验原理1Abstract Windows Toolkit（AWT）是最原始的 Java GUI 工具包。AWT的缺省实现使用了对等机制，即每一个Java GUI窗口部件都在底层的窗口系统中有一个对应的组件。例如，每一个java.awt.Button对象将在底层窗口系统中创建一个唯一对应的button。当用户点击那个按钮的时候，事件将从本地实现库传送到Java虚拟机里，并且最终传送到与java.awt.Button对象相关联的逻辑。对等系统的实现以及Java组件与对等组件之间的交流的实现都隐藏在底层JVM实现中，Java语言级的代码仍然跨平台。AWT 的主要优点是，它在 Java 技术的每个版本上都成为了一种标准配置，包括早期的 Web 浏览器中的 Java 实现。另外它也非常稳定，这意味着我们不需要单独安装这个工具包，在任何一个 Java 运行环境中都可以使用它。AWT 是一个非常简单的具有有限 GUI 组件、布局管理器和事件的工具包 。 因为 Sun 公司决定为 AWT 使用一种最小公分母（LCD）的方法（即AWT只拥有所有平台上都存在的组件的公有集合）。因此它只会使用为所有 Java 主机环境定义的 GUI 组件。最终的结果非常不幸，有些经常使用的组件，例如表、树、进度条等，都不支持。对于需要更多组件类型的应用程序来说，需要从头开始创建这些组件，这是一个很大的负担。2 Java Swing 是 Java Foundation Classes（JFC）的一部分，它是试图解决 AWT 缺点的一个尝试。在 Swing 中，Sun 开发了一个经过仔细设计的、灵活而强大的 GUI 工具包。 Swing 是在 AWT 组件基础上构建的，所有 Swing 组件实际上也是 AWT 的一部分。Swing 使用了 AWT 的事件模型和支持类，例如 Colors、Images 和 Graphics。 为了克服在不同主机上行为也会不同的缺点，Swing 将对主机控件的依赖性降至了最低。实际上，Swing 只为诸如窗口和框架之类的顶层 组件使用对等体。大部分组件（JComponent 及其子类）都是使用纯 Java 代码来模拟的。这意味着 Swing 天生就可以在所有主机之间很好地进行移植。因此，Swing 通常看起来并不像是本地程序。实际上，它有很多外观，有些模拟（尽管通常并不精确）不同主机的外观，有些则提供了独特的外观。 Swing 对基于对等体的组件使用的术语是重量级（heavyweight），对于模拟的组件使用的术语是轻量级（lightweight）。实际上，Swing 可以支持在一个 GUI 中混合使用重量级组件和轻量级组件，例如在一个 JContainer 中混合使用 AWT 和 Swing 控件，但是如果组件产生了重叠，就必须注意绘制这些控件的顺序。Swing 无法充分利用硬件 GUI 加速器和专用主机 GUI 操作的优点。结果是 Swing 应用程序可能比本地 GUI 的程序运行速度都慢。Sun 花费了大量的精力来改进Swing 的性能，这种缺点正在变得日益微弱。由于 Swing 的设计更加健壮，因此其代码基础也更坚实。这意味着它可以在一台健壮的机器上比 AWT 运行得更好。 3Java是通过数据流来实现数据的输入和输出的。通过数据流，程序可以从外部获得数据信息，也可以将数据信息传送到外部。在Java中，Reader和Writer是所有基于字符的数据流类的父类，它们可以处理16位的字符。另外，InputStream和OutputStream是所有基于字节的数据流类的父类，它们处理8位的字节数据。Java的对象序列化就是将对象的状态转换成字节流，以后可以通过这些字节信息再生成相同状态的对象。对象序列化能使对象获得持续性，可以长久保存。 五、实验步骤1阅读分析如图3.2所示程序。该程序实现了一个名片录入界面，当点击“取消”按钮时程序退出。程序运行结果如图3.1所示。图3.1 图3.2（2）新建CardManager.java文件，输入程序，将程序中“代码1-7”处补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。（4）CardManager()方法中的ButtonGroup有什么用处？如果改变程序窗口的大小，会发生什么情况？为什么？将你的分析写入实验报告。（5）参考Java API文档，将本程序修改为用GridBagLayout布局管理器管理组件，使得组件能随程序窗口的变化成比例变化。将修改后的程序和运行结果截图写入实验报告。2阅读分析如图3.4所示程序。该程序可根据用户的选择对文字的字体，大小，颜色，风格等进行设置 。程序运行结果如图3.3所示。图3.3图3.4（2）新建ArtFont.java文件，输入程序，将程序中“程序段1-4”处补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。（4）将程序中的语句colorBtn.addActionListener(this)改为如下形式：colorBtn.addActionListener(new ActionListener()if(e.getSource()=colorBtn)/改变颜色 colorStyle=JColorChooser.showDialog(this,选择字体颜色,colorStyle); colorBtn.setForeground(colorStyle); txtArea.setForeground(colorStyle); ); 程序可以编译运行吗？为什么？将你的分析写入实验报告。（5）参考Java API文档，将本程序修改为具有Unix操作系统的显示外观。将修改后的程序和运行结果截图写入实验报告。3阅读分析如图3.6所示程序。该程序可让用户自由选择某文件，并通过一个文本显示区域将选择的文件内容显示出来 。程序运行结果如图3.5所示。图3.5图3.6（2）新建TextViewer2.java文件，输入程序，将程序中“代码1-6”处补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。（4）体会组合流（BufferedReader output=new BufferedReader(new FileReader(fileName);）和JfileChooser类的使用。4阅读分析如图3.7所示的三段程序。其中Student.java定义了一个学生类，ScoreSort.java负责将若干学生的的信息写入到当前目录下的student.dat文件中。ScoreSort2.java负责将student.dat文件中数据读取出来并显示，然后再按学生的成绩排序，将排序后的成绩重新写入student.dat文件中并再次显示。图3.7（2）新建Student.java ，ScoreSort.java，ScoreSort2.java 和student.dat四个文件。输入程序，将程序ScoreSort.java中“代码1-4”和程序ScoreSort2.java中“程序段1-3”补充完整并保存。（3）使用DOS命令进入其所存放的目录，编译运行该程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。（4）在程序ScoreSort.java中直接利用ObjectInputStream的writObject（）方法将学生信息写入文件可以吗？为什么？如果想在程序ScoreSort.java中直接利用ObjectInputStream的writObject（）方法将学生信息写入文件，需要对Student.java作什么样的修改？为什么？将你的分析写入实验报告。5（1）阅读分析如图3.8所示的两段程序。新建Compress.java和Release.java文件，输入程序并保存。使用DOS命令进入它们所存放的目录，编译运行这两个程序。并将完整程序和运行结果截图写入实验报告。图3.8（2）在程序Compress.java中的语句zipoutput.setMethod(ZipOutputStream.DEFLATED); 和zipoutput.putNextEntry(new ZipEntr