《安全編程技術(shù)》教學(xué)大綱

1、安全編程技術(shù)（Secure Programming Technology）課程代碼：5261055學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32（其中：課程教學(xué)學(xué)時(shí)：20，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12）先修課程：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教材：無(wú)開課學(xué)院：計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)本課程為java編程技術(shù)的進(jìn)階課程，在熟悉和掌握java語(yǔ)言基本知識(shí)的基礎(chǔ)上深入理解java語(yǔ)言底層原理。課程內(nèi)容主要包括內(nèi)存管理，java中異常的分類和本質(zhì)，多線程，線程安全，反射概念以及編程技巧的掌握，類加載器的原理，一些基本常用的設(shè)計(jì)模式和泛型本質(zhì)分析等，其中重點(diǎn)和難點(diǎn)是多線程，線程安全的理解和掌握以及

2、對(duì)java異常機(jī)制的理解和運(yùn)用。（二）課程目標(biāo)課程目標(biāo)包括知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)，具體如下：課程目標(biāo)1：要求學(xué)生在掌握java基本編程原理和思想的基礎(chǔ)上深入理解java技術(shù)的各項(xiàng)技術(shù)細(xì)節(jié)，深入理解java語(yǔ)言的異常處理，多線程編程，反射，類加載器等核心機(jī)制和相關(guān)編程技巧以及如何在實(shí)際軟件工程項(xiàng)目中合理使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)避免潛在的安全性問(wèn)題。課程目標(biāo)2：能夠運(yùn)用計(jì)算思維分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，針對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題，分析并抽象出涉及的數(shù)據(jù)元素以及它們內(nèi)在的邏輯關(guān)系。課程目標(biāo)3：能夠綜合運(yùn)用java語(yǔ)言的各種高級(jí)特性，在實(shí)踐中熟練使用，避免一些常見的安全性問(wèn)題。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系本

3、課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.3， 7.3和8.3。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.3：能夠評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)工程專業(yè)實(shí)踐和解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.3：正確認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐對(duì)于客觀世界和社會(huì)的貢獻(xiàn)和影響，理解用技術(shù)手段降低其負(fù)面影響的作用與局限性。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)8.3：能夠在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3畢業(yè)要求6.3畢業(yè)要求7.3畢業(yè)要求8.3二、課程內(nèi)容及教學(xué)要求（按章撰寫）本課程為java程序設(shè)計(jì)的進(jìn)階課程，要求學(xué)生在掌握java基本編程

4、原理和思想的基礎(chǔ)上深入理解java技術(shù)的各項(xiàng)技術(shù)細(xì)節(jié)，深入理解java語(yǔ)言的異常處理，多線程編程，反射，類加載器等核心機(jī)制和相關(guān)編程技巧以及如何在實(shí)際軟件工程項(xiàng)目中合理使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)避免潛在的安全性問(wèn)題。第1章內(nèi)存管理（2）1.1 內(nèi)存管理（1）（1）了解內(nèi)存和寄存器的區(qū)別；（2）理解堆，棧，BSS區(qū)，Data區(qū)，代碼區(qū)等的特點(diǎn)；（3）掌握內(nèi)存分配和管理的原理；重點(diǎn)：內(nèi)存分配和管理的原理難點(diǎn)：理解堆，棧，BSS區(qū)，Data區(qū)，代碼區(qū)等的特點(diǎn)1.2java內(nèi)存管理（學(xué)時(shí)數(shù)）（1）（1）了解java垃圾回收機(jī)制的工作原理；（2）理解產(chǎn)生內(nèi)存泄露的原因；（3）理解hashcode方法，掌握hashco

