Java学习基础教育材料(0学习基础)【适合初学者阅读】.doc

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1、/ 第 1 部分Java 基础程序设计Java 语言介绍简单的 Java 程序Java 中的变量与数据类型运算符、表达式与语句循环与选择结构数组与方法的使用第1页第1章认识 Java1.1Java 的历史Java 来自于 Sun 公司的一个叫 Green 的项目，其原先的目的是为家用电子消费产品开发一个分布式代码系统，这样就可以把 E-mail 发给电冰箱、电视机等家用电器，对它们进行控制，和它们进行信息交流。开始他们准备采用 C+，但 C+太复杂，安全性差，最后基于 C+开发一种新语言 Oak（Java 的前身）。Oak 是一种用于网络的精巧而安全的语言，Sun 公司曾以此投标一个交互式电视

2、项目，但结果被 SGI 打败。于是 Oak 几乎无家可归，恰巧这时 Mark Ardreesen 开发的 Mosaic 和 Netscape 启发了 Oak项目组成员，他们用 Java 编制了 HotJava 浏览器，得到了 Sun 公司首席执行官 ScottMcNealy 的支持，触发了 Java 进军 Internet。Java 技术是由美国 Sun 公司倡导和推出的，它包括 Java 语言和 Java Media APIS、Security APIs、Management APIs、Java Applet、Java RMI、JavaBean、JavaOS、Java Servlet、Jav

3、aServer Page 以及 JDBC 等。现把 Java 技术的发展历程简述如下：1990 年，Sun 公司 James Gosling 领导的小组设计了一种平台独立的语言 Oak，主要用于为各种家用电器编写程序。1995 年 1 月，Oak 被改名为 Java；1995 年 5 月 23 日，Sun 公司在 Sun World 95上正式发布 Java 和 HotJava 浏览器。1995 年 8 月至 12 月，Netscape 公司、Oracle 公司、Borland 公司、SGI 公司、Adobe 公司、IBM 公司、AT&T 公司、Intel 公司获得 Java 许可证。1996

4、 年 1 月，Sun 公司宣布成立新的业务部门JavaSoft 部，以开发、销售并支持基于 Java 技术的产品，由 Alan Baratz 任总裁。同时推出 Java 开发工具包 JDK（Java Development Kit）1.0，为开发人员提供用来编制 Java 应用软件所需的工具。1996 年 2 月，Sun 公司发布 Java 芯片系列，包括 PicoJava、MicroJava 和 UltraJava，并推出 Java 数据库连接 JDBC（Java Database Connectivity）。1996 年 3 月，Sun 公司推出 Java WorkShop。第2页1996

5、 年 4 月，Microsoft 公司、SCO 公司、苹果电脑公司（Apple）、NEC 公司等获得 Java 许可证。Sun 公司宣布允许苹果电脑、HP、日立、IBM、Microsoft、Novell、SGI、SCO、Tamdem 等公司将 Java 平台嵌入到其操作系统中。1996 年 5 月，HP 公司、Sybase 公司获得 Java 许可证。北方电讯公司宣布把 Java技术和 Java 微处理器应用到其下一代电话机中的计划。5 月 29 日，Sun 公司在旧金山举行第一届 JavaOne 世界 Java 开发者大会，业界人士踊跃参加。Sun 公司在大会上推出一系列 Java 平台新技

6、术。1996 年 8 月，JavaWorkShop 成为 Sun 公司通过互联网提供的第一个产品。1996 年 9 月，Addison-Wesley 和 Sun 公司推出 Java 虚拟机规范和 Java 类库。1996 年 10 月，德州仪器等公司获得 Java 许可证。Sun 公司提前完成 JavaBean规范并发布，同时发布第一个 Java JIT（Just-In-Time）编译器，并打算在 JavaWorkShop 和 Solaris 操作系统中加入 JIT。10 月 29 日，Sun 公司发布 Java 企业计算技术，包括 JavaStation 网络计算机、65 家公司发布的 85

