《java高級編程》課件

《Java高級編程》課程介紹本課程深入講解Java高級編程技術(shù)，包括多線程、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫連接等關(guān)鍵內(nèi)容。通過學習本課程，您將掌握Java語言的核心特性，并能夠開發(fā)出高質(zhì)量的應(yīng)用程序。Java語言發(fā)展歷程1Java1.0(1995)第一個正式發(fā)布版本2Java1.2(1998)引入Swing和Collections框架3Java1.5(2004)新增泛型和枚舉4Java8(2014)引入Lambda表達式和StreamAPI5Java17(2021)最新長期支持版本Java經(jīng)歷了多次迭代，不斷完善和更新。Java在不斷發(fā)展中，成為最受歡迎的編程語言之一。Java語言特點及應(yīng)用領(lǐng)域平臺無關(guān)性Java代碼編譯成字節(jié)碼，可以在任何支持Java虛擬機的平臺上運行，無需重新編譯。面向?qū)ο驤ava使用面向?qū)ο缶幊趟枷?，將?shù)據(jù)和操作封裝在一起，提高代碼可復(fù)用性和可維護性。安全性Java提供了安全機制，例如沙箱模型，防止惡意代碼訪問系統(tǒng)資源，保護系統(tǒng)安全。應(yīng)用廣泛Java廣泛應(yīng)用于企業(yè)級應(yīng)用、移動應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、云計算等領(lǐng)域，是目前最流行的編程語言之一。Java語言基礎(chǔ)回顧數(shù)據(jù)類型Java有八種基本數(shù)據(jù)類型，包括整型、浮點型、字符型和布爾型。了解數(shù)據(jù)類型的區(qū)別以及數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換是掌握Java基礎(chǔ)的關(guān)鍵。運算符Java語言支持各種運算符，包括算術(shù)運算符、關(guān)系運算符、邏輯運算符和位運算符。掌握運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性對于編寫正確的表達式至關(guān)重要?？刂普Z句條件語句、循環(huán)語句以及跳轉(zhuǎn)語句是程序流程控制的核心，學習控制語句的使用是編寫靈活高效程序的關(guān)鍵。數(shù)組數(shù)組是存儲相同數(shù)據(jù)類型的多個元素的容器，學習數(shù)組的使用是提高程序代碼效率的重要基礎(chǔ)。類和對象類類是對象的模板，描述了對象的屬性和方法。對象對象是類的實例，擁有類定義的屬性和方法，可以執(zhí)行操作。關(guān)系類和對象之間是模板和實例的關(guān)系，對象是類的具體表現(xiàn)。面向?qū)ο缶幊谈拍顚ο竺嫦驅(qū)ο缶幊痰暮诵?，是將問題分解成一個個獨立的對象。類類是對象的模板，定義了對象的屬性和方法。繼承繼承是面向?qū)ο缶幊痰闹匾匦灾唬试S子類繼承父類的屬性和方法。多態(tài)多態(tài)是指同一個方法可以根據(jù)對象類型執(zhí)行不同的操作。繼承和多態(tài)1繼承繼承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍睿试S一個類繼承另一個類的屬性和方法，實現(xiàn)代碼復(fù)用和擴展。2多態(tài)多態(tài)指的是同一操作在不同對象上的不同行為，它增強了代碼的可讀性和靈活性，方便代碼維護和擴展。3類型轉(zhuǎn)換子類可以轉(zhuǎn)換為父類，反之需要強制類型轉(zhuǎn)換，需要注意潛在的ClassCastException異常。4抽象類抽象類不能被實例化，但可以包含抽象方法，子類必須實現(xiàn)抽象方法才能被實例化。接口和抽象類接口接口定義規(guī)范，抽象方法和常量，不包含方法實現(xiàn)。抽象類抽象類包含抽象方法和普通方法，可以實現(xiàn)接口。繼承與多態(tài)實現(xiàn)接口或繼承抽象類，實現(xiàn)多態(tài)，提高代碼可擴展性。異常處理機制異常概念程序運行過程中出現(xiàn)的錯誤或意外事件稱為異常。異常會導(dǎo)致程序崩潰，必須進行處理。異常類型Java提供了豐富的異常類型，如NullPointerException、IOException、ArithmeticException等。處理方法使用try-catch塊捕獲異常，并進行相應(yīng)的處理，確保程序正常運行。異常傳播未處理的異常會向上層方法傳播，最終可能導(dǎo)致程序終止。集合框架概述1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集合框架提供多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如列表、集合和映射，方便存儲和訪問數(shù)據(jù)。2通用接口所有集合都通過通用接口進行操作，簡化了代碼編寫和維護。3算法實現(xiàn)框架包含了許多常用算法，例如排序、搜索和迭代，無需手動實現(xiàn)。