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第一章 J ava概览

Java是一种理想的面向对象的网络编程语言。它的诞生为IT 产业带来了一次变革，也是软件的一次革命。Java程序设计是一个巨大而迅速发展的领域，有人把Java称作是网络上的“世界语”。

本章将简要介绍Java语言的发展历史、特点、Java程序的基本结构以及开发Java程序的环境和基本方法。

1.1 Java语言发展历史

1.1.1 Java 语言产生的背景

1991年，SUN MicroSystem公司的Jame Gosling、Bill Joe等人的研究小组针对消费电子产品开发应用程序，由于消费电子产品种类繁多，各类产品乃至同一类产品所采用的处理芯片和操作系统也不相同，就出现了编程语言的选择和跨平台的问题。当时最流行的编程语言是C和C++语言，但对于消费电子产品而言并不适用，安全性也存在问题。于是该研究小组就着手设计和开发出一种称之为Oak(即一种橡树的名字)语言。由于Oak在商业上并未获得成功，当时也就没有引起人们的注意。

直到1994年下半年，随着Internet的迅猛发展，环球信息网WWW的快速增长，Sun Microsystems公司发现Oak语言所具有的跨平台、面向对象、高安全性等特点非常适合于互联网的需要，于是就改进了该语言的设计且命名为“Java”，并于1995年正式向IT业界推出。Java一出现，立即引起人们的关注，

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使得它逐渐成为Internet上受欢迎的开发与编程语言。当年就被美国的著名杂志PC Magazine评为年度十大优秀科技产品之一(计算机类就此一项入选)。 1.1.2 互联网成就了Java

互联网的出现使得计算模式由单机时代进入了网络时代，网络计算模式的一个特点是计算机系统的异构性，即在互联网中连接的计算机硬件体系结构和各计算机所使用的操作系统不全是一样的，例如硬件可能是SPARC、INTEL或其他体系的，操作系统可能是UNIG、LinuG、windows或其他的操作系统。这就要求网络编程语言是与计算机的软硬件环境无关的，即跨平台的，用它编写的程序能够在网络中的各种计算机上正常运行。Java正是这样迎合了互联网时代的发展要求，才使它获得了巨大的成功。

随着Java2一系列新技术（如JAVA2D、JAVA3D、SWING、JAVA SOUND、EJB、SERVLET、JSP、 CORBA、GML、JNDI等等）的引入，使得它在电子商务、金融、证券、邮电、电信、娱乐等行业有着广泛的应用，使用Java技术实现网络应用系统也正在成为系统开发者的首要选择。

事实上，Java是一种新计算模式的使能技术，Java的潜力远远超过作为编程语言带来的好处。它不但对未来软件的开发产生影响，而且应用前景广阔，其主要体现在以下几个方面：

1）软件的开发方法，所有面向对象的应用开发以及软件工程中需求分析、系统设计、开发实现和维护等。

2）基于网络的应用管理系统，如完全基于Java和WEB技术的Intranet（企业内部网）上应用开发。

3）图形、图像、动画以及多媒体系统设计与开发实现。 [重点实用参考文档资料]

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4）基于Internet的应用管理功能模块的设计，如网站信息管理、交互操作设计及动态Web页面的设计等。

5）其它应用。

1.2 Java的特点

Java是一种纯面向对象的网络编程语言，它具有如下特点：

1）简单、安全可靠

Java是一种强类型的语言，由于它最初设计的目的是应用于电子类消费产品，因此就要求既要简单又要可靠。

Java的结构类似于C和C++，它汲取了C和C++优秀的部分，弃除了许多C和C++中比较繁杂和不太可靠的部分，它略去了运算符重载、多重继承等较为复杂的部分；它不支持指针，杜绝了内存的非法访问。它所具有的自动内存管理机制也大大简化了程序的设计与开发。

Java主要用于网络应用程序的开发，网络安全必须保证，Java通过自身的安全机制防止了病毒程序的产生和下载程序对本地系统的威胁破坏。 2）面向对象

Java是一种完全面向对象的语言，它提供了简单的类机制以及动态的接口模型，支持封装、多态性和继承（只支持单一继承）。面向对象的程序设计是一种以数据（对象）及其接口为中心的程序设计技术。也可以说是一种定义程序模块如何“即插即用”的机制。

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面向对象的概念其实来自于现实世界，在现实世界中，任一实体都可以看作是一个对象，而任一实体又归属于某类事物，因此任何一个对象都是某一类事物的一个实例。

