第1章从C 编程转到Java编程

第1章

从C++编程转到Java编程

目标:

本章中，你将学习：

，Java概述

F7Java与C++的对比

*把C++代码转换为Java代码

Java概述

Java的历史

Java是由SunMicrosystems公司开发的面向对象的编程语言。Java语言是在C++语言的基础

上发展起来的，但和C++是两种不同的语言。Java语言的设计者模仿C++语言，使语言短小

而简单，而且易于在不同操作平台之间移植。

Java的创始者为SunMicrosystems公司的首席程序员JamesGosling。他和他的工作小组开始

创建一个控制电子电器的软件项目。因为其面向对象的特点，Gosling开始使用C++语言/

发此项目。但是他发现程序中出现的许多问题都是与C++语言的复杂性有关。例如，包括指

针错误和内存泄漏之类的程序错误。就在这个时候，Gosling决定创建一个新的语言以克服

C++语言中的问题。

Gosling喜欢C++语言的法本语法和面向对象的特点。因此，他设计的新语言以C++语言为

主线，但克服了C++的缺陷。结果产生了一个称为Oak的新的编程语言，后来被重新命名

为Java。

如今，Java被广泛应用于网络编程，它最大限度地利用了网络，也提供了大量的、丰富的类

库，以满足网络化、多线程、面向对象系统的需要，使程序员可以非常方便地创建自己的系

统。因此，学习Java语言，主要是学习使用Java类库。

Java程序

Java程序有两类:应用程序(application)和小应用程序(applet)(.

应用程序

应用程序是可在任何操作系统提示下执行的程序。单独的应用程序可以是基于窗口的应用程

序或基于控制台的应用程序。

■基于窗口的应用程序一般是图形用户界面，有一些操年平台，如MicrosoftWindows.

Macintosh、Motif和OS/2等。

■基于控制台的应用程序是基于字符的应用程序，没有图形用户界面。

单独的应用程序使用单机资源，它驻留在本地计算机的硬盘上。当需要执行此应用程序时，

把它从硬盘调入到内存中并执行。

小应用程序

小应用程序是在Web页面内执行的Java程序，它不是驻留在本地计算机的硬盘上，而必须

在网络上通过Web浏览器装入Web页时被调入和执行，常用的浏览器有：MicrosoftInternet

ExplorerxNetscapeNavigator和HotJava等。

小应用程序使用简单，但必须启动Inicrnei访问Web页面,它们驻留在远程计算机上，当本

地计算机需要执行小应用程序时，小应用程序从远程计算机装入本地计算机的内存中，通过

浏览器解释小应用程序，与本地计算机链接并执行。

Java的性质

Java是一个Internet编程语言

Web提供了来自世界上任何地方的计算机的可访问性，可用Java程序跨网络地访问数据，

不管其源平台是什么。

Java是安全的

跨Internet下载到计算机上的程序可能会带有病毒。由于Java在用户计算机上作了强类型检

查，对程序所作的任何变动都标识为错误，且程序不被执行。因此，Java是安全的。

Java是独立于语言的平台

Java编译器把Java代码编译成被JVM环境理解的中间字节代码。Java解释器或任何的Java

使能的Internet浏览器便可执行这些字节代码。

由于字节代码的编译过程和浏览器对它的解释，使Java程序可在不同的硬件和操作系统上执

行，只要求该系统有Java使能的Internet浏览器或解释器就行。

Java是高性能的语言

Java程序的执行速度用与C和C++之类的基于编译的语言相媲美。Java程序比其他基十解秸

的语言所编写的程序的执行速度要快，如Basic语言。

Java是简单的

Java是一种简单的编程语言，即使您没有任何Java基础也可很快学会它的使用。Java程序

员不必知道Java的内部功能。Java的语法类似于C++的语法，但Java不支持指针、多重继

承性、gol。语句及运算符重载。

使应用开发周期慢下来的C++缺陷已在Java中删去。例如，Java防止由于不合适的内存用

法而引起的错误，因为在Java中，程序员不必操纵内存。

Java的简单性还表现在其精简的系统，它力图使用最小的系统实现足够多的功能。其基木解

择器只有40KB左右，加上标准类库和线程的支持，也只有210KB左右。

Java与C++的对比

因为Java是在C++的基础上发展起来的，因此Java与C++有许多共同点。之所以有Java,

是由于C++的某些不适应性和复杂性，所以这二者又存在一些区别。Java是一个纯面向对象

语言，因为Java中每个语句都写在类内。C++中，main。方法总是写在类外，一些全局变量

和全局函数也是写在类外.

