第1章Java語(yǔ)言概述《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)案例教程（第2版）》目錄/Contents1.11.21.3Java語(yǔ)言簡(jiǎn)介JDK的使用Java程序的開(kāi)發(fā)1.4

Java的運(yùn)行機(jī)制1.5

Java開(kāi)發(fā)工具Eclipse思政要點(diǎn)/Point科技創(chuàng)新精神

Java作為編程語(yǔ)言，體現(xiàn)了科技創(chuàng)新的力量，鼓勵(lì)學(xué)生追求技術(shù)前沿。規(guī)范意識(shí)

Java語(yǔ)言有嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木幊虘B(tài)度和規(guī)范意識(shí)。國(guó)際視野

Java的廣泛應(yīng)用和跨平臺(tái)特性，引導(dǎo)學(xué)生具有國(guó)際視野，關(guān)注全球技術(shù)發(fā)展。職業(yè)規(guī)劃意識(shí)

介紹Java語(yǔ)言在職業(yè)發(fā)展中的廣闊前景，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的興趣和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行職業(yè)規(guī)劃。Java語(yǔ)言簡(jiǎn)介1.1

Java是一種面向?qū)ο蟮?、基于?lèi)的、通用型編程語(yǔ)言，最初由SunMicrosystems（現(xiàn)歸屬于Oracle公司）于1995年發(fā)布。Java的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行”（WriteOnce,RunAnywhere），這意味著Java程序可以在任何支持Java虛擬機(jī)（JavaVirtualMachine,JVM）的設(shè)備上運(yùn)行，無(wú)需對(duì)源代碼進(jìn)行修改或重新編譯。Java語(yǔ)言不僅適用于企業(yè)級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，還廣泛應(yīng)用于大型網(wǎng)站后端服務(wù)、嵌入式系統(tǒng)以及桌面應(yīng)用開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。1.1.1

什么是JavaJavaSEJavaEEJavaMEJavaSE(JavaPlatform，StandardEdition)以前被稱(chēng)為J2SE。它允許開(kāi)發(fā)和部署在桌面、服務(wù)器、嵌入式環(huán)境和實(shí)時(shí)環(huán)境中使用的Java應(yīng)用程序。JavaSE包含了支持JavaWeb服務(wù)開(kāi)發(fā)的類(lèi)，并為JavaEE(JavaPlatform，EnterpriseEdition)提供基礎(chǔ)。1.1.1

什么是JavaJavaEE以前被稱(chēng)為J2EE。企業(yè)版本幫助開(kāi)發(fā)和部署可移植、健壯、可伸縮且安全的服務(wù)器端Java應(yīng)用程序。JavaEE是在JavaSE的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，它提供Web服務(wù)、組件模型、管理和通信API，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)的面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(Service-OrientedArchitecture，SOA)和Web2.0應(yīng)用程序。1.1.1

什么是JavaJavaSEJavaEEJavaMEJavaME(JavaPlatform，MicroEdition)以前被稱(chēng)為J2ME。JavaME為在移動(dòng)設(shè)備和嵌入式設(shè)備(比如手機(jī)、PDA、電視機(jī)頂盒和打印機(jī))上運(yùn)行的應(yīng)用程序提供一個(gè)健壯且靈活的環(huán)境。JavaME包括靈活的用戶(hù)界面、健壯的安全模型、許多內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及對(duì)可以動(dòng)態(tài)下載的聯(lián)網(wǎng)和離線(xiàn)應(yīng)用程序的豐富支持?；贘avaME規(guī)范的應(yīng)用程序只需編寫(xiě)一次，就可以用于許多設(shè)備，而且可以利用每個(gè)設(shè)備的本機(jī)功能。1.1.1

