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第1章 Java语言概述,Java是Sun Microsystem公司研究开发的一种新型的程序设计语言。在众多高级语言中,Java语言脱颖而出。它不仅成为最为流行的计算机语言之一,而且形成一种专门的技术。,1.1 面向对象程序设计,面向过程和面向对象是两种主要的程序设计理念。面向过程是早期程序设计的主要方式,近些年来,面向对象逐渐成为程序设计的主要方式。面向对象的编程思想由来已久,但真正意义上的纯面向对象编程语言目前只有Java。 本节将对面向对象的基础知识进行简单的介绍,主要包括面向对象程序设计思想的诞生、面向对象与面向过程程序设计思想的对比、面向对象技术的背景和特点等三方面的内容。,1.1.1 面向对象程序设计思想的诞生,随着软件复杂度的提高,以及Internet的迅猛发展,原先面向过程的软件开发方式已经很难满足软件开发的需要。针对日趋复杂的软件需求挑战,面向对象的软件开发模式诞生了。目前作为针对软件危机的最佳对策,面向对象(Object Oriented,OO)技术已经引起人们的普遍关注。许多编程语言都推出了面向对象的新版本,一些软件开发合同甚至也指明了必须使用基于OO的技术和语言。下面简要列出了OO技术的发展历程。,1.1.2 面向对象与面向过程的对比,传统的过程化程序设计通过设计一系列的过程(即算法)来求解问题。这些过程一旦被确定,下一步就要开始寻找存储数据的方式,即“程序=算法+数据结构”。其中,算法是第一位,而数据结构是第二位。而面向对象的程序设计(Object Oriented Programming,OOP)调换了这个次序,将数据放在第一位,然后再考虑操纵数据的算法。 在OOP中,程序被看作是相互协作的对象集合,每个对象都是某个类的实例,所有类构成一个通过继承关系相联系的层次结构。面向对象的语言通常具有以下特征。 对象生成功能 消息传递机制 类和遗传机制,1.1.3 面向对象技术的背景和特点,OO是一种方法,一种思想,同时又是一种技术。OO力求更客观自然地描述现实世界,使分析、设计和实现系统的方法同认识客观世界的过程尽可能一致。 对象是客观世界中的事物在人脑中的映像,这种映像通过对同一类对象的抽象反映成为人的意识,并作为一种概念而存在。例如,当人们认识到一种新的事物苹果,于是人们的意识当中就形成了苹果的概念。这个概念会一直存在于人们的思维当中,并不会因为这个苹果被吃掉而消失。,1.2 Java概述,本节首先对Java语言进行简述,包含Java的起源和发展,Java的特性和Java的体系结构,使读者对Java有一个初步的认识。,1.2.1 Java的起源和发展,Java起源于1994年,美国Sun Microsystem的Patrick Nawghton、Jame Gosling和Mike Sheridan等人组成的开发小组,开始了代号为Green的项目的研制,其目标是研制一种开发家用电器的逻辑控制系统,产品名称为Oak。1995年1月,Oak被更名为Java。这个名字来自于印度尼西亚的一个盛产咖啡的小岛的名字,小岛的中文名叫爪哇。正是因为许多程序设计师从钟爱的热腾腾的香浓咖啡中得到灵感,因而热腾腾的香浓咖啡也就成为Java语言的标志。,1.2.2 Java特点,随着Internet的飞速发展,人们的学习、工作、科研、商业和生活方式随之发生了巨大变化。人们不仅需要具有声音、图像和动画等多媒体信息的Web页面,以及实时视频、多用户网络游戏等,而且要求能向用户提供更好的实时交互性,并具有平台无关性。Java的出现,使人们看到了解决以上问题的希望。Java之所以能解决这些问题是与其自身的特点分不开的。Java具有如下特点。 1简单性 2平台无关性 3分布式 4健壮性 5安全性 6浏览器应用,1.2.3 Java 7的新特性,Java 7是最新的发布版本,它主要由如下特性 1模块化(Modularization) 2多语言支持(Multi-Language Support) 3开发者生产力(Developer Productivity) 4性能(Performance),1.2.4 Java体系结构,真正形成Java众多优点(包括平台独立性)的是其底层架构。完整的Java体系结构实际上是由4个组件组合而成:Java编程语言、Java类文件格式、Java API和JVM。 其中,JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,它是一个虚构出来的计算机。它是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM有自己完善的硬件架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。因此,使用Java开发时,本质就是用Java编程语言编写代码,然后将代码编译为Java类文件,接着在JVM中执行类文件。,1.3 Java运行机制与JVM,在1.2中讲到,在Java体系结构中,JVM处在核心的位置,是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。本节将从JVM的体系结构和运行过程这两个方面来对JVM进行深入介绍。,1.3.1 JVM的体系结构,Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性,而使用JVM是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入JVM后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译即可运行。,1.3.2 JVM的运行机制,JVM通过调用某个指定类的方法main启动,传递给main一个字符串数组参数,使指定的类被装载,同时链接该类所使用的其他类型,并且初始化它们。,1.4 Java类库,Java类库就是Java API(Application Programming Interface,应用程序接口),是系统提供的已实现的标准类的集合。 