Java中，除了初等数据类型外，其他的数据类型都是对象,即使初等数据类型也可封装在类

内。Java与C++的对比如下。

数据类型

■Java中除了C++中有内数据类型外，还有如下两个附加的初等数据类型：

>byte数据类型，占有一个字节的内存空间，可存储整数。

>boolean数据类型，可存储两个布尔值(true或f"se)之一。

■Java省略了C++中有的pointers(指针)和structs(结构

■Java中，字符数据类型存储Unicode格式的字符，不像C++中为8位的ASCII格式。

Unicode可存储亚洲语言字母表的16位字符格式。

■Java中，数据类型有固定的大小，而不管所用的是什么操作系统。不像在C++中，对于

不同的操作系统和不同位数的计算机其数据类型有不同的大小。

Java的数据类型如表1-1所示。

表1-1Java的数据类型列表

数据类型大小范围

布尔型(boolean)Ibit布尔值(lure或false)

字符型(char)I6bit存放一个字符

有符号：T28~127即・2，~(27-1)

字节型(byte)8bi(

无符号：0~255

短整型(short)16bit-32768-32767即-2”~(2,5-1)

整型(int)32bit-231-231-1

长整型(long)Mbit-263-263-1

单精度浮点型(float)32bit-231-231-1

双精度浮点型(double)64bit-263-263-1

为了让没有C++基础的读者，更好地理解本书内容，将在第2章中详细讲述数据类型的相关

知识。

五算符和构造

Java中支持C++中所有的运算符。Java中诸如if...else、while和do...while构造的表达式都以

布尔值为其结果。switch构造和for循环都类似于C++中相应的构造。

本书将在第3章中详细讲述运算符的相关内容。

继承性

Java不支持多重继承，这意味着不可继承一个以上的类，但是可以通过接口来实现。

Java中所有的类都是从Object类派生出来的。

为继承一个类，要使用extends关键字。例如，由Book类派生出TextBook类。

在C++中代码如下：

classTextBook：publicBook

〃类体

）；

在Java中代码如下:

classTextBookextendsBook

〃类体

Pi注意

'史）J1在C++中类以分号（；）结束，否则编译器会报错。在Java中类后面没有分号（;）o若

L」有分号，编译器也可以通过。

方法和方法重载

在C++中，为了兼容C,可以有独立的函数。因此C++是在面向过程的编程语言基础匕地

加了面向时象的机制。

Java是一个纯面向对象的编程语言，在类之外不允许有任何语句（包括函数）；在Java中，

在类中的函数称为方法，Java允许方法（函数）重载，但不支持C++中的运算符重载。

数组和String对象

C++中的数组是元素的集合，而Java中的数组是实在的对象，因为可用new运算符分配内存

给数组。

Java中需检查数组访问以珊保其下标落在数组的范围内。语法如下：

〈数据类型＞口＜数组名〉;

（数据类型＞＜数组名＞[]；

上面给出的第一个语法是Java，卜惯用的。声明数组之后，就必须为它分配内存。

数组长度存储在变量length中，该变量是length所有数组的一个成员变量。

Java中数组用法举例如下：

/•程序J01_：Java中数组的用法•/

publicclassJ01_Array

(

int[JmarksEnglish〃声明整型数组

int[]marksHistory={70,80,90);〃声明同时初始化

String[]subjects;〃声明串对象数组

publicJ01_Array()//声明构造函数

(

marksEnglish=newint[3];〃创建包含3个整型数据数组

marksEnglish[0]=30;

marksEnglish[1]=40;

marksEnglish[2]=50;

subjects=newString[2];〃创建包含2个串对象的数组

subjects[O]=newString("English");

subjects[1]=newString("History")；

)

