Java程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程(慕課版)(第2版) 課件 第1單元 Java基礎(chǔ)知識(shí)

第1單元Java基礎(chǔ)知識(shí)Java程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程（(慕課版)(第2版)）目錄導(dǎo)航1.1

Java簡(jiǎn)介1.3

Java開(kāi)發(fā)工具的使用1.5單元小結(jié)1.2

Java開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建1.4項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)1.1.1Java的發(fā)展歷程1999

年。Java2平臺(tái)的發(fā)布是Java發(fā)展過(guò)程中最重要的一個(gè)里程碑，標(biāo)志著Java的應(yīng)用開(kāi)始普及。1995年，Sun公司推出了可以嵌入網(wǎng)頁(yè)且可以隨網(wǎng)頁(yè)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腁pplet（一種將小程序嵌入網(wǎng)頁(yè)中執(zhí)行的技術(shù)）并申請(qǐng)了商標(biāo)。由于Oak已經(jīng)被使用，其名稱被修改為Java。1991年成立了Green小組。Java之父詹姆斯·高斯林與其他幾個(gè)工程師一起開(kāi)發(fā)出了被稱為Oak的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，這就是Java語(yǔ)言的前身。1996年，JDK（JavaDevelopmentKit，Java軟件開(kāi)發(fā)工具包）1.0發(fā)布，這是Java發(fā)展歷程中的重要里程碑，標(biāo)志著Java成為一種獨(dú)立的開(kāi)發(fā)工具。2004年，J2SE1.5發(fā)布，并更名為JavaSE5.0。Java10于

2018年3月發(fā)布。1.1.2Java語(yǔ)言的特點(diǎn)1．簡(jiǎn)單性相對(duì)于C和C++而言，Java沒(méi)有g(shù)oto語(yǔ)句，使用break和continue語(yǔ)句及異常處理語(yǔ)句代替；沒(méi)有C++的運(yùn)算符過(guò)載和多繼承特征，免去了預(yù)處理程序。Java奉行一切皆是對(duì)象的理念，避免了對(duì)指針的使用。同時(shí)，Java自帶垃圾回收機(jī)制，讓開(kāi)發(fā)者無(wú)須關(guān)心存儲(chǔ)管理問(wèn)題。2．面向?qū)ο驤ava是使用類（Class）來(lái)組織的，類的概念完美地契合了面向?qū)ο蟮睦砟?。類是屬性和行為的集合，即?shù)據(jù)和操作方法的集合。結(jié)合包（Package）的分層分體系來(lái)組織類，使得Java的層次感更強(qiáng)，方法的調(diào)用和開(kāi)發(fā)更加方便和簡(jiǎn)單。1.1.2Java語(yǔ)言的特點(diǎn)3．分布性Java支持多種層次的網(wǎng)絡(luò)連接，Socket類提供了可靠的流（Stream）連接，所以用戶可以使用Java來(lái)構(gòu)建分布式的客戶機(jī)和服務(wù)器。4．編譯和解釋性Java編譯程序生成字節(jié)碼（Bytecode），而不是常見(jiàn)的機(jī)器碼。Java程序可以在任何支持Java解釋程序的系統(tǒng)上運(yùn)行。

Java支持快速原型，可實(shí)現(xiàn)快速程序開(kāi)發(fā)。這是與傳統(tǒng)的、耗時(shí)的“編譯、鏈接和測(cè)試”形成鮮明對(duì)比的精巧的開(kāi)發(fā)過(guò)程。5．穩(wěn)健性Java不支持指針的使用，這增強(qiáng)了程序的穩(wěn)健性，簡(jiǎn)化了出錯(cuò)處理和恢復(fù)操作。1.1.2Java語(yǔ)言的特點(diǎn)可移植性安全性Java沒(méi)有指針，并且會(huì)在加載前對(duì)字節(jié)碼文件進(jìn)行安全性驗(yàn)證，這些特點(diǎn)使Java相對(duì)安全。Java是運(yùn)行在Java虛擬機(jī)（JavaVirtualMachine，JVM）上的，所以其運(yùn)行不依賴于平臺(tái)和操作系統(tǒng)。高性能為了提升性能，JVM會(huì)根據(jù)代碼邏輯和當(dāng)前系統(tǒng)重新排列字節(jié)碼中程序執(zhí)行的邏輯順序。這種重排不僅不會(huì)影響程序的邏輯，還會(huì)大大提升程序的運(yùn)行性能。0806071.1.2Java語(yǔ)言的特點(diǎn)動(dòng)態(tài)性多線程Java支持多線程開(kāi)發(fā)，并給出了一系列的類和關(guān)鍵字等，以確保在多線程環(huán)境中變量的位置保持一致。Java是一種動(dòng)態(tài)的語(yǔ)言，可適應(yīng)變化的環(huán)境。例如，Java中的類是根據(jù)需要載入的，其中部分類是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取的。0405目錄導(dǎo)航1.1