什么是JavaJavaSEJavaEEJavaME1.1.2

Java語(yǔ)言的特點(diǎn)Java語(yǔ)言是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它通過(guò)提供最基本的方法來(lái)完成指定的任務(wù)簡(jiǎn)單性Java語(yǔ)言的設(shè)計(jì)集中于對(duì)象及其接口，它提供了簡(jiǎn)單的類(lèi)機(jī)制以及動(dòng)態(tài)的接口模型。面向?qū)ο笸ㄟ^(guò)提供的類(lèi)庫(kù)可以處理TCP/IP協(xié)議，用戶(hù)可以通過(guò)URL地址在網(wǎng)絡(luò)上很方便地訪問(wèn)其他對(duì)象。分布式Java語(yǔ)言具有動(dòng)態(tài)調(diào)整庫(kù)中方法和增加變量的能力。動(dòng)態(tài)性Java語(yǔ)言?xún)?nèi)置了對(duì)多線(xiàn)程的支持。多線(xiàn)程Java語(yǔ)言具有強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢查和異常處理機(jī)制魯棒性Java字節(jié)碼可以動(dòng)態(tài)翻譯成特定CPU的機(jī)器碼，提高了執(zhí)行速度。高性能Java不支持指針，一切對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)都必須通過(guò)對(duì)象的實(shí)例變量來(lái)實(shí)現(xiàn)安全性Java語(yǔ)言具有“一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行”的特性立與可移植性平臺(tái)獨(dú)立與可移植性1234567891.1.3Java語(yǔ)言的發(fā)展歷史JDK1.1

1997年2月19日J(rèn)DK1.3（Java2SE1.3）2000年5月8日J(rèn)DK5.0（JavaSE5，也稱(chēng)為JDK1.5）2004年9月30日J(rèn)DK7（JavaSE7）2011年7月28日J(rèn)DK9及以后版本JDK1.0

1996年1月23日J(rèn)DK1.2（Java2）1998年12月8日J(rèn)DK1.4（Java2SE1.4）2002年2月13日J(rèn)DK6（JavaSE6）2006年12月11日J(rèn)DK8（JavaSE8）2014年3月18日J(rèn)DK17及以后版本（LTS版本）JDK的使用1.21.2JDK的使用JDK(JavaDevelopmentKit)是Sun公司對(duì)Java開(kāi)發(fā)人員發(fā)布的免費(fèi)軟件開(kāi)發(fā)工具包。JDK是整個(gè)Java的核心，包括Java運(yùn)行環(huán)境、Java工具和Java基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)。JDK提供了Java的開(kāi)發(fā)編譯環(huán)境，而JRE(JavaRuntimeEnvironment)提供了Java的解釋運(yùn)行環(huán)境。1.2.1安裝JDK步驟1步驟2步驟3步驟4訪問(wèn)JDK網(wǎng)址下載JDK的網(wǎng)址為/java/technologies/downloads/，可以根據(jù)自己計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境下載相對(duì)應(yīng)的JDK版本。步驟2步驟1步驟3步驟4進(jìn)入下載頁(yè)面進(jìn)入下載頁(yè)面，在選擇版本和下載之前用戶(hù)首先需要接受協(xié)議，然后根據(jù)自己的電腦系統(tǒng)選擇對(duì)應(yīng)的版本，接著單擊“下一步”按鈕進(jìn)行安裝1.2.1安裝JDK步驟3步驟1步驟2步驟4選擇JDK安裝路徑用戶(hù)在安裝時(shí)可以選擇要安裝的功能，同時(shí)可以根據(jù)需要選擇默認(rèn)安裝路徑或者選擇修改安裝路徑。如果需要修改安裝路徑，則單擊“更改”按鈕，在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇要安裝的位置，然后單擊“下一步”按鈕進(jìn)行安裝。1.2.1安裝JDK步驟3步驟1步驟2步驟4安裝JDK安裝完成的界面如圖所示。1.2.1安裝JDK步驟4步驟1步驟2步驟3配置系統(tǒng)環(huán)境變量右鍵單擊“我的電腦”→“屬性”→“高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置”，就會(huì)看到如圖所示的界面。1.2.1安裝JDK步驟5步驟6步驟7步驟8配置環(huán)境變量單擊“環(huán)境變量”按鈕，開(kāi)始配置環(huán)境變量。1.2.1安裝JDK步驟6步驟5步驟7步驟8配置JAVA_HOME環(huán)境變量在系統(tǒng)變量選項(xiàng)區(qū)中單擊“新建”按鈕，變量名為“JAVA_HOME”(代表JDK安裝路徑)，變量值為“C:\ProgramFiles\Java\jdk-17”，即JDK的安裝路徑。1.2.1安裝JDK步驟7步驟5步驟6步驟8配置Path環(huán)境變量在系統(tǒng)變量中查找Path變量，如果存在，點(diǎn)擊“編輯”按鈕，點(diǎn)擊“新建”按鈕，將JDK安裝目錄下的bin文件夾的安裝路徑添加其中。1.2.1安裝JDK步驟8步驟5步驟6步驟7驗(yàn)證配置是否成功在搜索框中輸入cmd，單擊“回車(chē)”按鈕，打開(kāi)命令行窗口。在命令行窗口中輸入“java–version”命令，顯示安裝的Java版本信息，則表明JavaJDK安裝成功1.2.1安裝JDK