}

Java中，串String是一个实在的对象，而不像C++那样是一个以空为终结的字符数组。因为

String是一个实在的对象，它与C++中的串相比有以下两个主要优点：

■Java中，Suing对象是致的。获取申和访问申的方式对所有系统都是数的，它们有

良好定义的编程接口。

■Java中，Siring对象是可靠的，它们不会引起程序中的内存泄漏。

main。方法

Java中不支持单独的方法，包括main()方法在内，所有函数方法都在类声明中定义。

Java中main。方法的用法如下：

/'程序J02_：Java中main。方法的用法*/

publicclassJ02Welcome

publicstaticvoidmain(String[]args)

.printing欢迎来到Java世界！*")

printin

}

■Java中main。方法和它所在的类应声明为public,因为Java运行环境必须访问main。方

法以执行程序。

■main。方法应声明为static,因为此类的任何对象在创建前必须存在。

■其命令行参数是String类型数组变量main(String(]ai?s)o参数的个数由String类对象

确定。

■文件名必须和main。方法所在的公共类名相同。

类、对象和方法

在C++中，包含沁stream类，该类封装了cout对象，用于在屏幕上显示数据，cin对象用于

接受健盘输入。

在Java1|J,包含System类，该类封装了PrintStream类的out对象和InputStream类的in对

象。out对象和标准输出设备(显示器)相连，in对象标准和输入设备(键盘)相连。

■System类，Java使用了所有系统资源，如在System类帮助下的显示输出和接受键投输

入。此类包含处理系统资源所需的所有方法。

■out对象，是封装在System类中的一个PrintStream类对象，表示标准的输出设备(显

示器示

■println(Stringx)方法，PrintStream类println(Slringx)方法用于在屏幕上显示一个字符串。

例如：

.printinC*欢迎来到Java世界！*");

■in对象，是封装在System类中的一个InputStreani类对象，表示标准的输入设备

(键盘"

■InputStreani类，是一个抽象类，但不能创建该类的对象，而只能用于继承。

■InputStreamReader类，是抽象类Reader类的子类，它的构造符以InputStream类对象为

参数，将字节流包装成Unicode字符流。例如：

newInputStreamReaderO;

■BufferedReader类，是抽象类Reader类的另,个子类，它的构造符以Reader所有子类对

象为参数，将Unicode字符流包装成缓冲流，使输入速度更快。例如：

BufferedReaderinObj=newBufferedReader(newInputStreamReaderO);

■readLine。方法，每次从输入流中读取一行数据，返回一个字符串。例如：

StringsName=ine();

因为Java使用System类以便与显示器和址盘设备接II,炉以用.prinlln。替代C++中ucoul对

象。用(newBufferedReader(newInputStreaniReader()))对象的readLine()方法替代C++中的

cin对象。

[6]六内容，初学者只需简单了解…详细内容将在第叱中讲述。

LJ

■Number类，是一个抽象类，其子类包含各种基本数据类型的相关类，如下:

ClassNumber

QMect

I

+.Number

AllImplementedInterfaces:

Serializable

DirectKnownSubclasses:

BigDecimuLBiglntcger.Byte.Double.Float.Integer.Long.Short

各个类对应的parscXXX(5trings)方法可以将字符串转换为相对应的各种数据类型。该方法是

抽象方法，可以用类名直接调用该方法。例如：

Stringstr1="123";//123是一个字符串

intiNum1=parselnt(strl)//iNum1=123,整型

Stringstr2="100.5";00.5是一个字符串

floatfNum2=parseFloatistr2);//iNum2=100.5,浮点型

执行Java程序

■称为Java虚拟机JVM的程序执行Java程序。JVM包含运行环境和类加载器。因此要运

行Java程序必须先安装Java虚拟机（JVM）。

■必须保存以*.java为扩展名的Java源文件。该文件名应与包含main。方法的公共类名一

样。当编译*.java文件时，便创建了”.class文件。

■为了编译java文件，应使用java实用程序编译成*.class文件。

■为了执行java程序，应使用java实用程序执行该*.class文件。

为了编译和执行上面有公共类J02_Wclcome类的J02—文件，应按以下步骤操作：

1.在C盘根目录保存Java文件为J02-

2.启动DOS窗口（选择“开始运行”命令，执行cmd命令）。

3.在命令提示处，输入javacJ02_命令，按回车键。

4.在此命令提示处，输入javaJ02_Welcome命令，按I可车键。

5.编译、执行程序及输出结果如图1-1所示。

快片方Kcmd.cKe

crosoftUScdos200A(UersionS.AA.219S)

>版权所有1985-1998HicrotoflCorp.

C：\?jAvacJBZ.Weleone.Java

C:\>J*vaJA2_UelcoM:

・欢迎来到Jw世界，

图1-1程序」。2_输出结果

注意：即使安装了Java虚拟机（JVM）,也可能无法运行Java程序，因为还需进一步设置系

统特性。如下：

I.右击“我的电脑”，从打开的右键菜单中选择“属性”，打开“系统特性”对话框，选择

“高级”选项卡，如图1-2所示。

2.在“高级”选项卞中：单击“环境变量”按钮。打开“环境变量”对话框，如图1-3

所示。

3.在“系统变量”列表框中，选择Path变量，然后单击“编辑”按钮。在变量值编辑框

中，添加java虚拟机的安装路径，如C:\j2sdkl4,如图1-4所示。

Java包

Java使用包来组织相关的类。通过使用import语句，可在程序中使用Java包。这有点类似

于C++的include语句，包含头文件。差别是Java的包中只包含类，而C++的头文件中可包

含独立的方法。另一个区别是，包有类似于目录结构的层次结构。

图i-2“系统特性”对话框的“高级”选项卡图1-3“环境变量”对话框

图1Y编辑系统变量

语法：

importv包名〉〃包含包中的所有类

import＜包名〉.〈类名〉；〃包含包中的指定类

例子：

import〃包含包中的所有类

import.JButton;〃包含包的JButton类

在上面的代码中，包的名后接星号（*）或包中类的名，以点（.）分隔元素，这个惯例描述

/在创建这些内部Java包时所遵循的层次结构。

为了指出某个类是包的成员，应使用package关键字。例如，为了产生mypackage包的一个

类成员Cusiomcr,语句如下：

packagemypackage;〃定义一个包mypackage

classCustomer〃包mypackage包含Customer类

（

〃类代码

）

此包语句必须是import语句之后文件的第•个语句。如果没有指出包名，则此类变成了默认

包的一个成员。

访问区分符

Java有4种访问区分符：privateprotectedpublic及friendlyo默认的访问区分符是

friendlyo但不必使用friendly,因为它不是关键字，而是表示此默认区分符的一个口语的术

语。在C++中，默认的访问区分符是private,可以省略此关键字，也可以使用此关键字使程

序更清晰。

Java和C++的另一个区别是，C++中可以使用访问区分符分组声明属性和方法，而Java中的

每个声明应必须指出访问区分符。例如，以下为C++代码：

classEmployee〃声明一个类Employee

(

private:〃声明私有成员变量

charcName[20];

intiAge;

floatfSalary;

public:〃声明公共成员函数

voidAcceptf);〃声明Accept。成员函数原型

voidDisplayO;〃声明Display。成员函数原型

)；

以上代码中，cName[20]、iAge、fSalary都是私有（private）的成员变量（属性），

Accept。、Display。都是公共（public）的成员函数（方法）,

而Java代码如下：

classEmployee〃声明一个类Employee

(

〃声明3个私有成员变量

privatecharcName[20];

privateintiAge;

privatefloatfSalary;

