《增量式模块化程序设计》 基础知识篇

第 1 章 Java 初探

本章学习目标 了解 Java 语言的历史和特点。 理解 Java 与其他编程语言间的关系。 初步了解简单 Java 程序的构成。 了解流行的 Java 程序集成开发环境。 掌握 Java Application 的一般开发步骤。

1.1 Java 概述 Java 是由美国 Sun 公司开发的支持面向对象程 序设计的语言，它最大的优势是借助于虚拟机 机制实现的跨平台特性，实现所谓的 “Write once ， run everywhere” 。 易移植性及网络编程使得 Java 迅速流行起来， 成为一种深受广大开发者喜欢的编程语言。 目前，随着 J2ME 、 J2SE 和 J2EE 的发展， Java 已经不仅仅是一门简单的计算机开发语言 了，它已经拓展发展出一系列的业界先进技术。

三种版本 J2ME （ Java 2 Micro Edition ）是 Java 的 微型版，常用于嵌入式设备及消费类电器 （如手机等）上的开发。 J2SE （ Java 2 Standard Edition ）是 Java 的标准版，用于针对普通 PC 的标准应用程 序开发。 J2EE （ Java 2 Enterprise Edition ）是 Java 的企业版，用来针对企业级进行应用 服务的开发。

1.1.1 Java 的诞生 1990 年 12 月， SUN 公司成立一个叫做 Green Team 的小组 。 Green Team 发表了一款名叫 Star Seven(*7) 的 机器，它有点像现在我们熟悉的 PDA （个人数 字助理），不过它有着比 PDA 还强大的功能， 比如无线通讯 (wireless network) 、 5 寸彩色的 LCD 、 PCMCIA 介面等等。

Java 的诞生 Java 语言的前身 Oak 就是在那时诞生的，主要 的目的是用来撰写在 star 7 上的应用程序。 因为当时 Oak 要去注册商标时，发现已经有另 外一家公司已经先用了 Oak 这个名字。 Oak 这 个名字不能用，那要取啥新名字呢？工程师们 边喝着咖啡讨论着，看看手上的咖啡，突然灵 机一动，就叫 Java 好了。就这样它就变成了 业界所熟知的 Java 了。 在 1995 年 5 月 23 日， JDK （ Java Development Kits ） 1.0a2 版本正式对外发表，它标志着 Java 的正式诞生。

1.1.2 Java 的特点 1 ． 平台独立性

2 ． 安全性 （ 1 ）去除指针，避免了对内存的非法访问。 （ 2 ） Java 是一种强类型的程序设计语言，要求显 示的声明，保证编译器可以提前发现程序错误，提 高可靠性。 （ 3 ）垃圾自动回收机制让程序员从烦人的内存管 理工作中解脱出来，专注于程序开发；它很好的确 保内存管理的正确性，避免出现 “ 内存泄露 ” 现象。 （ 4 ） Java 语言提供了异常处理机制。 （ 5 ） Java 程序运行时，解释器会对其进行数组和 字符串等的越界检查，确保程序安全。

3 ． 多线程 在 DOS 年代里，人们一次只能运行一个程序，执 行完才能运行下一个，后来出现了视窗 windows 之后，人们可以同时运行几个程序，并在各个运 行程序间做切换，比如一边听音乐一边编辑 word 文档。 再后来，为了提高程序的并发性，又引入了线程 的概念，线程也称作轻量级进程，进程是系统分 配资源的基本单位，而线程成为了系统 CPU 调度 执行的基本单位，一个进程可以只有一个线程， 也可以有多个线程。

4 ． 网络化 在网络环境中，对象可以在本地或远程机器执行。 Java 程序可以通过网络打开和访问对象，就像访 问本地系统一样。 Java 语言提供的丰富类库保证了其可以在 HTTP 、 FTP 和 TCP/IP 协议中良好运行。 Java Applet 程序需要客户端浏览器的支持，并且 其是通过标签对 将自己嵌入 HTML 中。当用户浏览该 WEB 页时， Java Applet 程序才从服务器端下载到客户端解释执行。因此 也称 Java Applet 是可移动代码，这种移动性为分 布式程序开发提供了一种新的技术途径。

5 ． 面向对象 （ 1 ）封闭性 （ 2 ）继承性 （ 3 ）多态性

1.1.3 Java 与其他编程语言间的关系 C 语言适合用来开发系统程序，像很多的操作系 统及驱动程序都是用 C 来编写的； Fortran 适合于用来进行数值计算； Pascal 语言结构严谨，适合于做教学语言； Visual Basic 和 Delphi 适合用来开发中小型的应用 程序， C++ 适合开发大型的应用程序； 而 Java 适合开发跨平台的应用程序。 每种语言都有其各自的特色，至于选用什么语言 作为开发工具，关键要看任务。只有适合的，没 有最好的。