7、 个 Java 产品及应用、7 个新的 Java 培训课程及 Java 咨询服务、基于 Java 的 Solstice 互联网邮件软件、新的 Java 开发者支持服务、HotJava Views 演示、Java Tutor、Java Card API等。Sun 公司宣布完成 Java Card API 规范，这是智能卡使用的第一个开放 API。Java Card 规范将把 Java 能力赋予全世界亿万张智能卡。1996 年 11 月，IBM 公司获得 JavaOS 和 HotJava 许可证。Novell 公司获得 JavaWorkShop 许可证。Sun 公司和 IBM 公司宣布双方就提供

8、Java 化的商业解决方案达成一项广泛协议，IBM 公司同意建立第一个 Java 检验中心。1996 年 12 月，Xerox 等公司获得 Java 或 JavaOS 许可证。Sun 公司发布 JDK1.1、Java 商贸工具包、JavaBean 开发包及一系列 Java APIs；推出一个新的 JavaServer产品系列，其中包括 Java Web Server、Java NC Server 和 JavaServer Toolkit。Sun公司发布 100%纯 Java 计划，得到百家公司的支持。1997 年 1 月，SAS 等公司获得 Java 许可证。Sun 公司交付完善的 JavaB

9、ean 开发包，这是在确定其规范后不到 8 个月内完成的。1997 年 2 月，Sun 公司和 ARM 公司宣布同意使 JavaOS 运行在 ARM 公司的RISC 处理器架构上。Informix 公司宣布在其 Universal Server 和其他数据库产品上支持 JDK1.1。Netscape 公司宣布其 Netscape Communicator 支持所有 Java第3页化的应用软件和核心 API。1997 年 3 月，HP 公司获得 Java WorkShop 许可证，用于其 HP-UX 操作系统。西门子、AG 公司等获得 Java 许可证。日立半导体公司、Informix 公司等获

10、得JavaOS 许可证。Novell 公司获得 Java Studio 许可证。Sun 公司发售的 JavaOS 1.0操作系统，这是一种在微处理器上运行 Java 环境的最小、最快的方法，可提供给 JavaOS 许可证持有者使用。Sun 公司发售 HotJava Browser 1.0，这是一种 Java浏览器，可以方便地按需编制专用的信息应用软件，如客户自助台和打上公司牌号的网络应用软件。1996 年 6 月，Sun 公司发布 JSP1.0，同时推出 JDK1.3 和 Java Web Server 2.0。1999 年 11 月，Sun 公司发布 JSP1.1，同时推出 JSWDK1.0

11、.1 和 Java Servlet 2.2。2000 年 9 月，Sun 公司发布 JSP1.2 和 Java Servlet 2.3 API。1.2Java 的现状Java 是 Sun 公司推出的新一代面向对象程序设计语言，特别适于 Internet 应用程序开发，它的平台无关性直接威胁到 Wintel 的垄断地位，这表现在以下几个方面： 计算机产业的许多大公司购买了 Java 许可证，包括 IBM、Apple、DEC、Adobe、SiliconGraphics、HP、Oracle、TOSHIBA 以及 Microsoft。这一点说明，Java 已得到了业界的认可。众多的软件开发商开始支持

12、Java 软件产品。例如 Inprise 公司的 JBuilder、Sun公司自己做的 Java 开发环境 JDK 与 JRE。Sysbase 公司和 Oracle 公司均已支持HTML 和 Java。 Intranet 正在成为企业信息系统最佳的解决方案，而其中 Java 将发挥不可替代的作用。Intranet 的目的是将 Internet 用于企业内部的信息类型，它的优点是便宜、易于使用和管理。用户不管使用何种类型的机器和操作系统，界面是统一的 Internet 浏览器，而数据库、Web 页面、Applet、Servlet、JSP 则存储在 Web服务器上，无论是开发人员还是管理人员，或是

13、用户都可以受益于该解决方案。第4页1.31.3.1Java 的特点Java 语言的优点Java 语言是一种优秀的编程语言。它最大的优点就是与平台无关，在 Windows9x、Windows NT、Solaris、Linux、MacOS 以及其它平台上，都可以使用相同的代码。“一次编写，到处运行”的特点，使其在互联网上被广泛采用。由于 Java 语言的设计者们十分熟悉 C+语言，所以在设计时很好地借鉴了 C+语言。可以说，Java 语言是一种比 C+语言“还面向对象”的一种编程语言。Java语言的语法结构与 C+语言的语法结构十分相似，这使得 C+程序员学习 Java 语言更加容易。当然，如果仅