〃声明2个公共成员函数

publicvoidAccep1();〃声明Accept。成员函数原型

publicvoidDisplayO；〃声明DisplayO成员函数原型

抽象类和接口

与C++中virtual类等价的是Java中的abstract类。在C++中包含虚函数的类称为虚基类，用

virtual关键字。虚基类只能用于继承，而不可创建虚基类的对象。虚函数是只有函数原型而

没有函数体的函数，该函数必须在维承类中重定义。例如，定义•个抽象类一职员类，经理

类、工人类、临时工类3个类是职员类的子类，在职员类中有方法SalaryO,而经理、工

人、临时工计算工资的方法是不问的，因此必须在经理类、工人类、临时工类3个类中重写

Salary。方法。在Java中使用abstract关键字来指出类和方法是抽象的。例如：

abstractclassv类名〉

publicabstract〈返回类型〉＜方法名〉〈（参数列表）〉

}

接I」其实就是包含一组抽象方法的抽象类。Java中不支持多重继承，但可以实现多个接口。

例如：

interface〈接口名〉

（

publicabstract〈返回类型〉〈方法名〉〈（参数列表）》

）

为继承接口，需使用implemenls关键字。例如，下面是继承Book类和实现Aulhor接口的子

类TexiBook的例子：

classTextBookextends3ookimplementsAuthor

（

〃类体

}

抽象类用来实现属于同一层次类之间的继承关系。接口可用来实现不属丁•同一层次不相关类

之间的继承关系。例如：

packageMyPackage;

abstractclassCustomer〃定义类Customer

(

abstractStringgetName();

)；

publicinterfaceAccount〃定义接口Account

(

publicfloatgetBalance();

)；

publicinterfaceDebit〃定义接口Debit

publicvoiddeduclAmount(floatamt);

｝；

publicinterfaceCredit〃定义接口Credit

publicvoidaddAmount(floatamt);

｝；

publicclassCustomerAccountextendsCustomerimplementsAccountDebitCredit

(

publicStringgetNamef)

(

〃重写抽象类Customer的方法qetNameO

)

publicfloatgetBalance()

〃重写接口Account的方法getBalance()

}

publicvoiddeduc1Amount(floatamt)

(

〃重写接口Account的方法deductAmount(floatamt)

)

publicvoidaddAmount(floatamt)

(

"重写接口Account的方法addAmount(floatamt)

}

}；

定义了这些接口之后，就可以在任何类中实现这些接口。

无用信息收集

C++中用new分配内存。内存使用完成后，必须用delete释放内存。否则会造成内存的大量

浪费（内存泄漏），直至系统崩溃。

Java中用new运算符把内存分配给对象或数组，但不能通过代码显式地释放内存。无用信息

收集是自动地释放那些不再使用对象内存的过程.

当程序停止对对象的引用时，对象不再需要就可准备收集无用信息了。此对象使用的内存空

间被释放，可为另•对象所使用。在C、C++、Pascal语言中，程序员必须通过代码显式地

释放被分配给对象的内存。由于程序员忘记了释放已分配的内存，或释放了还在使用的对象

内存，就会发生严重的问题。

无用信息收集使程序员摆脱了释放已分配内存的负担。无用信息收集器确定程序中不再被引

用的对象，从而释放分配给它们的内存。

把C++代码转换为Java代码

下面是用C++语言编写的段程序代码，用丁从键盘接受职员数据信息，并将信息显示在屏

幕上。将这段C++代码修改为Java代码，并调试、运行。

C++语言程序代码如下：

「程序J03_：使用C++面向对象编程方法•/

#lnclude<iostream.h>〃包含头文件

classEmployee〃声明一个类Employee

Private:〃声明私有成员变量

charcName[20];

intiAge;

floatfSalary;

public:〃声明公共成员函数

voidEmployee{);〃声明Accept。成员函数原型

voidDisplayO;//声明Display。成员函数原型

);

intmain()〃main。函数，程序的入口和出口

EmployeeTom;〃用Employee声明一个类成员Tom

ay()；〃类成员使用点运算符访问成员函数

return0;

Employee::Employee()〃使用作用域分解运算符“::"定义构造符函数

8Ut«"请输入职员的姓名：

cin»cName;

coutvv”请输入职员的年龄：

cin»iAge;

cout«”请输入职员的月薪：

cin»fSalary;

voidEmployee::DisplayO〃使用作用域分解运算符定义Display。函数

cout«"\n.........显示个人信息....."«endl;

cout«"\n职员的名字是："«cNamp«endl;