5、de和equals方法的區(qū)別和聯(lián)系；重點(diǎn)：java垃圾回收機(jī)制難點(diǎn)：，掌握hashcode和equals方法的區(qū)別和聯(lián)系第2章 java的反射技術(shù)（2）2.1 反射的基本概念（1）（1）了解Class類；（2）理解反射相關(guān)的類比如Field，Method等類；（3）掌握反射技術(shù)的運(yùn)用；重點(diǎn)：理解反射的概念難點(diǎn)：掌握Class類2.2反射技術(shù)實(shí)踐（學(xué)時(shí)數(shù)）（1）（1）了解反射相關(guān)的方法；（2）理解為什么會(huì)需要使用反射技術(shù)，理解動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的特點(diǎn)；（3）掌握如何使用反射技術(shù)對(duì)類成員變量和方法的調(diào)用；重點(diǎn)：理解反射和動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的概念和特點(diǎn)難點(diǎn)：，靈活掌握并運(yùn)用反射技術(shù)第3章HashSet，ArrayLis

6、t和Hashcode原理分析（2）（1）了解set和List基本概念；（2）理解set和list各自存儲(chǔ)的特點(diǎn)和機(jī)制；（3）掌握hashcode方法的特點(diǎn)和用途（4）重點(diǎn)：hashcode方法的特點(diǎn)和用途難點(diǎn)：理解Hashcode方法在的存儲(chǔ)特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式第4章內(nèi)省和JavaBean原理分析（2）（1）了解javaBean的簡(jiǎn)單內(nèi)省操作；（2）理解javaBean內(nèi)省的復(fù)雜運(yùn)用；（3）使用BeanUtils工具操作javabean重點(diǎn)：內(nèi)省的機(jī)制和原理難點(diǎn)：javaBean的內(nèi)省操作第5章了解和應(yīng)用注釋（2）（1）了解注解的概念和簡(jiǎn)單運(yùn)用；（2）注解的定義和反射調(diào)用（3）為注解增加各種屬性（4

7、）用注解控制方法的訪問(wèn)權(quán)限重點(diǎn)：注解的反射調(diào)用難點(diǎn)：用注解控制方法的訪問(wèn)權(quán)限第6章泛型的內(nèi)部機(jī)制和運(yùn)用（4）6.1 泛型的概念和內(nèi)部機(jī)制（2）（1）了解泛型的基本運(yùn)用；（2）理解泛型的內(nèi)部機(jī)制，如何通過(guò)反射獲得泛型的實(shí)際參數(shù)類型；（3）掌握泛型的通配符擴(kuò)展運(yùn)用；重點(diǎn)：泛型的內(nèi)部機(jī)制的理解難點(diǎn)：泛型的通配符擴(kuò)展運(yùn)用6.2泛型的綜合運(yùn)用（學(xué)時(shí)數(shù)）（2）（1）理解自定義泛型的概念和用法；（2）理解自定義泛型和類型腿短；（3）掌握自定義泛型的運(yùn)用；重點(diǎn)：自定義泛型的概念和用法難點(diǎn)：，自定義泛型的運(yùn)用第7章類加載器工作原理以及委托模式（2）（1）掌握Class類的基本概念；（2）理解類加載器的概念（3）

8、掌握類加載器的工作原理（4）理解類加載器的委托模式重點(diǎn)：類加載器的工作原理難點(diǎn)：委托模式的理解和運(yùn)用第8章多線程以及線程安全（4）8.1傳統(tǒng)線程技術(shù)回顧（2）（1）了解線程互斥技術(shù)；（2）理解線程同步通信技術(shù)；（3）掌握線程范圍內(nèi)共享變量的概念與作用；重點(diǎn)：線程互斥技術(shù)的理解難點(diǎn)：線程范圍內(nèi)共享變量的掌握8.2java線程鎖技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)）（2）（1）理解死鎖和線程安全的概念；（2）理解java線程鎖技術(shù)；（3）掌握java讀寫鎖技術(shù)；（4）掌握java條件阻塞和condition的應(yīng)用；重點(diǎn)：線程鎖技術(shù)和讀寫鎖技術(shù)的掌握和應(yīng)用難點(diǎn)：，條件阻塞的概念和運(yùn)用三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)項(xiàng)目名稱所需