14、仅是对 C+改头换面，那么就不会有今天的 Java 热了。Java 语言提供的一些有用的新特性，使得使用 Java 语言比 C+语言更容易写出“无错代码”。这些新特性包括：1、 提供了对内存的自动管理，程序员无需在程序中进行分配、释放内存，那些可怕的内存分配错误不会再打扰设计者了；2、 去除了 C+语言中的令人费解、容易出错的“指针”，用其它方法来进行弥补；3、 避免了赋值语句（如 a = 3）与逻辑运算语句（如 a = = 3）的混淆；4、 取消了多重继承这一复杂的概念。Java 语言的规范是公开的，可以在 http:/ 上找到它，阅读 Java 语言的规范是提高技术水平的好方法。1.3.2

15、Java 语言的关键特性Java 语言有许多有效的特性，吸引着程序员们，最主要的有以下几个：第5页1.简洁有效Java 语言是一种相当简洁的“面向对象”程序设计语言。Java 语言省略了 C+语言中所有的难以理解、容易混淆的特性，例如头文件、指针、结构、单元、运算符重载、虚拟基础类等。它更加严谨、简洁。2.可移植性对于一个程序员而言，写出来的程序如果不需修改就能够同时在 Windows、MacOS、UNIX 等平台上运行，简直就是美梦成真的好事！而 Java 语言就让这个原本遥不可及的事已经越来越近了。使用 Java 语言编写的程序，只要做较少的修改，甚至有时根本不需修改就可以在不同平台上运行

16、了。3.面向对象可以这么说，“面向对象”是软件工程学的一次革命，大大提升了人类的软件开发能力，是一个伟大的进步，是软件发展的一个重大的里程碑。在过去的 30 年间，“面向对象”有了长足的发展，充分体现了其自身的价值，到现在已经形成了一个包含了“面向对象的系统分析”、“面向对象的系统设计”、“面向对象的程序设计”的完整体系。所以作为一种现代编程语言，是不能够偏离这一方向的，Java 语言也不例外。4.解释型Java 语言是一种解释型语言，相对于 C/C+语言来说，用 Java 语言写出来的程序效率低，执行速度慢。但它正是通过在不同平台上运行 Java 解释器，对 Java 代码进行解释，来实现“

17、一次编写，到处运行”的宏伟目标的。为了达到目标，牺牲效率还是值得的，况且，现在的计算机技术日新月异，运算速度也越来越快，用户是不会感到太慢的。5.适合分布式计算Java 语言具有强大的、易于使用的联网能力，非常适合开发分布式计算的程序。Java 应用程序可以像访问本地文件系统那样通过 URL 访问远程对象。使用 Java 语言编写 Socket 通信程序十分简单，使用它比使用任何其它语言都简第6页单。而且它还十分适用于公共网关接口（CGI）脚本的开发，另外还可以使用 Java 小应用程序（Applet）、Java 服务器页面（Java Server Page，简称 JSP）、Servlet 等

18、等手段来构建更丰富的网页。6.拥有较好的性能正如前面所述，由于 Java 是一种解释型语言，所以它的执行效率相对就会慢一些，但由于 Java 语言采用了两种手段，使得其性能还是不错的。A、 Java 语言源程序编写完成后，先使用 Java 伪编译器进行伪编译，将其转换为中间码（也称为字节码），再解释；B、提供了一种“准实时”（Just-in-Time，JIT）编译器，当需要更快的速度时，可以使用 JIT 编译器将字节码转换成机器码，然后将其缓冲下来，这样速度就会更快。7.健壮、防患于未然Java 语言在伪编译时，做了许多早期潜在问题的检查，并且在运行时又做了一些相应的检查，可以说是一种最严格的