8utvv"职员的年龄是："vviAgevvendl;

cout<〈"职员的月薪是："<<fSalary«endl;

)

修改后的Java语言程序代码如下:

〃程序J04_：使用Java面向对象编程方法7

import〃包含头文件

classEmployee〃声明一个类Employee

privateStringsName;〃声明私有成员变量

privateintiAge;

privatefloat(Salary;

publicEmployee()〃声明公共成员函数

try

BufferedReaderinObj=newBufferedReader

(newInputStreamReaderO);

.println("请输入职员的姓名：");

sName=ine();

.println("请输入职员的年龄：”)；

iAge=lnt：ine());

println("清给入职员的月薪：")；

fSalary==loat(ine());

0；

}catch(Exceptione)

.println(e);

)

)

publicvoidDisplayO〃声明公共成员函数

(

.printlnf•…•…显示职员信息………)；

.prinUn("职员的名字是：\t"+sName);

.println("职员的年龄是：\t"+iAge);

.prinUn("职员的月薪是：\t"+fSalary);

)

)

publicclassJ04_Empl

(

publicstaticvoidmain(Stringargs。)

(

Employeelbn=newEmployee();〃用Employee声明一个类成员Tom

ay();〃类成员使用点运算符访问成员函数

保存、编译和运行Java程序

我们知道，保存一个文件分为文件名和扩展名（后缀），Java源代码文件的后缀为.java。例

如，将文件保存为：J04_o

启动DOS窗口，在提示符之下运行命令javacJ04,,把JD4—文件编译为J04_文件，然后在

DOS提示符之下运行命令javaJ04_Empl,如图1-5所示。

图1-5运行104_程序结果

Java程序的成分

在前面修改后的Java程序中，包含了许多Java知识点，克•初学Java的人员来说不可能一下

子看懂。这些内容将在以后的章节中讲到，在此只需作一般了解即可，并能照猫画虎地

使用。

■由于在程序中用到了许多关于Java输入输出流方面的类，这些类在包中，因此，在程序

的开头使用import产;溶句插入包中所有的类。

■在Java中，类的每一个成员变量(属性)和成员函数(方法)都要声明访问区分符，若

没有则默认为friendly。

■所有字符数组改为String对象，因为Java中的字符数组说明为String类的对象。

■out是封装在System类的一个PrintStream类对象，表示标准的输出设备(显示器)，因

此用访问该对象.

■PrintStream类println(Stringx)方法用于在屏幕上显示一个字符串，因此使用语

句中而1N(，乂*")在屏幕上显示一个字符串“XXX”。

■in是封装在System类的一个InputStream类对象，表示标注的输入设备(键盘)，因此用

访问该对象。

■InputStreamReader类是抽象类Reader类(字符类)的子类，该类的构造符以

InputSlream类(字节类)对象为参数，将字节流包装成Unicode字符流。例如：

newInputStreamReaderO；

■BufferedReader类是抽象类Reader类的另一个子类，该类的构造符以Reader所有子类对

象为参数，符Unicode字符流包装成缓冲流，使输入速度更快。例如：

BufferedReaderinObj=newBufferedReader(newInpulStreamReader());

■BufferedReader类的readLine()方法每次从输入流中读取一行数据，返回一个字符串。

例如：

StringsName=ine();

■parseInt(Strings)和parseFloai(Slrings)是Integer与Float类中的静态方法，将字符串转换

为整型和浮点型，可用类名直接访问这些静态方法。

■try{...}catch(Exceptione){…}为异常结构，将可能出现异常的语句放在iry后面的程序块

中((…}),如果出现异常并产生异常对象，则程序跳出程序块执行catch后面的程序块

中的语句。由于输入/输出口可能产生异常，所以必须处理异常。

■Java是纯面向对象语言，所有代码，包括main()方法全部包含在类中。在前面的程序

中，将main。方法放在一个单独类中，包含