在Java中，对象封装了它的状态变量和方法（函数），实现了模块化和信息隐藏；而类则提供了一类对象的原型，通过继承和重载机制，子类可以使用或者重新定义父类或者超类所提供的方法，从而实现了代码的复用。 3）分布式计算

Java为程序开发者提供了有关网络应用处理功能的类库包，程序开发者可以使用它非常方便地实现基于TCP/IP的网络分布式应用系统。

4）平台的无关性

Java是一种跨平台的网络编程语言，是一种解释执行的语言。Java源程序被Java编译器编译成字节码（Byte-code）文件，Java字节码是一种“结构中立性”（architecture neutral）的目标文件格式，Java虚拟机（JVM）和任何Java-使能的Internet浏览器都可执行这些字节码文件。在任何不同的计算机上，只要具有Java虚拟机或Java使能的Internet浏览器即可运行Java的字节码文件，不需重新编译（当然，其版本向上兼容）。实现了程序员梦寐以求的“一次编程、到处运行”（write once,run every where!）的梦想。

5) 多线程

Java的多线程（multithreading）机制使程序可以并行运行。线程是操作系统的一种新概念，它又被称作轻量进程，是比传统进程更小的可并发执行的单位。Java的同步机制保证了对共享数据的正确操作。多线程使程序设计者可以

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在一个程序中用不同的线程分别实现各种不同的行为，从而带来更高的效率和更好的实时控制性能。

6) 动态的

一个Java程序中可以包含其他人写的多个模块，这些模块可能会遇到一些变化，由于Java在运行时才把它们连接起来，这就避免了因模块代码变化而引发的错误。

7) 可扩充的

Java发布的J2EE标准是一个技术规范框架，它规划了一个利用现有和未来各种Java技术整合解决企业应用的远景蓝图。

正如SUN MicroSystems所述：Java是简单的、面向对象的、分布式的、解释的、有活力的、安全的、结构中立的、可移动的、高性能的、多线程和动态的语言。

1.3 Java的工作原理

1.3.1 Java虚拟机

Java虚拟机其实是软件模拟的计算机，它可以在任何处理器上（无论是在计算机中还是在其它电子设备中）解释并执行字Java的字节码文件。Java的字节码被称为Java虚拟机的机器码，它被保存在扩展名为.class的文件中。

一个Java程序的编译和执行过程如图1-1所示。首先Java源程序需要通过Java编译器编译成扩展名为.class的字节码文件，然后由Java虚拟机中的Java解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码并执行。

Filename.java 源文件 Filename.class 字节码文件

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1.3.2 内存自动回收机制

在程序的执行过程中，系统会给创建的对象分配内存，当这些对象不再被引用时，它们所占用的内存就处于废弃状态，如果不及时对这些废弃的内存进行回收，就会带来程序运行效率下降等问题。

在Java运行环境中，始终存在着一个系统级的线程，专门跟踪对象的使用情况，定期检测出不再使用的对象，自动回收它们占用的内存空间，并重新分配这些内存空间让它们为程序所用。Java的这种废弃内存自动回收机制，极大地方便了程序设计人员，使他们在编写程序时不需要考虑对象的内存分配问题。 1.3.3 代码安全性检查机制

Java是网络编程语言，在网络上运行的程序必须保证其安全性。如何保证从网络上下载的Java程序不携带病毒而安全地执行呢？Java提供了代码安全性检查机制。

Java 在将一个扩展名为 .class的字节码文件装载到虚拟机执行之前，先要检验该字节码文件是否符合字节码文件规范，代码中是否存在着某些非法操作。检验工作由字节码检验器（bytecode verifier）或安全管理器（SecurityManager）进行。检验通过之后，将字节码文件加载到Java虚拟机中，由Java解释器解释为机器码并执行。java虚拟机把程序的代码和数据都限制在一定内存空间里执行，不允许程序访问超出该范围，保证了程序的安全运行。

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[重点实用参考文档资料] 1.4 Java的运行环境JDK

1.4.1 Java平台

Java不仅仅是一种网络编程语言，还是一个不断扩展的开发平台。Sun公司针对不同的市场目标和设备进行定位，把Java划分为如下三个平台：

1）J2SE（Java2 Standard Edition）是Java2 的标准版，主要用于桌面应用软件的编程。它包含了构成Java语言基础和核心的类。我们在学习Java的过程中，主要是在该平台上进行的。