19、 “编译器”。它的这种“防患于未然”的手段将许多程序中的错误扼杀在摇蓝之中。经常有许多在其它语言中必须通过运行才会暴露出来的错误，在编译阶段就被发现了。另外，在 Java 语言中还具备了许多保证程序稳定、健壮的特性，有效地减少了错误，这样使得 Java 应用程序更加健壮。8.具有多线程处理能力线程，是一种轻量级进程，是现代程序设计中必不可少的一种特性。多线程处理能力使得程序能够具有更好的交互性、实时性。Java 在多线程处理方面性能超群，具有让设计者惊喜的强大功能，而且在 Java 语言中进行多线程处理很简单。9.具有较高的安全性由于 Java 语言在设计时，在安全性方面考虑很仔细，做了许多探

20、究，使得 Java语言成为目前最安全的一种程序设计语言。尽管 Sun 公司曾经许诺过：“通过 Java 可以轻松构建出防病毒、防黑客的系统”，但“世界上没有绝对的安全”这一真理是不会因为某人的许诺而失灵验的。第7页就在 JDK (Java Development Kit)1.0 发布不久后，美国 Princeton（普林斯顿）大学的一组安全专家发现了 Java 1.0 安全特性中的第一例错误。从此，Java 安全方面的问题开始被关注。不过至今所发现的安全隐患都很微不足道，而且 Java 开发组还宣称，他们对系统安全方面的 Bugs 非常重视，会对这些被发现的 Bugs 立即进行修复。而且由于

21、Sun 公司开放了 Java 解释器的细节，所以有助于通过各界力量，共同发现、防范、制止这些安全隐患。10.是一种动态语言Java 是一种动态的语言，这表现在以下两个方面：A、 在 Java 语言中，可以简单、直观地查询运行时的信息；B、 可以将新代码加入到一个正在运行的程序中去。11.是一种中性结构“Java 编译器生成的是一种中性的对象文件格式。”也就是说，Java 编译器通过伪编译后，将生成一个与任何计算机体系统无关的“中性”的字节码。这种中性结构其实并不是 Java 首创的，在 Java 出现之前 UCSD Pascal 系统就已在一种商业产品中做到了这一点，另外在 UCSD Pasc

22、al 之前也有这种方式的先例，在Niklaus Wirth 实现的 Pascal 语言中就采用了这种降低一些性能，换取更好的可移植性和通用性的方法。Java 的这种字节码经过了许多精心的设计，使得其能够很好地兼容于当今大多数流行的计算机系统，在任何机器上都易于解释，易于动态翻译成为机器代码。1.4Java 虚拟机(JVM)Java 虚拟机(JVM)是可运行 Java 代码的假想计算机。只要根据 JVM 规范描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何 Java 代码能够在该系统上运行。如图 1-1 所示：第8页图 1-1Java 虚拟机从图 1-1 中不难明白 JAVA 可以实现可

23、移植性的原因，只要在操作系统上（WINNT、Linux、Unix）植入 JVM（Java 虚拟机），JAVA 程序就具有可移植性，也符合 SUN 公司提出的口号“Write Once, Run Anywhere”（“一次编写，处处运行”）。目前，Java 技术的架构包括以下三个方面：J2EE (Java 2 Platform Enterprise Edition) 企业版，是以企业为环境而开发应用程序的解决方案。J2SE (Java 2 Platform Stand Edition) 标准版，是桌面开发和低端商务应用的解决方案。J2ME (Java 2 Platform Micro Editi

24、on) 小型版，是致力于消费产品和嵌入式设备的最佳解决方案。第9页1.5JDK 的安装及环境变量的配置要开发 Java 程序首先必须要配置好环境变量，而 Java 的运行环境的配置比较麻烦，相信有些读者也会有这种体会，下面来看一下 JDK 的安装过程。在这里 JDK 选用的是 J2SDK1.4.2 版本。安装分为两个步骤：1、 首先要准备好 JDK 的安装文件：j2sdk-1_4_0_03-windows-i586 ;2、 配置环境变量 path。先来看一下步骤一的安装过程：图 1-2启动 JDK 安装程序第10页图 1-3将安装路径设置为 c:j2sdk之后走默认的安装设置即可。从图 1-1