4性能優(yōu)化框架針對不同場景進行了優(yōu)化，提供高效的存儲和訪問方式。List集合List接口List接口是Java集合框架中的一種重要接口，它定義了有序集合的操作，允許元素重復(fù)。ArrayList類ArrayList類是List接口的常見實現(xiàn)，基于數(shù)組實現(xiàn)，提供快速隨機訪問能力。LinkedList類LinkedList類是List接口的另一種實現(xiàn)，基于鏈表實現(xiàn)，提供高效的插入和刪除操作。Vector類Vector類是List接口的早期實現(xiàn)，線程安全，但性能不如ArrayList和LinkedList。Set集合Set集合概述Set集合用于存儲不重復(fù)的元素。它遵循集合論的思想，每個元素只能出現(xiàn)一次。Set集合常用的實現(xiàn)類包括HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。Map集合鍵值對存儲Map集合用于存儲鍵值對。每個鍵必須唯一，與對應(yīng)的值關(guān)聯(lián)?？梢允褂面I來快速訪問相應(yīng)的value。常用類型HashMap是基于哈希表實現(xiàn)的，提供快速查找功能。TreeMap則是基于紅黑樹實現(xiàn)的，允許對鍵進行排序。應(yīng)用場景Map集合適用于需要通過鍵值對訪問數(shù)據(jù)的場景，比如緩存、配置信息存儲等。IO流機制11.輸入流數(shù)據(jù)從外部源讀取到程序內(nèi)存中，例如從文件、網(wǎng)絡(luò)或鍵盤讀取數(shù)據(jù)。22.輸出流數(shù)據(jù)從程序內(nèi)存寫入到外部目標中，例如將數(shù)據(jù)寫入文件、網(wǎng)絡(luò)或控制臺。33.字節(jié)流以字節(jié)為單位進行讀寫操作，適合處理各種數(shù)據(jù)類型。44.字符流以字符為單位進行讀寫操作，主要用于處理文本數(shù)據(jù)。文件操作1創(chuàng)建文件通過JavaAPI創(chuàng)建文件對象，并使用File類的createNewFile()方法創(chuàng)建實際文件。2讀取文件使用FileInputStream類打開文件，并使用字節(jié)流或字符流讀取文件內(nèi)容。3寫入文件使用FileOutputStream類打開文件，并使用字節(jié)流或字符流寫入文件內(nèi)容。4刪除文件使用File類的delete()方法刪除文件。Java提供了豐富的文件操作API，允許開發(fā)人員創(chuàng)建、讀取、寫入和刪除文件。這些功能是應(yīng)用程序中數(shù)據(jù)持久化和存儲管理的關(guān)鍵部分。多線程編程多線程概念多個線程同時運行，提高程序效率。并發(fā)執(zhí)行任務(wù)，充分利用CPU資源。線程創(chuàng)建通過繼承Thread類或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建線程。啟動線程使用start()方法。線程同步使用synchronized關(guān)鍵字或其他同步機制，確保線程安全，避免數(shù)據(jù)競爭問題。線程通信線程之間通過共享數(shù)據(jù)或消息傳遞進行通信，實現(xiàn)協(xié)作和數(shù)據(jù)共享。并發(fā)編程概念同步與異步同步是指在執(zhí)行完一個任務(wù)后再執(zhí)行下一個任務(wù)，而異步是指在執(zhí)行完一個任務(wù)后，可以立即執(zhí)行其他任務(wù)，無需等待當前任務(wù)完成。線程與進程線程是進程中的一個執(zhí)行單元，多個線程可以共享同一個進程的資源，而進程是操作系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。并發(fā)與并行并發(fā)是指多個任務(wù)在同一個時間段內(nèi)執(zhí)行，但并非同時執(zhí)行，而并行是指多個任務(wù)在同一時刻執(zhí)行。線程池線程池概述線程池是一種管理線程的機制，它可以有效地管理線程的創(chuàng)建、銷毀和復(fù)用。工作原理線程池中包含多個線程，這些線程可以執(zhí)行任務(wù)。當有新任務(wù)到來時，線程池會將任務(wù)分配給空閑線程。如果所有線程都處于忙碌狀態(tài)，新任務(wù)會被放入隊列中等待。Java中的線程池Java提供了一個名為`ExecutorService`的接口，用于管理線程池。鎖機制同步機制鎖機制是Java中用于實現(xiàn)線程同步的重要手段。它們可以確保在多線程環(huán)境下，對共享資源的訪問是互斥的，從而避免數(shù)據(jù)競爭和不一致。線程安全鎖機制能夠保護共享數(shù)據(jù)，使它們免受多個線程同時訪問帶來的破壞。通過鎖機制，可以確保每次只有一個線程可以訪問共享資源，從而保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)編程是構(gòu)建應(yīng)用程序之間進行通信的橋梁。