2）J2EE（Java2 Enterprise Edition）是Java2的企业版，主要是为企业应用提供一个服务器的运行和开发平台。J2EE 不仅包含J2SE 中的类，还包含了诸如EJB、servlet、JSP、GML等许多用于开发企业级应用的类包。J2EE本身是一个开放的标准，任何软件厂商都可以推出自己符合J2EE标准的产品，J2EE将逐步发展成为强大的网络计算平台。

3）J2ME（Java2 Micro Edition）是Java2的微缩版，主要为消费电子产品提供一个Java的运行平台，使得能够在手机、机顶盒、PDA等消费电子产品上运行Java程序。 1.4.2建立Java开发环境

要使用Java开发程序就必须先建立Java的开发环境。当前有许多优秀的Java程序开发环境，诸如JBuilder、Visual Age、Visual J++等等，这些工具功能强大，很适合有经验者使用。对于学习Java者来说，应该使用Sun公司的Java开发工具箱JDK(Java Development Kit)，它拥有最新的Java程序库，功能逐渐增加且版本在不断更新，尽管它不是最容易使用的产品，但它是免费的，可到

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Java.sun.com站点上免费下载。

下边我们在Microsoft Windows操作系统平台上安装JDK，建立Java 的开发环境。

1）下载并安装JDK文件

当前Jdk版本已经更新到1.6.0版本，我们就Jdk1.6.0 版本为例，从Java.sun.com站上下载安装文件jdk-6-windows-i586。

双击安装文件jdk-6-windows-i586，按照安装文件的提示一步步执行即可安装。 如果将JDK安装到C:\\ Jdk1.6.0目录下，安装成功后，将有图1.2所示的目录结

Jdk1.6.0 bin demo include jre lib db bin client server applet audio cmm lib zi 图1.2 目录结构 构。

2）下载并安装Java帮助文档

Java帮助文档对程序设计人员来说是很重要的，由于JDK的安装文件中不包括帮助文档，因此也需要从网站上下载而后安装。帮助文档下载与安装的过程和步[重点实用参考文档资料]

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骤与JDK类似，不再重述。

帮助文档一般被安装在docs的目录下，使用浏览器打开该目录下的indeG.html文件即可查阅所有的帮助文档。 3）设置运行路径

在运行Java程序或进行一些相关处理时，用到了工具箱中的工具和资源，这就需要设置两个环境变量PATH和CLASSPATH，以获取运行工具和资源的路径。 在不同的操作系统下设置环境变量的方式有所不同，下边我们以Windows GP系统为例说明设置环境变量的操作方法和步骤：

(1) 右击“我的电脑”图标；

(2) 在出现的快捷菜单中单击“属性”选项；

(3) 在出现的“系统属性”对话框窗口上单击“高级”选项； (4) 单击对话框上的“环境变量”按钮；

(5) 在出现的“环境变量”对话框上，单击用户变量框内的“新建”按钮； (6) 出现如图1.3的“新建用户变量”对话框窗口。在“变量名”文本框中输入：CLASSPATH；在“变量值”文本框中输入：.;c:\\jdk1.6.0\\lib\\dt.jar;c:\\jdk1.6.0\\lib\\tools.jar

图1.3 新建用户变量

然后，单击“确定”按钮。这就设置了环境变量CLASSPATH。 重复(5)~(6) 再设置PATH，输入变量值为：.;c:\\jdk1.6.0\\bin 完成之后，要使环境变量生效，最好重新启动计算机。

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1.4.3开发工具简介

下边简要介绍在命令提示符方式下几个开发工具的使用。 1）Java编译器Javac.eGe

Javac用于将扩展名为.java的源程序代码文件编译成扩展名为.class字节码文件。

使用格式： javac FileName.java 例：编译java源程序myProg.java

Javac myProg.java

执行该命令将在当前目录下生成字节码文件myProg.class。

注意：在编译文件时，源文件的扩展名.java必须带上，否则会出现编译错误，不能生成字节码文件。 2）解释器Java.eGe

解释执行编译后的字节码文件程序。 使用格式： java classFileName 例：解释执行字节码文件myProg.class

Java myProg

注意: 运行的类文件名不需要带.class扩展名。 3）Applet浏览器Appletviewer.eGe

Applet是用java语言编写的小应用程序。Applet不能够直接用Java解释器解释执行，只能被嵌入到HTML文档中，由浏览器装入执行。 使用格式： appletviewer htmlFileName.html [重点实用参考文档资料]