bin目錄1.2.2JDK目錄介紹功能：存放Java的編譯器、解釋器等可執(zhí)行文件。主要文件：java.exe：Java運(yùn)行工具，用于啟動(dòng)Java應(yīng)用程序。javac.exe：Java編譯器，用于將Java源代碼編譯成字節(jié)碼。jar.exe：打包工具，用于創(chuàng)建、查看和管理Java歸檔文件（JAR）。javadoc.exe：文檔生成工具，用于從Java源代碼生成HTML格式的API文檔。javaw.exe：Java運(yùn)行工具（窗口模式），與java.exe類(lèi)似，但不會(huì)在命令行窗口中運(yùn)行Java程序。

db目錄1.2.2JDK目錄介紹功能：JDK附帶的輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，名為Derby。用途：用于Java應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試。

include目錄功能：存放調(diào)用系統(tǒng)資源的接口文件，主要是C語(yǔ)言的頭文件。用途：這些頭文件在Java程序通過(guò)JNI（JavaNativeInterface）調(diào)用本地代碼時(shí)需要使用。

jre目錄1.2.2JDK目錄介紹功能：Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境的根目錄。包含內(nèi)容：Java虛擬機(jī)（JVM）、運(yùn)行時(shí)的類(lèi)包、Java運(yùn)行啟動(dòng)器以及一個(gè)bin目錄（包含Java運(yùn)行工具和庫(kù)文件）。用途：用于運(yùn)行Java程序，但不包含開(kāi)發(fā)環(huán)境中的開(kāi)發(fā)工具。lib目錄功能：存放Java的類(lèi)庫(kù)文件。包含內(nèi)容：Java核心類(lèi)庫(kù)、支持JVM運(yùn)行的函數(shù)庫(kù)等。用途：這些類(lèi)庫(kù)在Java程序編譯和運(yùn)行時(shí)需要引用。

src.zip文件1.2.2JDK目錄介紹功能：JDK提供的類(lèi)的源代碼壓縮文件。用途：通過(guò)解壓該文件，可以查看Java基礎(chǔ)類(lèi)的源代碼，有助于學(xué)習(xí)和理解Java語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)原理。Java程序的開(kāi)發(fā)1.3

利用記事本編寫(xiě)Java程序第一步，編寫(xiě)Java源程序由于JDK沒(méi)有提供專(zhuān)門(mén)的編輯工具，所以可以通過(guò)任意文本編輯器編寫(xiě)Java源代碼，例如記事本、notepad等。程序編輯完成后保存文件，然后將文件的擴(kuò)展名改為“.java”1.3Java程序的開(kāi)發(fā)圖1-16

使用記事本編寫(xiě)程序

利用記事本編寫(xiě)Java程序第二步，編譯程序生成字節(jié)碼文件。使用Javac命令編譯HelloWorld.java文件，并生成HelloWorld.class字節(jié)碼文件。1.3Java程序的開(kāi)發(fā)第三步，運(yùn)行Java程序使用Java命令解釋執(zhí)行HelloWorld.class文件，在屏幕上顯示“HelloWorld！”字符串，圖1-17程序運(yùn)行結(jié)果Java的運(yùn)行機(jī)制1.4