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Java開(kāi)發(fā)工具的使用1.5單元小結(jié)1.2

Java開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建1.4項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)1.2.1JDK、JRE與JVM

JDK是Sun公司針對(duì)Java開(kāi)發(fā)者發(fā)布的產(chǎn)品。JDK中包含JRE。JDK的安裝目錄下有一個(gè)名為jre的目錄，里面有兩個(gè)文件夾，分別為bin文件夾和lib文件夾。在這里可以認(rèn)為bin文件夾中是JVM，lib文件夾中則是JVM工作所需要的類庫(kù)，而bin文件夾和lib文件夾合起來(lái)就稱為JRE。01JDK

JRE是Java程序不可缺少的運(yùn)行環(huán)境。有了它，Java開(kāi)發(fā)者才可以發(fā)布自己開(kāi)發(fā)的程序，讓用戶使用。

JRE中包含JVM、RuntimeClassLibraries和JavaApplicationLauncher，這些是運(yùn)行Java程序的必要組件。

與JDK不同，JRE是Java的運(yùn)行環(huán)境，而不是開(kāi)發(fā)環(huán)境，所以它沒(méi)有包含任何開(kāi)發(fā)工具（如編譯器和調(diào)試器），只是針對(duì)使用Java程序的用戶。02JRE

JVM是Java實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行的核心部分。通常Java程序會(huì)先被編譯為.class文件，這種文件可以在虛擬機(jī)上執(zhí)行。

.class文件并不直接與操作系統(tǒng)交互，而是通過(guò)JVM與系統(tǒng)交互。JVM的這種屏蔽具體操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)Java跨平臺(tái)運(yùn)行的關(guān)鍵。03JVM1.2.2系統(tǒng)環(huán)境變量配置1．安裝JDKstep01

在Oracle官網(wǎng)中下載JDK的安裝包，下載頁(yè)面如圖1-1所示。本書(shū)以JDK1.8為例進(jìn)行介紹，JDK11及更新版本的安裝和使用方法類似。step02

首先根據(jù)自己的操作系統(tǒng)選擇安裝包（本書(shū)以Windows10、64位的操作系統(tǒng)為例，選擇Windowsx64安裝包）。下載后得到的安裝文件是jdk-8u401-windows-x64.exe。雙擊該文件即可開(kāi)始安裝，安裝界面如圖1-2所示。1.2.2系統(tǒng)環(huán)境變量配置step03

單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入定制安裝界面，如圖所示。step04

保持默認(rèn)設(shè)置，單擊“下一步”按鈕，進(jìn)入安裝執(zhí)行界面，如圖所示。step05

安裝執(zhí)行需要一定的時(shí)間，此處只需要等待即可。安裝完成之后，會(huì)提示用戶定制安裝JRE，選擇安裝目標(biāo)文件夾后如圖所示。step06

保持默認(rèn)配置，單擊“下一步”按鈕，將彈出JRE的安裝界面，如圖所示。step07

耐心等待，直到安裝完成，如圖1-7所示，單擊“關(guān)閉”按鈕即可完成JDK的安裝。1.2.2系統(tǒng)環(huán)境變量配置默認(rèn)的JDK安裝路徑是系統(tǒng)盤中的Java目錄，找到該目錄，其結(jié)構(gòu)如圖所示。從這個(gè)目錄結(jié)構(gòu)可以看出，JDK的安裝包含JRE的安裝。進(jìn)入JDK的文件目錄，其結(jié)構(gòu)如圖所示。JDK目錄下有很多子目錄和文件，它們都有其特定的功能，其中主要的子目錄和文件功能如下。bin目錄：用于存放可執(zhí)行程序。db目錄：小型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，自JDK1.6之后引入，是一個(gè)純Java實(shí)現(xiàn)、開(kāi)源的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，可直接使用，小巧輕便，支持JDBC4.0規(guī)范。include目錄：JDK是使用C和C++實(shí)現(xiàn)的，該目錄存放的是C類語(yǔ)言的頭文件。