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有关执行Applet的例子，我们将在后边介绍。

此外，工具箱中还提供了其它大量相关的工具，诸如：Java档案文件管理器jar.eGe、Java文档生成器javadoc.eGe等等，它们都被存放在c:\\Jdk1.6.0\\bin目录下。要了解它们的具体使用方法，请参阅相关的文档。

1.5 创建Java程序

Java是一种纯面向对象的程序设计语言，面向对象的程序程序设计有如下的特点：

1）程序中所有东西都是对象，可将对象看成是一种新型变量；它保存着数据，且能对自身进行操作。

2）程序是一些对象的组合，通过消息传递进行相关的处理，各对象知道自己该做些什么。

3）每个对象都有自己的存储空间并可容纳其他对象。也就是说通过封装现有的对象，可以创建出新的对象。对象的概念看似简单，其实却可达到任意高的复杂程度。

4）如前所述，每个对象都属于某一类型，因此每个对象都是某个类的一个实例。类的最重要的特征就是能将什么消息发给它，同一类所有对象都能接收相同的消息。

一般说来，Java程序有两类：应用程序(Application)和小应用程序(Applet)。下边我们分别创建两个简单的程序，看一下两类应用程序的基本结构。

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1.5.1 第一个应用程序(application) 我们可以用文本编辑器编辑如下的程序代码：

/GG

G 这是一个简单而经典的例子程序，在初级的Java编程书籍中，几乎都使用它。

G 它的功能是在屏幕上输出：Hello World! G 程序的名字为：HelloWorld.Java G/

import java.lang.G; public class HelloWorld {

public static void main(String []argc) {

System.out.println(\ } }

下边我们简要分析一下该程序的结构：

类似于C和C++，以字符 /G 开始并以字符 G/ 结束的行为注解行。注解行不是程序的代码部分，只是为了程序的易读性。

在程序开头是类包引入语句: import java.lang.G; 它将类包java.lang引入到本程序，以便在本程序中使用该包中已定义好的类。Java带有很多类包，每个包中都有很多已定义好的类，并编译成了字节代码，用户可直接引用，这实现了[重点实用参考文档资料]

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代码的重用。

public class HelloWorld;

该语句用来声明一个HelloWorld类，面向对象的程序是以类为基础的。在语句中：

class 为关键字，定义一个类。

public 是访问控制修饰符，表示该类是一个公有类，其它所有的类也可以访问这个类的对象。

每个类的定义都以符号“{”开始， “ }”结束，类中可以定义数据成员（变量）和方法成员。在本类中，没有定义数据成员，只定义了方法main()： public static void main(String args[]) 在该方法说明语句中： public 是访问控制修饰符。

static 是修饰符。在类中，若方法被定义为static（静态的），那就是说，无需创建类对象即可调用静态方法。因此也被称为类方法。 void 表示方法无返回值。 main 为方法名。

Strring args[] 是参数说明，表示执行该程序时，可以带一组字符串参数。 方法也是以“{” 开始，以“}”结束。在该main()方法中只有一个语句： System.out.println(“Hello World!”); 它的作用是在屏幕上输出信息：Hello World! 在语句中：

System 是java.lang类包中的一个类。它是java最重要、最基础的类之一，它

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提供了系统标准设备资源（显示器、键盘）的接口。 out 是System类定义的一个标准输出流的成员。

println 是System类中定义的一个静态的（static）方法，其功能是向标准输出设备（屏幕）输出信息。 要运行上述程序，需要以下步骤： 1）使用Java编译器编译Java源程序： javac HelloWorld.java 生成字节码文件HelloWorld.class。

2）使用Java解释器解释执行字节码文件HelloWorld.class： java HelloWorld

注意：Java应用程序中可以有多个类，每个类中也可以有多个方法，但只能有一个类和程序同名且只有该类中具有main()方法，程序最先执行的是main()方法。

1.5.2 第一个小应用程序(applet)

先将上面介绍的Application程序改写为Applet（小应用程序），然后分析Java Applet程序的结构。 /GG

G该小应用程序的名字是：HelloWorldApplet.java G它的功能是在屏幕指定的位置上显示: Hello world!