1.編譯階段1.4Java的運(yùn)行機(jī)制源代碼：Java源代碼是以.java為后綴的文件，其中包含了用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的程序代碼。Java編譯器（javac）：Java編譯器用于將源代碼編譯成字節(jié)碼（bytecode），這是Java程序的中間表示形式。字節(jié)碼不依賴(lài)于特定的硬件或操作系統(tǒng)，因此具有跨平臺(tái)性。編譯后的字節(jié)碼文件以.class為后綴。

2.運(yùn)行階段1.4Java的運(yùn)行機(jī)制（1）Java虛擬機(jī)（JVM）：JVM是Java程序的運(yùn)行環(huán)境，負(fù)責(zé)執(zhí)行Java字節(jié)碼。JVM提供了平臺(tái)獨(dú)立性、安全性和自動(dòng)內(nèi)存管理等功能。（2）類(lèi)加載器（ClassLoader）：類(lèi)加載器負(fù)責(zé)將字節(jié)碼文件加載到JVM中。它按照父委托模型加載類(lèi)，即先嘗試從父類(lèi)加載器中加載類(lèi)，如果父類(lèi)加載器無(wú)法加載，則再由子類(lèi)加載器加載。（3）字節(jié)碼驗(yàn)證器（BytecodeVerifier）：在字節(jié)碼被加載到JVM后，字節(jié)碼驗(yàn)證器會(huì)驗(yàn)證其正確性和安全性，以確保不破壞Java語(yǔ)言的安全模型。（4）執(zhí)行引擎（ExecutionEngine）：執(zhí)行引擎包括解釋器和即時(shí)編譯器（JITCompiler）。解釋器逐行解釋字節(jié)碼并執(zhí)行，而JIT編譯器則將熱點(diǎn)代碼（經(jīng)常執(zhí)行的代碼）編譯成機(jī)器碼，以提高運(yùn)行時(shí)性能。（5）內(nèi)存管理：JVM的內(nèi)存管理包括堆（Heap）、棧（Stack）、方法區(qū)（MethodArea）和本地方法棧（NativeMethodStack）。

3.Java程序的執(zhí)行流程1.4Java的運(yùn)行機(jī)制（1）編寫(xiě)Java源代碼：在Java開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行程序代碼的編輯，生成.java文件。（2）編譯Java源代碼：使用Java編譯器（javac）對(duì).java文件進(jìn)行編譯，生成.class字節(jié)碼文件。（3）運(yùn)行Java程序：使用Java運(yùn)行工具（java）運(yùn)行.class文件。JVM加載字節(jié)碼文件，并通過(guò)類(lèi)加載器、字節(jié)碼驗(yàn)證器、執(zhí)行引擎等組件執(zhí)行程序。（4）輸出結(jié)果：程序執(zhí)行完畢后，將結(jié)果輸出到控制臺(tái)或其他輸出設(shè)備。Eclipse簡(jiǎn)介1.51.5.1Eclipse簡(jiǎn)介

Eclipse是一個(gè)基于Java的、開(kāi)放源碼的、可擴(kuò)展的應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它為編程人員提供了一流的Java集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，Eclipse最初由IBM公司開(kāi)發(fā)，作為VisualAgeforJava的替代品，旨在提供一個(gè)更為靈活和可擴(kuò)展的IDE。2001年11月，Eclipse被貢獻(xiàn)給開(kāi)源社區(qū)，并由非營(yíng)利軟件供應(yīng)商聯(lián)盟Eclipse基金會(huì)管理。Eclipse可以從網(wǎng)/downloads/上免費(fèi)下載。該開(kāi)發(fā)環(huán)境擁有多個(gè)下載版本，可以適用于Linux、MacOSX、Windows、Solaris操作系統(tǒng)，用戶(hù)可以根據(jù)自身需要下載不同的版本。