jre目錄：JRE的根目錄，包含JVM、運(yùn)行時(shí)的類包、Java應(yīng)用啟動(dòng)器和bin目錄，但不包含開(kāi)發(fā)環(huán)境中的開(kāi)發(fā)工具。lib目錄：用于存放開(kāi)發(fā)工具使用的歸檔包文件。

src.zip文件：用于存放JDK核心類的源代碼文件，通過(guò)該文件可以查看Java基礎(chǔ)類的源代碼。1.2.2系統(tǒng)環(huán)境變量配置2．配置環(huán)境變量step01

打開(kāi)文件資源管理器，右擊“此電腦”選項(xiàng)，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”，或在控制面板中選擇“系統(tǒng)”，然后單擊“高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置”→“環(huán)境變量”按鈕，如圖1-10所示。打開(kāi)環(huán)境變量配置界面，如圖1-11所示。和JDK相關(guān)的環(huán)境變量有3個(gè)，分別是JAVA_HOME、Path和CLASSPATH。其中JAVA_HOME是JDK的安裝目錄，用來(lái)定義Path和CLASSPATH的相關(guān)位置；Path環(huán)境變量告訴操作系統(tǒng)到何處找JDK工具；LASSPATH環(huán)境變量告訴JDK工具到何處找類文件（.class文件）。下面以Windows10系統(tǒng)為例，介紹JDK環(huán)境變量的配置。Windows系統(tǒng)其他版本的配置方式都是類似的，讀者可以查閱資料。1.2.2系統(tǒng)環(huán)境變量配置step02

在系統(tǒng)環(huán)境目錄下創(chuàng)建JAVA_HOME環(huán)境變量，該變量的值是JDK的安裝目錄。首先單擊“新建”按鈕，然后在“變量名”文本框中輸入“JAVA_HOME”，在“變量值”文本框中輸入JDK的安裝路徑，單擊“確定”按鈕，如圖1-12所示。CLASSPATH環(huán)境變量的配置方法同JAVA_HOME環(huán)境變量，如圖1-13所示。與JAVA_HOME和CLASSPATH不同，在計(jì)算機(jī)中Path環(huán)境變量是存在的，所以只需要為其添加內(nèi)容即可，如圖1-14所示。環(huán)境變量分為兩類，一類是用戶的環(huán)境變量，另一類是系統(tǒng)環(huán)境變量。1.2.2系統(tǒng)環(huán)境變量配置step03

配置完畢之后，按【W(wǎng)IN+R】組合鍵打開(kāi)“運(yùn)行”對(duì)話框，輸入“cmd”，單擊“確定”按鈕，打開(kāi)Windows的命令提示符窗口，如圖1-15所示。step04

輸入“java–version”，按【Enter】鍵，命令提示符窗口中會(huì)顯示Java的版本信息，如圖1-16所示。step05

輸入“javac”，按【Enter】鍵，窗口會(huì)顯示Java的javac工具，如圖1-17所示。目錄導(dǎo)航1.1

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Java開(kāi)發(fā)工具的使用1.5單元小結(jié)1.2

Java開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建1.4項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)1.3