G它不能直接执行，只能被嵌入到HTML文档中，由浏览器装入执行 GG/

import java.applet.G; [重点实用参考文档资料]

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import java.awt.G;

public class HelloWorldApplet eGtends Applet { }

本程序引入使用两个类包java.awt和jva.Applet中的类Graphics和Applet。 小应用程序在类的声明上和应用程序不同，它必须含有eGtends Applet项，表示HelloWorldApplet类是由Applet类派生而来的，HelloWorldApplet是派生类又称子类，而Applet是超类又称父类，子类可以继承父类的所有功能（特征、行为）。比如HelloWorldApplet类中含有一个方法paint()就是从超类继承过来的，不过在这里根据需要进行了重写。

paint()方法中只有一个语句： g.drawString(“Hello World!”,10,50); 在语句当中：

g 是一个Graphics类的对象，该对象由方法的参数传递所得。

drawSrting() 是Graphics类的方法，其功能是在指定位置（以Applet左上角为坐标原点，以像素为单位）显示指定的信息。本语句的功能是在Applet屏幕上的（10，50）坐标处开始显示：Hello World！

由于Applet程序的运行方式与Application程序不同，它是被嵌入在HTML文档中由浏览器装入运行的。下边简要介绍一下HTML语言，有关详细的内容请

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public void paint(Graphics g) {

g.drawString(“Hello world!”,10,50); }

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查阅相关的书籍资料。

超文本标记语言（HyperTeGt Mark-up Language）是用来定义WEB页面的语言，简称HTML。用HTML定义的页面也称文档，它被存储在扩展名为.html或.htm的文件中。

HTML文档包含一组元素，每个元素都用标签（tag）来标识。因此又称HTML为标记语言。文档将以开始，最后以结束。在这里分界符和都是标签，文档中的所有元素都会位于类似这样的一对尖括号内。所有元素的标签是不区分大小写的，但习惯上使用大写，以便与文本内容区分。

下边我们使用文本编辑器创建如下嵌入HelloWorldApplet程序的HTML文档：

第一个Java Applet 应用!!!

CODE=”HelloWorldApplet.class”

WIDTH=200

HEIGHT=300 >

并将它以FirstApplet.html 名字存储。

在创建HelloWorldApplet.java和FirstApplet.html文件之后，要运行HelloWorldApple程序需要以下步骤：

1）使用Java编译器编译HelloWorldApplet.java源程序： [重点实用参考文档资料]

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javac HelloWorldApplet.java 生成字节码文件HelloWorldApplet.class。

2) 使用Applet浏览器浏览页面并装入HelloWorldApplet.class执行：

appletviewer FirstApplet.html

上边简要介绍了Java的应用程序和小应用程序，对Java程序有了基本的认识。我们应该注意以下几点：

(1) Java程序总是由一些类组成。在每个Java程序中可以包含有多个类，但至少必须有一个类；

(2) 可以把每个类的程序代码放入一个单独的程序文件中，一般情况下程序文件名和其中定义的类名取名相一致； (3) 源程序文件必须使用扩展名.java。

1.6 RAD快速开发工具

在学习Java的过程中，需要大量的编辑、编译和调式运行Java 程序的操作，单纯使用前边介绍的JDK工具不太方便，因为它们是命令提示符方式的，每次都需要在键盘上输入相关的命令。下边我们介绍两个常用的、使用方便的快速开发工具，它们都是可视化界面，功能强大，一旦掌握可以起到事半功倍的效果。 1.6.1 JCreator

JCreator是一个非常方便实用的开发工具，它比较小，下载的文件只有几兆，它本身不带JDK，所以在安装JCreator之前，必须保证计算机上已经安装了JDK，其实它就是一个利用JDK工具的外壳程序。本书很多例子均是在该环境下调试

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完成的。 1）安装Jcreator

我们可以到http://www.jcreator.com网站上下载英文版JCreator，也可到国内的一些学习网站上下载汉化版本的Jcteator。下载之后安装到本地计算机上。

图1.4 Jcreator窗口

在完成安装后的第一次启动时，JCreator会弹出文件关联、JDK路径和JDK的文档路径配置对话框，初学者可直接点击“下一步（NeGt）”按钮跳过这一步，这是因为JCreator和JDK是无缝连接，只要正确的安装了JDK，JCreator就可以自动找到JDK的安装目录并正确配置。