主要功能與特點(diǎn)1.5.1Eclipse簡(jiǎn)介強(qiáng)大的插件機(jī)制Eclipse的插件機(jī)制使得它可以輕松地?cái)U(kuò)展和定制化，適應(yīng)各種不同的開(kāi)發(fā)需求。用戶(hù)可以根據(jù)需要添加或刪除插件，擴(kuò)展IDE的功能。1多語(yǔ)言支持Eclipse支持其他多種編程語(yǔ)言，如C/C++、PHP、Python、JavaScript等。通過(guò)安裝不同的插件，Eclipse可以支持不同的編程語(yǔ)言，為程序員提供了一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境。2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Eclipse是一個(gè)集成了編輯、調(diào)試、測(cè)試等功能的IDE，使得程序員可以在一個(gè)環(huán)境中完成整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。它提供了豐富的工具和功能，如代碼編輯器、調(diào)試器、性能分析器、代碼質(zhì)量檢查工具、版本控制工具等，可以提高開(kāi)發(fā)效率和代碼質(zhì)量。3跨平臺(tái)性Eclipse可以在多個(gè)操作系統(tǒng)上運(yùn)行，包括Windows、Linux、macOS等。這意味著用戶(hù)可以在不同平臺(tái)上使用相同的IDE進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，而不必?fù)?dān)心兼容性問(wèn)題。4開(kāi)源免費(fèi)Eclipse是開(kāi)源免費(fèi)軟件，用戶(hù)可以自由下載、使用和修改，沒(méi)有任何費(fèi)用和限制。51.5.2Eclipse的安裝與啟動(dòng)步驟1步驟2步驟3步驟4訪問(wèn)Eclipse網(wǎng)址輸入網(wǎng)址/downloads/，進(jìn)入下載頁(yè)面，單擊DownloadePackages按鈕步驟2步驟1步驟3步驟4進(jìn)入下載頁(yè)面根據(jù)電腦配置，選擇相應(yīng)版本進(jìn)行下載1.5.2Eclipse的安裝與啟動(dòng)步驟3步驟1步驟2步驟4下載Eclipse單擊DOWNLOAD按鈕1.5.2Eclipse的安裝與啟動(dòng)步驟3步驟1步驟2步驟4選擇安裝路徑用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇要安裝的路徑，單擊“下載”按鈕1.5.2Eclipse的安裝與啟動(dòng)步驟4步驟1步驟2步驟3安裝完成Eclipse下載完成后無(wú)需安裝直接運(yùn)行，將該文件直接解壓縮到指定的安裝目錄下即完成了安裝工作，雙擊eclipse.exe文件即可運(yùn)行1.5.2Eclipse的安裝與啟動(dòng)1.5.3Eclipse編寫(xiě)Java程序的流程打開(kāi)文件安裝目錄，運(yùn)行eclipse.exe時(shí)需要選擇工作區(qū)Workspace，即保存程序源碼和字節(jié)碼文件的目錄。用戶(hù)可以使用默認(rèn)路徑，也可以根據(jù)需要自行修改。

運(yùn)行Eclipse1.5.3Eclipse編寫(xiě)Java程序的流程步驟1步驟2步驟3步驟4新建Java項(xiàng)目(1)啟動(dòng)Eclipse，選擇項(xiàng)目存儲(chǔ)的路徑，進(jìn)入主界面后，從菜單選擇File→New→Project。(2)從對(duì)話(huà)框中選擇JavaProject，然后單擊Next按鈕。步驟2步驟1步驟3步驟4新建Java項(xiàng)目在新彈出的對(duì)話(huà)框中，在ProjectName文本框的位置輸入類(lèi)名HelloWorld，單擊Finish按鈕。1.5.3Eclipse編寫(xiě)Java程序的流程步驟3步驟1步驟2步驟4新建Java程序在創(chuàng)建的項(xiàng)目HelloWorld上單擊右鍵，選擇New→Class，新建Java類(lèi)1.5.3Eclipse編寫(xiě)Java程序的流程步驟4