67JAVA程序设计(已较版)

1第1章Java概述道可道，非常道；名可名，非常名。———老子本章概括性地讨论一些有关Java的基本问题和面向对象的概念，以便尽快认识Java和编写Java程序。1.1什么是Java？Java包含两个方面的内容，一个是Java语言，Java语言是一种多用途的面向对象的编程语言，另一个是Java平台，Java平台是支撑Java语言程序开发和运行的环境，包括Java虚拟机JVM和编程接口API。Java的创始人是JamesGosling博士，他在创造了Java语言及其早期的Java平台。Sun公司在1995年5月23日正式宣布了Java的诞生。Java名字来自于印尼的一个盛产咖啡小岛的名字，中文称为爪哇，取名为Java，寓意为世人献上一杯浓香的热咖啡。在1998年之前，Java被众多的软件企业所采用，但由于当时硬件环境和JVM的技术原因，Java主要用在客户端的以及一些移动设备中。1999年6月，SUN公司发布了Java的三个版本：标准版J2SE、企业版J2EE和微型版J2ME。J2SE主要用于桌面系统开发，是其它两个版本的基础。J2EE主要用于Web开发，J2ME主要用于手机和PDA开发。Java被广泛地应用到诸如移动通信、智能卡、ATM机、个人电脑、服务器和大型主机等设备上去。目前，Java已成为全球最具影响力编程语言和开发平台，Java全球经济价值已经超过1000亿美元。1.2Java语言Java语言与其它程序设计高级语言（如:C语言、C++等）稍有一点相似，更有很大不同。Java语言既是编译的又是解释的，编译和解释是分别进行的，Java平台提供了相应的Java编译器和解释器，如图1.1所示。首先把用Java语言编写的程序保存为java文件，编译器负责把java文件编译成字节码class文件，字节码是Java虚拟机可以识别的语言，字节码与具体的计算机无关称为跨平台。每次运行程序时，解释器负责把Java字节码文件加载到内存，并解释为具体的计算机上能够执行的程序。编译只需要进行一次，而解释是每执行一次解释一次。图1.1Java语言程序的编译和解释过程除了跨平台外，Java语言是纯面向对象的并且具有强大的API（ApplicationProgrammingInterface）支撑，API是由Java平台提供的重要开发资源。Java语言能干什么？用Java语言结合JavaAPI可以写出各种形式的Java程序如表1-1所示。表1-1：Java语言的应用程序形式编译环境运行环境应用JavaapplicationJava编译器Java虚拟机（JVM）C/S架构JavaappletJava编译器Java的浏览器嵌入HTML中JavaServletsJava编译器Java的Web服务器J2EE架构JSP（JavaServerPage）脚本语言（无需编译）Java的Web服务器嵌入HTML中本书重点讨论Javaapplicatoin程序，它是最基本的Java语言程序，后面的程序不申明都是指Javaapplicatoin程序，对其它形式Java程序都有专著，感兴趣的读者可以参阅相关书籍，本书只做一些简单介绍。2什么是Java程序？下面通过一个简单示例，认识一下Java程序。【示例1.1】这是一个最简单的程序，用class定义一个类HelloWorld，在这个类中定义了一个main()方法，在这个main方法中，用标准的输出方法System.out.println()，在命令提示符视窗中输出一行文字（HelloWorld!），如图1.2所示，程序如下：classHelloWorld{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){System.out.println(HelloWorld!);//输出HelloWorld!}}图1.2示例1.1的运行结果关于示例1.1的几点说明:1)Java程序是由类class构成的，classHelloWorld{…}是声明一个类，class是声明类的关键字，HelloWorld是类的名字，花括号和其中的内容{…}称为类体，HelloWorld类体从第一行的“{”开始，到最后一行的“}”结束；两个反斜线“//”极其后面的文字是注释，注释是对代码进行解释和说明，不影响程序的编译和运行。2)类体中的publicstaticvoidmain(Stringargs[]){...}是定义main()方法，(Stringargs[])是该方法要求的格式，从第二行的“{”开始，到最后四行的“}”结束，{...}称为方法体，方法体中可以包含语句，Java语言中的方法类似于C语言中的函数，main方法类似于C语言中的main函数，相同之处都是程序从这里开始执行，不同之处是C语言中的main函数由操作系统调用，Java语言中的main方法是一个由虚拟机调用的方法，一个能够执行的程序就必须要有一个main方法。3)方法体中的System.out.println(HelloWorld);是一个语句，这个语句在命令提示符视窗中输出圆括号里写的内容。Java程序是由类组成的，类是由变量和方法组成的，方法是由语句组成的，关于类、变量、方法和语句将在后续章节详细讨论。要编译和运行【示例1.1】这个程序，首先要在计算机上构建Java开发平台。1.3Java开发平台（Java运行环境和Java开发工具）Java开发平台是Java的一个重要组成部分，是一种能够运行Java程序并且支撑Java程序开发的软件系统，包括Java虚拟机和JavaAPI两部分，如图1.3所示。图1.3Java开发平台结构图JavaTM2PlatformStandardEdition6（简称JDK6）是Java开发平台的一种具体实现，主要内容如下：表1-2Java开发平台英文名称英文缩写中文名称JavaTMSEDevelopmentKit6JDKTM6Java开发工具3JavaTMSERuntimeEnvironment6JRETM6Java运行环境JDK6可以从上免费下载，安装方法也可以同时查阅到。