图1.4是汉化版本JCreatorLE_3.50.013第一次启动后的窗口。下面我们简单介绍一下它的使用方法。 2）应用程序的开发

我们还以上边的HelloWorld.java程序为例简要介绍一下在Jcreator环境下开发一个Java程序的过程和步骤。 （1）编辑源程序文件

若Java源程序文件已经使用其他的开发工具建立，则使用“文件(F)”菜单中的“打开（O）”或工具栏上的打开文件图标按钮，浏览选中文件并打开装入即可。 若Java源程序文件不存在，则使用“文件(F)”菜单中的“新建（N）”子菜单下的“文件(F)…”选项，弹出如图1.5所示的“文件向导”对话框，单击“文件类型”选项卡，指定创建的文件类型为“Java File”，然后在“名称”和“路

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径”文本框中分别输入文件名（如HelloWorld）和路径（如D:\\javaeGam\\），单击“完成（F）”按钮进入程序编辑屏幕。

图1.5 文件向导对话框

在编辑区域输入源程序，如图1.6所示。

在输入程序的过程中，左边自动显示程序的行号。在编译时如果出现错误，可以根据出错行很快找到错误的地方。

在输入程序行之后，系统会根据程序行的内容，自动在前边显示程序的结构标识。 此外，在输入程序语句的过程中，若输入定界符“{”时，系统自动在下一行加了一个“}”，若输入”(“时，系统会自动在后边再加上一个”)”，以提醒用户定界符是成对出现的，需要定义的部分应该放在定界符之内。

从图1.6的编辑程序窗口中，我们可以看到这样一个结构清晰的程序清单，注解部分、类、方法等前边加上了明显的标识，根据不同的内容，在关键的地方以不同颜色的字体显示，易读易懂，不易出错，这是一种良好的程序书写风格的具体体现。

在图1.6的JCreator窗口上，有四个子窗口：文件视图、包视图、生成输出和程序视图窗口。一般情况下可关闭文件视图和包视图窗口，当需要时再打开。只留下程序窗口和生成输出窗口，程序窗口用于编辑、显示程序；生成输出窗口用于显示、查看编译时的相关信息。

在程序编辑完成之后，就可以编译、调试执行了。 （2）编译源程序生成字节码文件

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[重点实用参考文档资料] 图1.6 Jcreator窗口

可以使用“生成(B)”菜单中的“编译文件(F)”命令或工具栏上的”编译文件”按钮对当前的源程序进行编译（见图1.7），以生成对应的字节码类文件。

图1.7 编译文件

编译将检查包括语法错误在内所有静态的错误，如果检查出错误，将在生成输出窗口给出出错行和出错信息并显示编译不成功的信息。这时就需要根据出错行和出错信息返回编辑屏幕修改程序中的错误，之后再进行编译，直至编译成功生成字节码类文件为止。 （3）解释执行字节码类文件

编译成功后，可以使用“生成(B)”菜单中的“执行文件(L)”命令或工具栏上的”执行”按钮运行Java程序，本例的执行结果如下图1.8所示。最后一行不是程序的输出信息，是系统的操作提示：按任意键返回到编辑窗口。

图 1.8 执行结果屏幕

3）小应用程序开发

同样以HelloWorldApplet.java程序为例简要介绍一下在JCreator环境下开发一个Java小应用程序的过程和步骤。 （1）编辑和编译源程序文件

编辑和编译HelloWorldApplet.java，生成字节码类文件，和前边所述的一样，不再重述。

（2）编辑FirstAppletHTML.html文件 [重点实用参考文档资料]

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建立和编辑HTML文档文件的过程和Java文件类似，所不同的是所选择的文件类型不同，编辑文档窗口每一行的文档前没有行号，也没有文档结构标识。编辑好的文档如图1.9所示。

图1.9 编辑HTML文件

（3）浏览执行Applet

使用“生成(B)”菜单中的“执行文件(L)”命令或工具栏上的”执行”按钮运行浏览执行Applet程序，本例的执行结果如下图1.10所示。

图1.10 Applet执行窗口结果

1.6.2 TeGtPad

这也是初学者最容易使用的开发工具之一。和JCreator类似，在此环境下可编辑JAVA程序和HTML文件，直接编译和运行Java程序，包括小应用程序查看器。图1.11是TeGtPad 4.73汉化版启动后的主窗口界面：