在程序设计中,合理和充分利用类库提供的类和接口,不仅可以完成字符串处理、绘图、网络应用、数学计算等多方面的工作,而且可以大大提高编程效率,使程序简练、易懂。,1.5 安装Java开发工具,在学习Java之前,首先需要安装JDK。本节将介绍如何在各种不同的操作系统下安装并配置JDK。,1.5.1 下载JDK,JDK是Java Development Kit的缩写,在某些场合下,也能看到SDK这样的旧术语,其是Software Development Kit的缩写。Java开发工具包是免费下载和使用的。读者既可以到相关的网站上进行搜索下载,也可以根据本节提供的URL地址下载相应的JDK。,1.5.2 安装JDK,下载完成之后,即可进行安装。下面介绍在Windows操作系统下安装JDK的方法,具体步骤如下。 (1)进入存放Java SE软件包安装程序的目录,双击jdk-6u4-windows-i586-p.exe,运行Java SE的安装程序。首先进入初始化页面。 (2)经过短暂的初始化工作后,进入安装界面。 (3)单击【接受】按钮,接受许可证协议,继续下面的安装。 (4)在此处选择需要安装的功能组件,单击【更改】按钮,选择安装目录。完成设置后,单击“下一步”按钮,继续安装。,1.5.2 安装JDK,(5)在安装完功能组件后,配置Java运行时环境(JRE)。 (6)选择安装语言支持等功能,并单击【更改】按钮,选择安装目录。完成设置后,单击【下一步】按钮,程序开始安装JRE。 (7)JRE安装完成后,会弹出界面。在窗口中选择是否显示自述文件,完成选择后,单击【完成】按钮,退出安装界面,这样就完成了JDK的安装。,1.5.3 设置Java运行环境,JDK安装完成后,还需要进行Java运行环境的配置。配置的主要工作是设置操作系统的Path和Classpath这两个环境变量,将JDK中的命令程序路径加入到系统的环境变量中。下面将介绍如何在Windows下设置JDK相关的环境变量,步骤如下。 (1)鼠标右键单击桌面上的“我的电脑”图标,选择【属性】命令,弹出系统属性窗口。 (2)在弹出的“系统属性”窗口中单击【高级】标签。,1.5.3 设置Java运行环境,(3)在高级标签窗口中单击“环境变量”按钮,弹出“环境变量”设置对话框。 (4)在“环境变量”对话框中的“系统变量”列表框中找到“Path”选项并选中,然后单击【编辑】按钮,弹出“编辑系统变量”对话框。 (5)在“变量值”文本框内容的最前边插入JDK目录下bin目录所在的路径,如“D:Program FilesJavajdk1.6.0_04bin”,并用分号与后边原来的内容相隔。完成编辑后,单击“确定”按钮。,1.5.3 设置Java运行环境,(6)Classpath的设置与Path类似。在“系统变量”区中单击“新建”按钮,在“新建系统变量”对话框的“变量名”文本框中输入Classpath,在“变量值”文本框中输入“D:Program FilesJavajdk1.6.0_04bin; D:Program FilesJavajdk1.6.0_04libdt.jar; D:Program FilesJavajdk 1.6.0_04libtools.jar”,最后单击“确定”按钮。 (7)有时根据需要,还需要创建“JAVA_HOME”环境变量。该变量的值对应的是JDK的安装路径,设置方法同上。,1.6 使用命令行,在Java开发过程中最基本的方式是使用命令行。命令行方式指的是在控制台直接调用JDK中提供的各种工具。这些工具有些是针对独立应用程序的,有些是针对Applet程序的,下面简要介绍一下其中常用的几个工具。 1编译器javac 2Java的语言解释器java 3Java语言调试工具jdb 4Java文档生成器javadoc 5C头文件和源文件生成器javah 6Java Applet观察器appletviewer 7类文件反汇编器javap,1.7 使用集成开发环境,Java的开发除了使用命令行方式外,也支持集成开发环境。这些开发工具集成了编辑器和编译器,支持集成开发,方便使用。这里选择两个具有代表性的开发工具JCreator和Eclipse。前者是一种初学者很容易上手的Java开发工具,缺点是只能进行简单的程序开发;后者是一款相当不错的Java集成开发工具,功能强大能胜任各种企业级Java EE的开发。,1.7.1 使用JCreator,JCreator是一个Java程序开发工具,也是一个Java集成开发环境(IDE)。无论开发Java应用程序或者网页上的Applet元件都难不倒它。在功能上与Sun公司发布的JDK等文字模式开发工具相比更为容易,还允许使用者自定义操作窗口界面及无限撤消操作以及恢复操作(Undo/Redo)等需要解释功能。 JCreator为用户提供了相当强大的功能,如项目管理功能,项目模板功能,可个性化设置语法高亮属性、行数、类浏览器、标签文档、多功能编译器,向导功能以及完全可自定义的用户界面。通过JCreator,可不用激活主文档而直接编译或运行Java程序。,1.7.2 使用Eclipse,Eclipse是一款非常优秀的Java集成开发环境。Eclipse诞生于1999年4月,最初由OTI和IBM两家公司的开发组创建。目前,Eclipse已经深入人心,广受开发人员的青睐。下面简单介绍如何使用Eclipse进行Java开发,一般步骤如下。,1.8 第一个Java程序:整数相加,上面已经为读者介绍了Java语言的相关知识。本节将以在Windows平台上开发一个整数相加的Java程序为例,介绍开发Java程序的基本步骤。开发Java程序的基本过程与其他语言类似,主要分为以下3个步骤。 开发源代码 编译程序 运行程序,1.8.1 开发源代码,为了让初学者加深对Java语言的理解,这里源代码的开发不使用集成开发工具。本例中源代码的编写使用的是纯文本编辑器,Windows下的记事本,其他的文本编辑器如UltraEdit,Linux下的vi以及gedi
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