Java開(kāi)發(fā)工具的使用JDK安裝配置完成之后就可以進(jìn)行Java的開(kāi)發(fā)了，此時(shí)，你只需要使用文本編輯器就可以開(kāi)發(fā)Java代碼了。讓我們來(lái)體驗(yàn)一下吧！使用文本編輯器編寫一個(gè)Java程序，代碼如下：publicclassHelloJava{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("Helloworld,HelloJava!");}}按【W(wǎng)IN+R】組合鍵，輸入“cmd”，打開(kāi)命令提示符窗口；先使用javac編譯.java文件，然后使用java運(yùn)行程序。需要注意的是，文件的名稱必須和類名一致。這里的文件名稱是HelloJava.java。javac用于編譯文件，所以使用“javacHelloJava.java”；java運(yùn)行的是類，所以使用“javaHelloJava”，運(yùn)行效果如圖1-18所示。1.3.1比較流行的Java開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介JDK安裝配置完成之后就可以進(jìn)行Java的開(kāi)發(fā)了，此時(shí)，你只需要使用文本編輯器就可以開(kāi)發(fā)Java代碼了。讓我們來(lái)體驗(yàn)一下吧！1．EclipseEclipse是一款主要用Java編寫的免費(fèi)JavaIDE（IntegratedDevelopmentEnvironment，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）。Eclipse允許用戶創(chuàng)建各種可用于手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、桌面和企業(yè)領(lǐng)域的跨平臺(tái)Java應(yīng)用程序。Eclipse的主要功能包括Windows生成器、集成Maven、Mylyn、XML（ExtensibleMarkupLanguage，可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）編輯器、Git客戶端、CVS（ConcumentVersionsSystem，并發(fā)版本系統(tǒng)）客戶端、PyDev，并且Eclipse還有一個(gè)基本工作區(qū)，里面的可擴(kuò)展插件系統(tǒng)可滿足用戶自定義IDE的需求。Eclipse在Eclipse公共協(xié)議下可用，并且適用于Windows、macOS和Linux系統(tǒng)。1.3.1比較流行的Java開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介2．NetBeansNetBeans是一款用Java編寫的開(kāi)源IDE，是最受歡迎的JavaIDE編輯器之一。

NetBeans支持所有Java應(yīng)用類型（包括JavaSE、JavaFX、JavaME、Web應(yīng)用、EJB和移動(dòng)App）的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)箱即用式開(kāi)發(fā)。NetBeans模塊化的設(shè)計(jì)意味著它可以由第三方插件來(lái)擴(kuò)展其功能，如NetBeans的PDF插件。

NetBeans既可用于Java開(kāi)發(fā)，也支持其他語(yǔ)言，特別是PHP、C/C++和HTML5（HyperTextMarkupLanguage5，超文本標(biāo)記語(yǔ)言第5版）。

NetBeans是基于Ant的項(xiàng)目系統(tǒng)，支持Maven、重構(gòu)、版本控制（包括CVS、Subversion、Git、Mercurial和ClearCase），并且是在由通用開(kāi)發(fā)與發(fā)布許可證（CommonDevelopmentandDistributionLicense，CDDL）v1.0和GNU通用公共許可證（GeneralPubicLicense，GPL）v2.0構(gòu)成的雙重協(xié)議下發(fā)布的。

NetBeans可在多個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行，包括Windows、macOS、Linux、Solaris和其他支持兼容JVM的平臺(tái)。1.3.1比較流行的Java開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介3．IntelliJIDEAIntelliJIDEA是一款免費(fèi)的JavaIDE，主要用于Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)、Scala、Groovy、JavaSE和JavaEE編程。它設(shè)計(jì)精巧，并提供了JUnit測(cè)試、TestNG、調(diào)試、代碼檢查、智能代碼補(bǔ)全、多元重構(gòu)、Maven和Ant構(gòu)建工具、可視化GUI（GraphicalUserInterface，圖形用戶界面）設(shè)計(jì)器以及XML和Java代碼編輯器等實(shí)用功能。4．MyEclipseMyEclipse是一個(gè)出色的Eclipse插件集合，專門用于Java、J2EE開(kāi)發(fā)。MyEclipse的功能非常強(qiáng)大，支持面也十分廣，尤其是對(duì)多種開(kāi)源產(chǎn)品的支持都不錯(cuò)。MyEclipse支持JavaServlet、AJAX（AsynchronousJavaScriptAndXML，異步JavaScript和XML）、JSP（JavaServerPage，Java服務(wù)器頁(yè)面）、JSF（JavaServerFaces，Java服務(wù)器界面）、Struts、Spring、Hibernate、EJB3（EnterpriseJavaBean3，企業(yè)級(jí)JavaBean第3版）、JDBC（JavaDatabaseConneetivity，Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接）數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具等多項(xiàng)功能。目前MyEclipse提供Windows、macOS和Linux3種操作系統(tǒng)的安裝包，可在這3種操作系統(tǒng)上安裝。1.3.1比較流行的Java開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介5．其他工具Java的魅力是支持多種工具，例如構(gòu)建工具Ant、包管理工具M(jìn)aven和項(xiàng)目運(yùn)行容器Tomcat等。這些工具可以幫助Java開(kāi)發(fā)者快速創(chuàng)建項(xiàng)目及進(jìn)行項(xiàng)目的持續(xù)集成等。其中Maven是項(xiàng)目包管理的重要工具，它可以減少包導(dǎo)入導(dǎo)致的項(xiàng)目占用空間巨大和Java包沖突等問(wèn)題；Tomcat則是JavaWeb項(xiàng)目發(fā)布時(shí)需要使用的服務(wù)器，可以讓W(xué)eb項(xiàng)目在其上運(yùn)行并提供服務(wù)。1.3.2Eclipse的安裝及使用目前Eclipse有很多版本，本書(shū)以Neon版本為例進(jìn)行說(shuō)明。用戶只需下載“eclipse-inst-win64.exe”安裝包，并按照提示安裝即可，步驟如下。step01