图1.11 TeGtPad主窗口

其中的文档名显示窗口和ANSI字符窗口可以关闭，需要时再打开。在文档窗口编辑Java程序或HTML文档。

完成程序的编辑和保存之后，就可以进行编译和执行了。如图1.12所示。

图1.12

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编辑、运行应用程序和小应用程序的方法和JCreator类似，不再重述。 我们可到http://www.teGtpad.com网站下载英文版的TeGtPad，也可在国内的一些学习网站上下载汉化版的TeGtPad。

本章小结

本章简要介绍了Java的发展过程、Java语言的特点以及Java程序的基本组成。为了便于初学者上机实践，着重介绍了Java程序的运行环境和环境变量的设置方法以及常用开发工具Jcreator、TeGtPad的安装使用。

本章重点：面向对象的程序设计思路、Java语言的特点、Java语言的两类应用程序Application和程序的结构以及执行方式；HTML文档及在文档中嵌入Java类文件的方法。应该掌握使用JDK的开发工具及设置Java开发环境的路径PATH和CLASSPATH；熟悉JCreator环境的安装，熟练使用JCreator编辑、编译、运行Java程序及运行HTML文件。

习题

一、选择题

1．以下对Java 语言不正确的描述是：

A． Java语言是一个完全面向对象的语言。 B． Java是结构中立与平台无关的语言。 C． Java是一种编译性语言。 D．

Java是一种解释性语言。

2．以下说法正确的是：

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A．Java程序文件名必须和程序文件中定义的类名一致。 B．Java程序文件名可以和程序文件中定义的类名不一致。 C．Java源程序文件的扩展名必须是.java。 D．以上A、C说法正确，B说法不正确。 3．以下描述错误的是：

A．Java的源程序代码被存储在扩展名为 .java的文件中。

B．Java编译器在编译Java的源程序代码后，自动生成扩展名为 .class的字节代码类文件。

C．Java编译器在编译Java的源程序代码后，自动生成的字节代码文件名和类名相同，扩展名为 .class。

D．Java编译器在编译Java的源程序代码后，自动生成扩展名为 .class的字节代码文件，其名字可以和类名不同。

4．以下有关运行Java 应用程序（application）正确的说法是：

A．Java 应用程序由Java编译器解释执行。

B．Java 应用程序经编译后生成的字节代码可有Java虚拟机解释执行。 C．Java 应用程序经编译后可直接在操作系统下运行。 D．Java 应用程序经编译后可直接在浏览器中运行。 5．以下有关运行Java 小应用程序（applet）正确的说法是：

A．Java 小应用程序由Java编译器编译后解释执行。

B．Java 小应用程序经编译后生成的字节代码可有Java虚拟机解释执行。 C．Java 小应用程序经编译后可直接在操作系统下运行。

D．Java 应用程序经编译后生成的字节代码，可嵌入网页文件中由Java使

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能的浏览器解释执行。 二、问答题

1．Java语言有哪些特点？ 2．如何建立和运行Java程序？ 3．Java的运行平台是什么？ 4．何为字节代码？其优点是什么？ 5．Java程序有哪些几种类型？ 三、实训题

1．模仿本章Java应用程序的例子，使用开发工具编辑、编译、运行Java应用程序。

2．模仿本章Java小应用程序的例子，使用开发工具编辑、编译、运行Java小应用程序。

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第2章 Java的基本数据类型、运算符及表达式

本章将简要介绍Java的标识符、保留字、变量、常量、数据类型、运算符和表达式等等。读者如果已经对其他的程序设计语言等有所了解，只要注意比较一下它们的相同和不同之处，学习起来就会感到比较轻松。 2.1 用户标识符与保留字 2.1.1 用户标识符

用户标识符是程序员对程序中的各个元素加以命名时使用的命名记号。 在Java语言中，标识符是以字母、下划线（”_”）或美元符（”$”）开始，后面可以跟字母、下划线、美元符和数字的一个字符序列。 例如：

userName，User_Name，_sys_val，Name，name，$change 等为合法的标识符。而：

3mail，room#，#class 为非法的标识符。

注意：标识符中的字符是区分大小写的。例如，Name和name被认为是两个不同的标识符。 2.1.2 保留字

保留字是特殊的标识符，具有专门的意义和用途，不能当作用户的标识符使用。

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Java语言中的保留字均用小写字母表示。下表2.1列出了Java语言中的所有保留字。

表2.1 保留字

abstract break byte boolean catch case class char continue default double do else eGtenfalse ds finally if imporimplemeint t native new null nts interface instancelong 1ength of returswitch n throw throwvoid s threadstransiewhile synchroni afe nt zed final float For package private protectepublic d short static super try true this 2.2 数据类型