1.2 第一个 Java 程序 用 Java 书写的程序有两种类型： Java 应用程序 （ Java Application ）和 Java 小应用程序 （ Java Applet ）。 public class Hello { public static void main(String args[]) { System.out.println("Hello,welcome to Java programming."); }

图解 简单 Java 程序的模版如下： public class 类名 { public static void main(String args[]) { // 你的程序代码！ }

● 类名称后面的大括号标识着类定义的开始和结束， 而 main 方法后面的大括号则标识方法体的开始和结 束。 Java 程序中大括号都是成对出现的。 ● 习惯类名的首字母用大写，变量名小写打头。 ● 程序中应适当使用空格符和空白行来对程序语句元 素进行间隔，增加程序的可读性。 ● 在编辑程序时，最好一条语句占据一行。 文件名与 public 类名在拼写和大小写上必须保持一致。 ● 一个 Java Application 程序必须定义有且仅有一个 main 方法，它是程序的执行入口。 注意

1.3 Java 程序开发工具 编写 Java 源程序的工具软件很多，只要是能编 辑纯文本（注意： word 文档不是纯文本）的都 可以，比如 notepad （记事本）， wordpad （写字板）， UltraEidt ， EditPlus 等等。 对于 Java 软件开发人员来说，他们一般倾向于 用一些 IDE （集成开发环境）来进行程序编写， 以提高效率，缩短开发周期。

IDE 介绍 （ 1 ） Borland 的 JBuilder 有人说 Borland 的开发工具都是里程碑式的 产品，从 Turbo C 、 Turbo Pascal 到 Delphi 、 C++ Builder 都是经典， JBuilder 是第一个可开 发企业级应用的跨平台开发环境，支持最新的 Java 标准，它的可视化工具和向导使应用程序 的快速开发变得可以轻松实现。

IDE 介绍 （ 2 ） IBM 的 Eclipse Eclipse 是一种可扩展的开放源代码 IDE ， 由 IBM 出资组建。 Eclipse 框架灵活、扩展容易， 因此很受开发人员的喜爱，目前它的支持者越 来越多，大有成为 Java 第一开发工具之势。

IDE 介绍 （ 3 ） Oracle 的 JDeveloper JDeveloper 的第一个版本采用的是买的 JBuilder 的代码设计的，不过已经完全没有了 JBuilder 的影子了，现在 JDeveloper 不仅仅是 很好的 Java 编程工具，而且是 Oracle Web 服务的延伸。

IDE 介绍 （ 4 ） Symantec 公司的 Visual Cafe for Java 很多人都知道 Symantec 公司的安全产品， 但很少人知道 Symantec 的另一项堪称伟大的 产品： Visual Cafe ，有人认为 Visual Cafe 如同 当年 Delphi 超越 Visual Basic 一样，今天，它 也超越了 Borland 的 Delphi 。

IDE 介绍 （ 5 ） IBM 的 Visual Age for Java 一款非常优秀的集成开发工具，用惯了微 软开发工具的朋友在开始时可能会感到非常不 舒服，因为 Visual Age for Java 采取了与微软 截然不同的设计方式，为什么会这样呢？那是 因为蓝色巨人怎么能跟着微软的指挥棒转呢？！

IDE 介绍 （ 6 ） Sun 公司的 NetBeans 与 Sun Java Studio 5 以前叫 Forte for Java ，现在 Sun 将其统一 称为 Sun Java Studio 5 ，出于商业目的 Sun 将 这两工具合在一起推出，不过他们的侧重点是 不同的。

IDE 介绍 （ 7 ） Macromedia 公司的 JRUN 提起 Macromedia 公司你肯定知道 Flash 、 PhotoShop ，但很少人知道他还有一款出色的 Java 开发工具 JRUN ， JRun 是第一个完全支持 JSP 1.0 规格书的商业化产品。

JDK 综上，我们看到可以用来开发 Java 的利器很多， 它们仅仅是集成的开发环境，而在这些环境中， 其实有一样东西是共同的，也是最核心和关键的， 那就是 JDK （ Java Development Kits ），中文意 思是 Java 开发工具集， JDK 是整个 Java 的核心， 包括了 Java 运行环境（ Java Runtime Envirnment ），一堆 Java 工具和 Java 基础的类库 (rt.jar) 等，所有的开发环境都需要围绕它来进行， 缺了它就什么都做不了。

