java基础word讲义.doc

0. 序言20.1. Java技术的发展20.2. Java技术的优点20.3. 关于本课程20.4. 课程内容30.5. 课程进度40.6. 课程目标4模块一 出发51. Java技术概述52. Java运行环境62.1. Java虚拟机62.2. 内存回收（垃圾收集）62.3. 代码安全73. HelloWorld83.1. HelloWorldApp83.2. 描述HelloWorldApp83.3. 编译并运行HelloWorldApp93.4. 下载并安装J2SE1.494. 练习104.1. 探险Java错误104.2. 编辑、编译、执行TestGreeting105. 作业100. 序言0.1. 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，Sun Microsystem开发了Java。1994年，Sun Microsystem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，Sun Microsystem推出了Sun Java Development Toolkits 1.0，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（Sun Solaris2.3，Windows Nt，Windows 95，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Java 2 Platform，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，Java 2 SDK1.3是Java 2 Platform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。0.2. 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：l 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。l 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。l 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。l 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。l 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。l 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。l 多线程：允许一个应用程序同时做多个任务。l 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。l 高性能：经过实际的综合评测得出结论，Java是高性能的。0.3. 课程内容本课程的主要内容包括：l Java运行环境：硬件、操作系统、Java自身的体系结构。l 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）。l Java编程语言句法。l 图形用户界面（GUI）：菜单、对话框、文本框等基本组件。l Applet（小应用程序）。运行于浏览器中l 线程。可独立运行的代码段。l 高级I/O流。用I/O流操纵数据文件、文本文件。l 网络。通过网络互相访问。0.4. 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Java applets - 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1. 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：Java applications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。2. 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。Greeting.javaTestGreeting.java Compile javac javac Greeting.classTestGreeting.class java java JVM can run on multiple platforms UnixJVMJavaOSDosJVM 图1-22.1. 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。Sun Microsystem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。Sun Microsystem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，Sun Microsystem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。2.2. 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。2.3. 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：2.3.1. 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。2.3.2. 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：l 代码段语法格式是否正确。l 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：l 程序代码所在的类，符合JVM规范的类文件格式l 无访问限制违例l 代码未引起操作数栈上溢或下溢l 所有操作代码的参数类型将总是正确的l 无非法数据转换发生，例如：将整数转换为对象引用3. HelloWorld 许多编程语言都是以一个简洁的“Hello World!”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）3.1. HelloWorldApp 1./ 2./ Sample HelloWorld application 3./ 4.public class HelloWorldApp 5.public static void main (String args) 6.System.out.println (Hello World!); 7. 8.以上程序行是在你的屏幕上打印“Hello World!”所需的最少代码。3.2. 描述HelloWorldApp1 /2 / Sample HelloWorld application3 /程序中的1-3行是注释行4 public class HelloWorldApp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。5 public static void main (String args) 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。String args 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。 java HelloWorldApp args0 args16 System.out.println (“Hello World!”);第6行使用标准输出流System.out的println()方法，将字符串“Hello World!”打印到标准输出上。在这