通過套接字和協(xié)議，應(yīng)用程序可以相互發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸方式，例如TCP/IP，UDP，HTTP等。這些協(xié)議確保了數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)編程通常涉及不同的網(wǎng)絡(luò)模型，例如OSI模型和TCP/IP模型，這些模型描述了網(wǎng)絡(luò)通信的不同層級和協(xié)議。Socket編程網(wǎng)絡(luò)通信Socket編程是一種低級網(wǎng)絡(luò)編程接口，允許程序通過網(wǎng)絡(luò)進行通信。服務(wù)器端服務(wù)器端負責監(jiān)聽特定端口，接收來自客戶端的連接請求?？蛻舳丝蛻舳素撠煱l(fā)起連接請求，并與服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換。HTTP協(xié)議無狀態(tài)協(xié)議HTTP協(xié)議是一種無狀態(tài)協(xié)議，服務(wù)器不會保存客戶端信息，每次請求都需要重新建立連接。請求-響應(yīng)模型客戶端發(fā)送請求到服務(wù)器，服務(wù)器處理請求并返回響應(yīng)，整個過程基于請求-響應(yīng)模型。傳輸層協(xié)議HTTP協(xié)議建立在TCP協(xié)議之上，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。方法和狀態(tài)碼HTTP協(xié)議定義了多種請求方法和狀態(tài)碼，用于描述請求和響應(yīng)的類型。JavaWeb開發(fā)簡介JavaWeb開發(fā)是一種使用Java技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)站和Web應(yīng)用程序的技術(shù)。JavaWeb開發(fā)主要基于Servlet、JSP、JavaBeans等技術(shù)，并利用框架（如Spring）簡化開發(fā)流程，提高開發(fā)效率。Servlet技術(shù)11.動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)Servlet技術(shù)是JavaWeb開發(fā)的核心，它允許開發(fā)者創(chuàng)建動態(tài)的Web頁面，與用戶交互并提供數(shù)據(jù)。22.請求處理Servlet負責接收來自客戶端的HTTP請求，并處理請求，生成動態(tài)內(nèi)容，返回給客戶端。33.生命周期管理Servlet具有生命周期管理機制，包括初始化、服務(wù)請求、銷毀等階段，以確保資源的有效利用。44.多線程支持Servlet可以處理多個來自不同客戶端的請求，利用多線程機制提高效率，并提供并發(fā)訪問能力。JSP技術(shù)11.動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)JSP是一種動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)，允許將Java代碼嵌入到HTML頁面中。22.服務(wù)器端腳本JSP頁面在服務(wù)器端執(zhí)行，生成動態(tài)HTML內(nèi)容，發(fā)送給客戶端瀏覽器。33.MVC架構(gòu)JSP通常與Servlet和JavaBean一起使用，實現(xiàn)MVC架構(gòu)，提高代碼組織和可維護性。44.標簽庫JSP提供豐富的標簽庫，簡化頁面開發(fā)，提高效率和代碼可讀性。Spring框架概述輕量級框架Spring框架是一種開源的Java應(yīng)用程序框架，提供了全面的基礎(chǔ)設(shè)施支持，可以簡化企業(yè)級Java應(yīng)用程序的開發(fā)。模塊化設(shè)計Spring框架采用模塊化的設(shè)計，開發(fā)人員可以根據(jù)需要選擇所需模塊，并靈活地將它們集成到自己的應(yīng)用程序中。依賴注入Spring框架的核心特性之一是依賴注入，它允許應(yīng)用程序中的對象通過配置文件或注解來管理其依賴關(guān)系，提高代碼的可維護性和可測試性。面向切面編程Spring框架支持面向切面編程(AOP)，可以將橫切關(guān)注點，例如日志記錄、事務(wù)管理和安全，從業(yè)務(wù)邏輯中分離出來，提高代碼的模塊化和可重用性。SpringMVC模型-視圖-控制器SpringMVC是一種基于MVC架構(gòu)的Web應(yīng)用程序開發(fā)框架，它將應(yīng)用程序邏輯、數(shù)據(jù)和用戶界面分離。靈活配置SpringMVC提供了靈活的配置選項，允許開發(fā)者根據(jù)應(yīng)用程序的具體需求進行定制。強大的功能SpringMVC提供了豐富的功能，例如URL映射、請求處理、數(shù)據(jù)綁定、驗證和異常處理。易于測試SpringMVC框架的設(shè)計使得應(yīng)用程序易于測試，它提供了專門的測試工具和支持。Maven構(gòu)建管理工具依賴管理Maven可以幫助您管理項目中所有依