java语言程序设计基础篇(第八版)课件_完整版

Java程序设计第1章java概述2/138学习目标•1.了解计算机的组成及运行原理，了解简单机器语言程序的执行特征；•2.理解汇编语言指令与机器语言指令的关系，理解高级语言与汇编语言的关系，理解编译程序或编译器的功能与作用，初步理解掌握执行程序的过程；•3.了解高级语言发展简史；初步理解操作系统、客户/服务器以及Internet和的基本概念。3/138学习目标•4.了解Java语言的特点，理解Java程序上机执行过程，掌握简单的Java应用程序和Javaapplet程序的基本结构，能上机执行Java应用程序和Javaapplet程序；能初步使用格式化输入输出语句。•5.初步理解对象和类的概念，掌握表示它们的UML图形符号。4/138内容摘要•1.1计算机、Internet和•1.2Java语言•1.3Java程序•1.4对象与统一建模语言UML5/138内容摘要•1.1计算机、Internet和•1.2Java语言•1.3Java程序•1.4对象与统一建模语言UML6/1381.1计算机、Internet和•Java语言是当今最为成功的计算机高级语言之一，是开发互联网应用的重要语言。它是富有经验的程序员或计算机及其相关专业的学生不能不学习的语言，事实上，它是许多各类学校计算机及其相关专业学生的一门课程。通过对它的学习，学生将熟悉面向对象程序设计基本知识和基本技能，并积累面向对象编程经验，掌握当流行的应用程序开发技术，而这正是《Java语言程序设计教材》主要目的之一。本章是学习Java语言程序设计的一个简短入门。7/1381.1.1计算机的组成与运行•我们操作过计算机的人都知道，计算机就是一种设备，它能让我们进行文字处理，绘制图形，玩游戏，听音乐，制作动画，上网查询信息和观看网络电影，等等。这是从计算机应用角度上的认识，实际上，计算机是能够以比人快几百万甚至几十亿倍的速度执行计算和逻辑判断的设备。这种说法可能让人感到有点神奇甚至迷惑:8/1381.1.1计算机的组成与运行•“文字处理、绘制图形、玩游戏、制作动画、听音乐、上网查询信息和观看网络电影等”是怎样与“执行计算和逻辑判断”联系起来呢？•实际上，我们使用的计算机即计算机系统包含两大部分，一是硬件本身，它包括键盘、鼠标、显示器、磁盘和主机（箱）等；另一是软件。9/1381.1.1计算机的组成与运行•计算机硬件本身提供了执行计算和逻辑判断的功能，这些功能表现为一组指令，如加法指令、减法指令、取数指令、存数指令、输入指令和输出指令以及逻辑判断类指令等；•而软件是程序员利用计算机指令集，规划组织完成令我们激动的玩游戏、听音乐和制作动画等计算机应用的特定指令序列。软件也可简称为程序。实际上，10/1381.1.1计算机的组成与运行•软件与程序是不等价的，简单说，软件=程序+相关文档资料。•计算机硬件是在程序的指令集控制下处理数据的。计算机程序控制着计算机，使它按顺序执行一系列动作，这些动作是由程序员规划的，并用指令描述的。•各种计算机无论外观差别有多大，每一台计算机实际上都可划分为五个逻辑单元（或称五大部分），如图1-1所示。11/138计算程序输入设备输出设备外存储器外部设备接口内存运算器控制器原始数据计算结果取数存数指令指令数据线控制信号线图1-1计算机的基本组成12/1381.1.1计算机的组成与运行•1）输入单元。输入单元是计算机接收信息的部分。它从各种输入设备读取信息（数据和计算机程序），并把这些放置到其它处理信息的单元中。当今计算机的大多数信息是通过键盘输入的，但也逐渐出现使用其它许多输入设备来进行信息输入，如扫描仪、声音输入设备等。13/1381.1.1计算机的组成与运行•2）输出单元。输出单元是计算机输出信息的部分。它把计算机处理过的信息放置到各种输出设备中，从而使这些信息能够被计算机外部使用。当今计算机的大多数信息是通过屏幕显示和纸张打印输出的，同时也出现使用其它许多输出设备来进行信息输出，如音箱等。14/1381.1.1计算机的组成与运行•3）内存单元。内存单元是计算机中存取速度快、容量相对较少的储存部分。它能够记忆来自输入单元的信息，因而能够在需要的时候立即处理这些信息。内存单元还能够记忆被处理过的信息，直到输出单元把信息放到输出设备上。内存单元经常被称为内存或主存。内存在计算机电源关闭后将不起作用。15/1381.1.1计算机的组成与运行•4）中央处理单元（CPU）。中央处理单元是计算机中的“加工”和“管理”部分。它负责执行各种计算如加、减、乘、除等，负责逻辑判断如比较内存中的两个数是否相等，这部分又称为运算器。同时，它还是计算机的协调者，负责管理对其它部分的操作，这部分又称为控制器。在应该把信息读到内存单元中时，CPU就会向输入设备发出请求；16/1381.1.1计算机的组成与运行•当要把内存中信息用于计算时，CPU会把这种请求通知其内部的运算器；当要把内存中的信息发送给某个输出设备时，CPU就会告诉输出设备。•5）二级存储单元。二级存储单元是计算机中可以长久保存信息的高容量存储部分。没有被其它单元使用的程序和数据通常放在二级存储单元中（如磁盘），17/1381.1.1计算机的组成与运行•这些信息可能需要几个小时、几天、几个月甚至几年才会被使用。二级存储单元也称为外存储器，外存或称为辅存。•计算机运行的过程，就是顺次执行程序中指令的过程。计算机的指令以及运行时数据都是采用二进制数表示的。下面举一个简单的例子说明计算机的运行。18/1381.1.1计算机的组成与运行•例1.1设计一个程序，其运行后接受用户输入的两个数，然后计算其平均值，并输出结果。•解答：解决问题的过程为：1）输入两个数存放于变量a和b中；2）计算(a+b)/2，并将其结果存储于变量X中；3）输出X中的值；19/1381.1.1计算机的组成与运行•当用计算机的指令来完成上述过程时，需要考虑到计算机的具体特性，如计算机中没有变量，而是用存储单元来表示等。