雙擊安裝包，選擇“EclipseIDEforJavaDevelopers”選項(xiàng)，如圖1-20所示；進(jìn)入安裝配置界面，單擊“INSTALL”按鈕安裝即可，如圖1-21所示；安裝時(shí)會(huì)跳出協(xié)議界面，單擊“確定”按鈕繼續(xù)安裝。step02

安裝完成之后會(huì)在桌面上生成一個(gè)快捷圖標(biāo)。雙擊快捷圖標(biāo)運(yùn)行軟件，軟件打開(kāi)后界面如圖1-22所示。目錄導(dǎo)航1.1

Java簡(jiǎn)介1.3

Java開(kāi)發(fā)工具的使用1.5單元小結(jié)1.2

Java開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建1.4項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目1-1使用Eclipse編寫HelloWorld程序我們學(xué)習(xí)一門新的語(yǔ)言，編寫的第一個(gè)程序基本上都是HelloWorld。本項(xiàng)目就是使用Java語(yǔ)言編寫HelloWorld程序，開(kāi)發(fā)工具使用Eclipse。Eclipse的使用較為簡(jiǎn)單，首先創(chuàng)建項(xiàng)目，然后創(chuàng)建類，執(zhí)行一個(gè)入口類就可以查看運(yùn)行結(jié)果了。如果編輯中出現(xiàn)簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤，編輯器會(huì)進(jìn)行提示，在錯(cuò)誤代碼下顯示一條紅色的波浪線。具體步驟如下。step01

創(chuàng)建項(xiàng)目。選擇“File”→“new”→“Project”→“JavaProject”，或者按【Alt+Shift+N】組合鍵后選擇“Project”→“JavaProject”；然后輸入項(xiàng)目名稱“firstprogram”，再依次單擊“Finish”→“Yes”即可，如圖1-23、圖1-24所示。項(xiàng)目1-1使用Eclipse編寫HelloWorld程序step02

項(xiàng)目創(chuàng)建完成之后，就進(jìn)入了Java項(xiàng)目的編輯界面，如圖1-25所示。step03

創(chuàng)建類。在項(xiàng)目文件結(jié)構(gòu)中使用默認(rèn)的包（包的概念在第5單元中介紹）新建一個(gè)類，方法為：右擊src文件夾，在彈出的快捷菜單中選擇“New”→“Class”，如圖1-26所示；在彈出的“NewJavaClass”對(duì)話框的“Package”文本框中輸入包名稱“firstprogram”，在“Name”文本框中輸入類名稱“HelloJava”，勾選“publicstaticvoidmain(String[]args)”，默認(rèn)創(chuàng)建一個(gè)主方法，其他選項(xiàng)保持默認(rèn)值不變，如圖1-27所示。項(xiàng)目1-1使用Eclipse編寫HelloWorld程序step04

單擊“Finish”按鈕后，就可成功地創(chuàng)建Java類了。創(chuàng)建完成之后，編輯器會(huì)自動(dòng)打開(kāi)所創(chuàng)建類的視圖，如圖1-28所示。step05

此時(shí)，Java類已經(jīng)創(chuàng)建完成。為了形成對(duì)比，此處使用與在文本編輯器中編寫的Java類相似的執(zhí)行邏輯：在main()方法中通過(guò)System.out.println()輸出“HelloEclipse,HelloJava！”；在類文件中右擊，選擇“Runas”，會(huì)在控制臺(tái)中輸出“HelloEclipse,HelloJava!”，如圖1-29所示。項(xiàng)目1-1使用