9、學(xué)時(shí)內(nèi)容提要項(xiàng)目要求實(shí)驗(yàn)類型必開選開實(shí)驗(yàn)一反射技術(shù)的綜合運(yùn)用2應(yīng)用反射技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)類的成員變量，方法的調(diào)用和修改是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)二自定義泛型的綜合應(yīng)用2編寫一個(gè)應(yīng)用自定義泛型的類并測(cè)試是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)三注釋的綜合運(yùn)用2利用注釋實(shí)現(xiàn)方法的權(quán)限控制是綜合實(shí)驗(yàn)四動(dòng)態(tài)代理模式實(shí)踐2在代碼中運(yùn)用動(dòng)態(tài)代理模式是綜合實(shí)驗(yàn)五javaBean的內(nèi)省實(shí)踐2熟練掌握javabean的內(nèi)省操作是綜合實(shí)驗(yàn)六多線程以及線程安全的應(yīng)用2通過(guò)實(shí)現(xiàn)一個(gè)多線程售票系統(tǒng)來(lái)掌握多線程和線程安全是綜合實(shí)驗(yàn)七線程互斥與線程鎖的實(shí)踐2在實(shí)踐編碼過(guò)程中實(shí)現(xiàn)線程互斥和線程鎖是綜合實(shí)驗(yàn)1：反射技術(shù)的綜合運(yùn)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?）了解反射技術(shù)的概念2）理

10、解反射的用途3）利用反射技術(shù)解決問(wèn)題2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）先自己寫一個(gè)類，要求這個(gè)類又共有私有的成員變量和方法，和靜態(tài)成員變量和方法2）使用反射技術(shù)訪問(wèn)調(diào)用這個(gè)類的所有成員方法和變量3.重點(diǎn)和難點(diǎn)數(shù)量掌握反射技術(shù)實(shí)驗(yàn)2：自定義泛型的綜合應(yīng)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?) 掌握泛型概念2）掌握自定義泛型的技術(shù)3）熟練運(yùn)用泛型技術(shù)2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）使用泛型實(shí)現(xiàn)一個(gè)類中的所有方法2）定義一個(gè)自定義泛型的類3）使用泛型技術(shù)處理int，double，float類型的數(shù)組排序3. 重難點(diǎn)掌握自定義泛型類實(shí)驗(yàn)3：注釋的綜合運(yùn)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?) 了解注釋的概念2）掌握自定義注釋技術(shù)；3）掌握自定義注釋控

11、制方法訪問(wèn)權(quán)限的技術(shù)2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）訪問(wèn)自己的自定義注釋2）讀取自定義注釋的內(nèi)容3）利用自定義注釋控制訪問(wèn)全新啊3. 重難點(diǎn)使用自定義注釋控制方法訪問(wèn)權(quán)限實(shí)驗(yàn)4：動(dòng)態(tài)代理模式實(shí)踐1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?) 掌握代理的概念2）掌握動(dòng)態(tài)代理的概念3）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理模式2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）實(shí)現(xiàn)一個(gè)普通代理類2）實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)代理類3）用動(dòng)態(tài)代理實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)3. 重難點(diǎn)掌握動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)5：javaBean的內(nèi)省實(shí)踐1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?) 了解javaBean的概念2）掌握使用javaBean實(shí)現(xiàn)基本功能。2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）自己寫一個(gè)javaBean的類2）使用javaBean技術(shù)訪

12、問(wèn)這個(gè)類3）使用這個(gè)類實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)3. 重難點(diǎn)掌握javaBean的實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)6：多線程以及線程安全的應(yīng)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?) 掌握多線程概念2）掌握死鎖的概念3）掌握線程同步概念2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)多線程售票程序2）為售票程序加上防止死鎖功能3）實(shí)現(xiàn)線程同步3. 重難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)線程同步和防止死鎖實(shí)驗(yàn)7：線程互斥與線程鎖的實(shí)踐1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?）掌握線程互斥的概念2）掌握線程通信技術(shù)3）如何使用鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)線程互斥2. 實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容1）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者模型2）在模型中實(shí)現(xiàn)線程間通信3）防止線程死鎖3. 重難點(diǎn)線程通信的概念和技術(shù)注：本課程為專業(yè)課，授課對(duì)象為大三學(xué)生，實(shí)驗(yàn)