完成上述过程的指令序列及其运行时在内存的存储布局如图1-2所示。20/138图1-2计算X=(a+b)/2指令序列(表示a)00000100内存内存单元地址(表示b)00000101(表示X)00000110100001100110000000000111101000100000010000000000000010011000011001100000000011001010001000000101000000000000111010100000000001000000000000010001000000001100000000000101000000000001010010110001000000100001100011110110111100010001101010100010000001100000000000011100101110101101010100000011000111111110111000100010111101000010001121/1381.1.1计算机的组成与运行•例子说明：每8位二进制数称为一个字节（Byte），每一条指令用若干个字节的二进制代码表示，并存储到内存单元中。最小内存单元为1个字节，它必须用一个编号来表示，这个编号称为单元地址。在图1-2中我们并没有把每个单元的地址标出来，只标出每条指令代码存储的起始单元的地址。22/1381.1.1计算机的组成与运行•图1-2中的开始三个字节存储单元分别表示变量a、b和X，用于存储它们的值。其它存储单元用于存储指令，这些指令的含义解释如下。•第一条指令用2个字节数据“1000011001100000”表示CPU从输入设备读进一个数（a）并放置到寄存器AL中。23/1381.1.1计算机的组成与运行•第二条指令用3个字节数据“101000100000010000000000”表示CPU把寄存器AL中数放置到内存中地址编号为00000100的存储单元（1个字节）中保存。其中第3个字节数据和第2个字节数据合成一个16位二进制数据（即0000000000000100），表示存储单元（a）的地址。24/1381.1.1计算机的组成与运行•第三条指令用2个字节数据“1000011001100000”表示CPU从输入设备读进一个数（b）并放置到寄存器AL中；•第四条指令用3个字节数据“101000100000010100000000”表示CPU把寄存器AL中数放置到内存中地址编号为00000101的存储单元（1个字节）中保存。其中第3个字节数据和第2个字节数据合成一个16位二进制数据（即25/1381.1.1计算机的组成与运行•即0000000000000101），表示存储单元（b）的地址。•第五条指令用3个字节数据“101000000000010000000000”表示CPU从内存中地址编号为00000100的存储单元读进1个字节数据（a）并放置到AL寄存器中。26/1381.1.1计算机的组成与运行•第六条指令用4个字节数据“00000000110000000000010100000000”表示CPU把内存中地址编号为00000101存储单元的数据（b）加到AL寄存器中。•第七条指令用2个字节数据“1011000100000010”表示CPU把数00000010即2存储到CL寄存器中。27/1381.1.1计算机的组成与运行•第八条指令用2个字节数据“1111011011110001”表示CPU用CL中数支除AL寄存器中数，其结果存储在AL寄存器中。•第九条指令用3个字节数据“101000100000011000000000”表示CPU把寄存器AL中数传送到内存中地址编号为00000110的存储单元（X）中保存；28/1381.1.1计算机的组成与运行•第十条指令用3个字节数据“101110101101010100000011”表示CPU把数0000001111010101即03D5H（十六进制）存储到DX寄存器中；03D5H表示显示器的端口号。•第十一条指令用1个字节数据“11101110”表示CPU把AL寄存器中数送到DX寄存器所指向的端口连接的设备即显示器。29/1381.1.1计算机的组成与运行•第十二条指令用1个字节数据“11110100”表示CPU停止执行指令。•计算机的指令集也称为机器语言，上述的指令序列也称为机器语言程序。注意，该例子中用汉语描述计算过程时的每一步，在用机器语言描述时需要多条指令。30/1381.1.2机器语言、汇编语言和高级语言•机器语言就是计算机CPU的指令集合，用它表示的计算程序即机器语言程序可以直接由计算机执行。我们所谓的使用计算机，其它实质就是通过使用机器语言来完成计算任务，所以从这个角度上讲，机器语言就是机器的“代表”或“化身”。•但机器语言程序难理解，因为机器指令是用二进制数据表示的。为了便于记忆、31/1381.1.2机器语言、汇编语言和高级语言•理解机器指令或机器语言程序，人们用字母符号来表示机器指令，这种字母符号一般用一个有意义单词的前几个字母组成，如ADD表示加法指令，MOV表示传送数据等等。符号化的指令称为汇编指令，汇编指令的集合称为汇编语言，用它表示的程序称为汇编语言程序。•上节例子中的机器语言程序对应的汇编语言程序为下表右部分所示：32/13833/1381.1.2机器语言、汇编语言和高级语言•将该汇编语言程序与上节机器语言程序比较，我们可以发现每一条汇编语言指令与每一条机器指令基本上是一一对应的。注意，该汇编语言程序中，方括号中的数表示存储单元地址，这个数前后加上方括号，表示以该数为地址的存储单元内容，如第2条汇编指令中，[0100]表示地址为00000100的存储单元（a），寄存器中的数（a）将被放置在其中；34/1381.1.2机器语言、汇编语言和高级语言•不加方括号的数表示一般数据，如第10条汇编指令中，03D5H表示16进制数值03D5，将被放置到寄存器DX中。•汇编