建议 对于初学者而言，我们的建议是： JDK+ 记事 本就 OK 了！因为掌握 JDK 是学好 Java 的第一 步也是最重要的一步。 首先用记事本来编辑源程序，然后再利用 JDK 来编译、运行 Java 程序。这种开发方式虽然简 陋，但却是大家学好 Java 语言本身的好途径。

1.4 Java 程序开发步骤 软件安装 最主流的 JDK 是 Sun 公司发布的 JDK ，因此本书采 用 Sun 的 JDK ，它可以从 Sun 公司的网站上 （ ）免费下载。 对于普通 Java 开发人员和一般学习者来说，选用 标准版 J2SE 就可以了，学会了 J2SE ，再学 J2ME 或 J2EE 就比较容易上手，因为它们之间虽有所侧 重，但相似之处很多，尤其是语言本身是一样的， 都是 Java 。

软件安装 这里我们采用 J2SE 1.4 的版本，从网络上下载 到 j2sdk-1_4_0_03-windows-i586.exe 这个安 装软件（注意：安装软件必须是针对 windows 平台上的，不要下错了，因为 Sun 网站上也提 供了其他平台的安装包，如针对 Linux 等的）， 下面就可以开始安装了。

软件安装 安装工作实际上分为两个步骤。安装程序首先会 收集一些信息，用于安装的选择，然后才开始拷 贝文件，设置 Windows 注册表等具体的安装工作。 安装过程中，读者只需按照提示一步一步操作即 可，假定我们的安装目录设置为 C:\jdk1.4 （注意： 后面配置环境变量时要用到）。 安装完毕后，切换至 C:\jdk1.4 目录，我们可以发 现有一些子目录。

安装目录信息 （ 1 ） “bin” 文件夹 “bin” 文件夹中包含编译器（ javac.exe ）、解释器 （ java.exe ）、 Applet 查看器（ appletviewer.exe ） 等 Java 命令的可执行文件。

安装目录信息 （ 2 ） “demo” 文件夹 “demo” 文件夹中包含一些源代码的程序示例。 （ 3 ） “lib” 文件夹 “lib” 文件夹存放一系列类库。 （ 4 ） “jre” 文件夹 “jre” 文件夹存放 Java 运行时可能需要的一些可 执行文件和类库。 （ 5 ） “include” 文件夹 该文件夹存放一些头文件。

1.4.2 环境变量配置 环境变量的配置主要是为了进行 “ 寻径 ” ，也即让 程序能找到它需要的文件，所以设置的内容就是 一些路径。在 Windows 操作系统中环境变量的设 置操作如下：

需要配置两个用户变量： path 和 classpath 新建（若无） classpath 用户变量，设置变量 值为 “C:\jdk1.4\lib” ，此外，当运行自己编写的 Java 程序时，一般还需要将相应的工作目录 也添加到 classpath 的变量值中，以便程序运 行时能找到所编写的 Java 类。

1.4.3 编译运行 设置好环境变量后，就可以在 Dos 命令行模式下进 行编译和运行操作。 下面假定程序 Hello.java 存放在 “F:\ 工作目录 ” 路径 ； 打开 Dos 命令窗口进入到工作目录，然后再运行 “javac Hello.java” 命令 ； 源程序编译成功，系统自动在工作目录下生成一个 字节码文件 Hello.class ，这是一个二进制格式的文 件，供解释运行时用； 编译成功后，就可以进行程序的运行了。运行 Java 程序的命令为 “java Hello” 。

提示 不以.java 为扩展名的源程序文件是一个错误 。 开发 Java 程序时，开发人员必须用到 JDK ，而运 行或使用 Java 程序时，用户则只需要有 JRE （ Java Run-time Environment ） Java 运行时环境 即可。 一般在装 JDK 时， JRE 也跟着一起安装了，因此 对于不开发 Java 程序的普通用户来说，只要到网 络上下载专门的 JRE 软件进行安装，即可运行 Java 程序。

1.5 小结 （ 1 ）下载 JDK 软件并安装； （ 2 ）配置相应的环境变量 （ path 和 classpath ）； （ 3 ）编写 Java 源程序（文本编辑器或集成开发环境）； （ 4 ）编译 Java 源程序，生成字节码文件 （ javac *.java ）； （ 5 ）执行字节码文件 （ java 字节码文件名）。

作业 1 3 5