25、 可以看出，在编译 Java 程序时需要用到 Javac 这个命令，执行 Java 程序需要 java 这个命令，而这两个命令并不是 windows 自带的命令，所以使用它们的时候需要配置好环境变量，这样就可以在任何的目录下使用这两个命令了。那么该如何设置环境变量呢？在我的电脑上点击右键选择属性选择高级环境变量path。第11页图 1-4系统环境变量的配置在 path 后面加上 c:j2sdkbin;c:j2sdk 是安装 JDK 的路径，如果记不清楚了，可回去看一下图 1-3。注意：在这里使用的是 windows 2000 操作系统，至于其他的操作系统，如 windows98在设置环境变量的

26、时与 windows2000 的配置有许多不同，如果读者感兴趣，可以去查阅其他的资料。第12页图 1-5添加环境变量这样就可以在任何目录下使用 javac 和 java 这两个命令了。1.6编写第一个 Java 程序说了这么多，现在就自己来动手编写一个 Java 的程序来亲自感受一下 Java 语言的基本形式。需要说明的是，JAVA 程序分为两种形式：一种是网页上使用的 Applet程序（Java 小程序），另一种是 Appliction 程序（即：Java 应用程序），本书主要讲解的是 Java Application 程序。第13页范例：Hello.java01 public class

27、Hello02 03 / 是程序的起点，所有程序由此开始运行04 public static void main(String args)05 06 / 此语句表示向屏幕上打印Hello World !字符串07 System.out.println(Hello World !);08 09 将上面的程序保存为 HelloCareers.java 文件，并在命令行中输入 javac Hello.java，没有错误后输入 java Hello。输出结果：Hello World!程序说明：在所有的 Java Application 中，所有程序都是从 public static void main

28、(String args)，开始运行的，刚接触的读者可能会觉得有些难记，在后面的章节中会详细给读者讲解main 方法的各个组成部分。上面的程序如果暂时不明白也没有关系，读者只要将程序一点一点都敲下来，之后按照步骤编译、执行，就可以了，在这里只是让读者对 Java Application 程序有一个初步印象，因为以后所有的内容讲解的都将围绕 Java Application 程序进行。1.7classpath 的指定在 java 中可以使用 set classpath 命令指定 java 类的执行路径。下面通过一个实验来了解 classpath 的作用，假设这里的 Hello.class 类位于

29、 c:盘下。第14页在 D 盘下的命令行窗口执行下面的指令：set classpath=c:之后在 D 盘根目录下执行：java Hello，如下图所示：图 1-6由上面的输出结果可以发现，虽然在 D 盘中并没有 Hello.class 文件，但是却也可以用 java Hello 执行 Hello.class 文件，之所以会有这种结果，就是因为在 D 盘中使用set classpath 命令，将类的查找路径指向了 C 盘，所以在运行时，会从 C 盘下开始查找。小提示：可能有些读者在按照上述的方法操作时，发现并不好用，这里要告诉读者的是，在设置 classpath 时，最好将 classpath

30、 指向当前目录，即：所有的 class 文件都从当前文件夹中开始查找：set classpath=.第15页本章摘要：1、 Java 程序比较特殊，它必须先经过编译，然后再利用解释的方式来运行。2、 Byte-codes 最大的好处是可越平台运行，可让“一次编写，处处运行”成为可能。3、 使用 classpath 可以指定 class 的运行路径。第16页第2章简单的 Java 程序从本章开始，就要正式学习 Java 语言的程序设计，除了认识程序的架构外，本章还介绍了修饰符、关键字以及一些基本的数据类型。通过简单的范例，让读者了解到检测与提高程序可读性的方法，以培养读者正确的程序编写观念与习惯

31、。2.1一个简单的例子首先来看一个简单的 Java 程序。在介绍程序的内容之前，先简单回顾一下第一章讲解的例子，之后再来看下面这个程序，试试看是否看得出它是在做哪些事情！范例：TestJava2_1.java01 / TestJava2_1.java，java 的简单范例02 public class TestJava2_103 04 public static void main(String args)05 06 int num ; / 声明一个整型变量 num07 num = 3 ; / 将整型变量赋值为 308 / 输出字符串，这里用+ 号连接变量09 System.out.print