在Windows操作系统下安装JDK，要确定一个安装目录，例如d:\jdk，JDK安装后的目录结构如图1.4所示。图1.4JDK安装后的目录结构bin目录保存了javac.exe、java.exe等DOS下的可执行文件，javac.exe是编译器，用来将程序文件中的每个类定义编译成一个.class文件，java.exe是java虚拟机上的解释器，负责加载.class文件并将.class文件解释成为特定的机器码来执行，javadoc.exe用来将源程序中的文档注释内容生成HTML格式的程序说明文档。lib目录保存了tools.jar和dt.jar文件，是开发工具的支持文件。jre目录下包括bin和lib两个子目录，jre\bin保存了Java运行环境，jre\lib保存了rt.jar文件，其中包含了JavaAPI核心类的基本包java和扩展包javax，包是存放一些相关类的一个文件目录。JavaAPI是Sun的核心类库，为Java程序设计提供了强大的支撑，下面通过一个示例说明API核心类库的用途和用法，这个示例程创建一个视窗，首先用import语句从API核心类库中引进视窗类JFrame，然后声明一个MyWindow类，在MyWindow类中定义一个main()方法，在main()方法中用JFrame类声明并创建一个视窗对象win，最后用视窗对象win的方法设置视窗的可见性和大小，视窗对象win调用的方法是在视窗类JFrame中定义的，JFrame类是API提供的，学会使用API中的类，是学习Java的重要内容。【示例1.2】创建一个大家经常见到的视窗对象，如图1.5所示，程序如下：importjavax.swing.JFrame;//这是从API中引进视窗类JFrameclassMyWindow{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){JFramewin=newJFrame(本视窗就是一个对象!);//用JFrame类先创建一个视窗对象winwin.setVisible(true);//然后设置视窗对象win可见win.setSize(400,60);//然后设置视窗对象win的大小}}图1.5示例1.2的运行结果关于Java开发平台的详细内容，请参阅Sun的白皮书。1.4Java程序的编写、编译和运行过程可以采用任何一种文本编辑器来写Java程序，比如Windows操作系统附件中的记事本或集成开发工具JCreater、MyEclips等。建议初学者先用记事本写程序，体会一下程序编写、编译和运行过程之后，再使用集成开发工具。要建立一个保存程序文件的目录，例如d:\mywork，由于程序文件目录与JDK安装目录不同，为了使用DOS命令4方便，可以通过电脑属性设置系统变量path指向javac.exe和java.exe所在路径..\bin和建立系统变量classpath指向要运行的.class文件所在路径。例如d:\mywork，如图1.6所示。图1.6通过电脑属性设置系统变量也可以在DOS视窗中用DOS命令set临时设置系统变量path和系统变量classpath，如图1.7所示。图1.7在DOS视窗临时设置系统变量1）编写Java程序，保存程序文件:打开Windows操作系统附件中的记事本，用记事本编写HelloWorld这个程序，如图1.8所示。图1.8用记事本写HelloWorld这个程序在目录d:\mywork，保存程序文件HelloWord.java（后缀是java,C++语言程序后缀是cpp）如图1.9所示。图1.9保存源程序文件2）编译Java程序文件:打开Windows操作系统附件中的DOS命令视窗，用编译器javac.exe编译Java程序HelloWorld.java，具体操作过程如图1.10所示。5图1.10用编译器javac.exe编译源文件HelloWorld.java编译结果会产生一个HelloWorld.class的文件，class文件是字节码文件，Java程序文件中定义了多少个类，就会产生多少个class的文件，每个class的文件可以被单独使用，而C++程序的cpp文件不管定义了多少个类，只产生一个obj文件，要单独使用一个类必须单独写一个头文件。与而C++程序不同，Java程序不允许在类之外声明变量或定义方法，所以说Java程序纯粹是类的或者说Java程序是纯面向对象。3）运行class文件:用解释器java.exe加载和运行程class文件HelloWorld.class，如图1.11所示。图1.11用解释器java.exe加载和运行程class文件HelloWorld.class1.5Java语言程序的注释注释能够提高程序的可阅读性，编译器不理会注释，不影响程序编译和运行，Java程序注释分为:1)单行注释，为代码实现的功能添加一个简短的说明，//表示注释开始，注释内容到本行结尾，例如：win.setVisible(true);//设置视窗对象win可见win.setSize(400,60);//设置视窗对象win的大小2)多行注释，使用多行注释（又称区域注释），通常使用区域注释描述文件、数据结构、方法和文件说明，它们通常放在文件的开头和方法中，多行注释以/*开头，以*/结尾。例如:/*我们首先用import引进API核心类库中的一个视窗类Frame，然后定义一个类MyWindow，在类MyWindow中定义了一个main方法。*/3)文档注释文档注释用于描述Java的类、接口、构造器、方法，文档注释是Java语言特有的。Javadoc可以把文档注释内容转换成html网页格式的程序说明文档。文档注释以/**开头，以*/结尾。例如:/**在main方法中用Frame类声明并创建了一个视窗对象win，最后用视窗对象win自身的方法设置了视窗