13、類型主要包括驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，均需要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、算法的時(shí)間復(fù)雜度分析以及總結(jié)。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)分細(xì)則參見附錄1。四、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法章教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)上機(jī)課程實(shí)踐小計(jì)第一章內(nèi)存管理22講授、案例、演示課程目標(biāo)1，2第二章java的反射技術(shù)224講授、案例、自學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1，2第三章HashSet，ArrayList和Hashcode原理分析44講授、對(duì)比、自學(xué)、討論、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1-3第四章內(nèi)省和JavaBean原理分析222講授、演示、自學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1，2第五章了解和應(yīng)用注釋22講授

14、、自學(xué)課程目標(biāo)1，2第六章泛型的內(nèi)部機(jī)制和運(yùn)用224講授、案例、演示、討論、自學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1-3第七章泛型的綜合運(yùn)用224講授、案例、演示、討論、自學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1-3第八章類加載器工作原理以及委托模式22講授、案例、演示、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1-3第九章多線程以及線程安全246講授、案例、演示、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1-3合計(jì)201232注：1.課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格； 2.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問(wèn)題、項(xiàng)目、案例等教學(xué)方法）等。五、課程考核 1. 課程考核方式包括期末考試、平時(shí)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)情況考核?？己诵问娇己艘罂己藱?quán)重備注平時(shí)作業(yè)及階段測(cè)試課后完成

15、1015個(gè)習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握度，計(jì)算全部作業(yè)的平均成績(jī)?cè)侔?5%計(jì)入總成績(jī)；可讓學(xué)生查閱資料，了解本課程相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況，自主學(xué)習(xí)并完成。15%根據(jù)平時(shí)作業(yè)得分取平均值或結(jié)合平時(shí)測(cè)試情況實(shí)驗(yàn)完成6個(gè)實(shí)驗(yàn)，主要訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力，最后按15%計(jì)入課程總成績(jī)。15%評(píng)分細(xì)則見附錄1期末考試試卷題型包括選擇題、填空題、判斷題、應(yīng)用題、算法題5大類，以卷面成績(jī)的70%計(jì)入課程總成績(jī)。其中考核基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用能力的題占90%；考核能針對(duì)個(gè)人或職業(yè)發(fā)展的需求，采用合適的方法，自主學(xué)習(xí)，適應(yīng)發(fā)展占比10%。70%期末考試采用閉卷筆試。六、參考書目

16、及學(xué)習(xí)資料1. Java編程思想，作者：美?？藸枺霭嫔纾簷C(jī)械工業(yè)出版社，出版時(shí)間：2007年6月2.Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，作者：Y.Daniel Liang，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版時(shí)間：2015年月3.深入分析Java Web技術(shù)內(nèi)幕，作者：許玲波，出版社：電子工業(yè)出版社出版時(shí)間：2014年月4.深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐，作者：周志明，出版社：機(jī)械工業(yè)出版，七、大綱說(shuō)明1. 主要采用多媒體教學(xué)手段，主要知識(shí)點(diǎn)板書與多媒體相結(jié)合，多種教學(xué)手段綜合運(yùn)用。2. 課后共需完成近15道習(xí)題作業(yè)，以評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解和應(yīng)用情況。 附錄1：實(shí)驗(yàn)考核方式及評(píng)分細(xì)則本實(shí)驗(yàn)以考查為主，考核的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表現(xiàn)（其中包含分析與解決問(wèn)題的能力）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量等。分析與解決問(wèn)題的能力采用提問(wèn)和現(xiàn)場(chǎng)操作的方式進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)成績(jī)中出勤、預(yù)習(xí)占10%，實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)占60、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及思考題占30。成績(jī)組成考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)出勤、預(yù)習(xí)10%出勤狀況，