32、ln(这是数字 +num);10 System.out.println(我有 +num+ 本书！);11 12 输出结果：这是数字 3我有 3 本书！如果现在看不懂上面的这个程序也没有关系，先将它敲进 Java 编辑器里，将它存盘、编辑、运行，就可以看到上面的输出结果。第17页从上面的输出结果中可以看出 System.out.println()的作用，就是输出括号内所包含的文字，至于 public、class、static、void 这些关键字的意思，将在以后的章节中再做更深入一层的探讨。程序说明：1、 第 1 行为程序的注释，Java 语言的注释是以“/ /”标志开始的，注释有助于对程序的阅

33、读与检测，被注释的内容在编译时不会被执行。2、 第 2 行 public class TestJava2_1 中的 public 与 class 是 Java 的关键字，class 为“类”的意思，后面接上类名称，在本程序中取名为 TestJava2_1。public 则是用来表示该类为公有，也就是在整个程序里都可以访问到它。需要注意的是，如果将一个类声明成 public，则也要将文件名称取成和这个类一样的名称，如图 2-1 所示。本例中的文件名为 TestJava2_1.java，而 public 之后所接的类名称也为 TestJava2_1。也就是说，在一个 Java 文件里，最多只能有一

34、个 public 类，否则.java 的文件便无法命名。图 2-1如果将类声明成 public，则也要将文件名称取成和这个类一样的名称3、 第 4 行 public static void main(String args)为程序运行的起点。第 410 行的功能类似于一般程序语言中的函数（function），但在 Java 中称之为 method（方法）。因此 C 语言里的 main()函数（主函数），在 Java 中则被称为 main() method（主方法）。4、 main() method 的主体（body）从第 5 行的左大括号“”到第 11 行的右大括号“”第18页为止。每一个独立

35、的 Java 程序一定要有 main() method 才能运行，因为它是程序开始运行的起点。5、 第 6 行“int num;”的目的是声明 num 为一个整数类型的变量。在使用变量之前必须先声明其类型。6、 第 7 行“num=3;”为一赋值语句，即把整数 2 赋给存放整数的变量 num。7、 第 8 行的语句为：System.out.println(这是数字 +num);程序运行时会在显示器上输出引号（”）内所包含的内容。包括“这是数字”和整数变量 num 所存放的值两部分内容。8、 System.out 是指标准输出，通常与计算机的接口设备有关，如打印机、显示器等。其后所续的文字 pr

36、intln，是由 print 与 line 所组成的，意思是将后面括号中的内容打印在标准输出设备显示器上。因此第 8 行的语句执行完后会换行，也就是把光标移到下一行的开头继续输出。读者可以把 System.out.println()，改成System.out.print()，看一下换行与不换行的区别。9、 第 10 行的右大括号则告诉编译器 main() method 到这儿结束。10、第 11 行的右大括号则告诉编译器 class TestJava2_1 到这儿结束。这里只是简单的介绍了一下 TestJava2_1 这个程序，相信读者已经对 Java 语言有了初步的了解。TestJava2_

37、1 程序虽然很短，却是一个相当完整的 Java 程序！在后面的章节中，将会对 Java 语言的细节部分，做详细的讨论。2.2简单的 Java 程序解析本节将仔细探讨 Java 语言的一些基本规则及用法。第19页2.2.1类（class）Java 程序是由类（class）所组成，至于类的概念在以后会有详细讲解，读者只要先记住所有的 Java 程序都是由类组成的就可以了。下面的程序片段即为定义类的典型范例：public class Test/ 定义 public 类 Test上面的程序定义了一个新的 public 类 Test，这个类的原始程序的文件名称应取名为 Test.java。类 Test 的范围由一对大括号所包含。public 是 Java 的关键字，指的是对于类的访问方式为公有。需要读者注意的是，由于 Java 程序是由类所组成，因此在完整的 Java 程序里，至少需要有一个类。此外，本书曾在前面提到过在 Java 程序中，其原始程序的文件名不能随意命名，必须和 public 类名称一样，因此在一个独立的原始程序里，只能有一个 public 类