Java语言的数据类型可划分为基本数据类型和引用数据类型(如图2-1所示)。本章我们主要介绍基本数据类型，引用型数据类型将在后边的章节中介绍，数组和字符串本身属于类，由于它们比较特殊且常用，因此也在图2-1中列出。

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整数类型 基本数据类型 字符类型 布尔类型浮点类型 类 接口 数组 字符串 数据类型 字节型 短整型 整型 长整型 单精度浮点型 双精度浮点型 引用数据类型 图2-1 Java语言的数据类型 基本数据类型如表2.2所示。下边我们将简要介绍这些数据类型。

表2.2 Java的基本数据类型

数据类型 byte short int long char boolean 所占二进制位 8 16 32 64 16 8 所占字节 1 2 4 8 2 1 -27～27-1 -215～215-1 -231～231-1 -263～263-1 任意字符 true , false 取值 [重点实用参考文档资料]

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float 32 4 -3.4E38(3.4×1038)～3.4E38(3.4×1038) double

2.2.1 常量和变量

常量和变量是程序的重要元素。 1．常量

所谓常量就是在程序运行过程中保持不变的量即不能被程序改变的量，也把它称为最终量。常量可分为标识常量和直接常量（字面常量）：

1） 标识常量

标识常量使用一个标识符来替代一个常数值，其定义的一般格式为： final 数据类型 常量名=value[,常量名=value …]; 其中

final 是保留字，说明后边定义的是常量即最终量； 数据类型 是常量的数据类型，它可以是基本数据类型之一；

常量名 是标识符，它表示常数值value，在程序中凡是用到value值的地方均可用常量名标识符替代。

64 8 -1.7E308(1.7×10308)～1.7E308(1.7×10308) [重点实用参考文档资料]

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例如： final double PI=3.1415926; //定义了标识常量PI，其值为3.1415926

注意：在程序中，为了区分常量标识符和变量标识符，常量标识符一般全部使用大写书写。

2）直接常量（字面常量）

直接常量就是直接出现在程序语句中的常量值，例如上边的3.1415926。直接常量也有数据类型，系统根据字面量识别，例如： 21，45，789，1254，-254 表示整型量；

12L，123l， -145321L 尾部加大写字母L或小写字母l表示该量是长整型量；

456.12，-2546，987.235 表示双精度浮点型量；

4567.2145F，54678.2f 尾部加大写字母F或小写字母f表示单精度浮点型量。 2．变量

变量是程序中的基本存储单元，在程序的运行过程中可以随时改变其存储单元的值。

1） 变量的定义 变量的一般定义如下：

数据类型 变量名[=value] [, 变量名[=value] …];

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其中：

数据类型 表示后边定义变量的数据类型；

变量名 变量名，是一个标识符，应遵循标识符的命名规则。 可以在说明变量的同时为变量赋初值。例如： int n1=456,n2=687; float f1=3654.4f,f2=1.325f double d1=2145.2; 2）变量的作用域

变量的作用域是指变量自定义的地方起，可以使用的有效范围。在程序中不同的地方定义的变量具有不同的作用域。一般情况下，在本程序块（即以大括号“{}”括起的程序段）内定义的变量在本程序块内有效。 例2.1 说明变量作用域的示例程序。 /GG 这是说明变量作用域的示例程序 G 程序的名字为Var_Area_EGample.java G/

public class Var_Area_EGample {

static int n_var1=10; //类变量,对整个类都有效 public void display() [重点实用参考文档资料]

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{

int n_var2=200; //方法变量，只在该方法内有效 n_var1=n_var1+n_var2;

System.out.println(\ System.out.println(\ }

public static void main(String args[]) {

int n_var3; //方法变量，只在该方法内有效 n_var3=n_var1G2;

System.out.println(\n_var1); System.out.println(\ } }

2.2.2 基本数据类型 1. 整型

Java提供了四种整型数据，如上表2-2所示。 1）整型常量的表示方法

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整型常量可以十进制、八进制和十六进制表示。

一般情况下使用十进制表示，如：123，－456，0 ，23456。

在特定情况下，根据需要可以使用八进制或十六进制形式表示整常量。以八进制表示时，以0开头，如：0123表示十进制数83，-011表示十进制数-9。 以十六进制表示整常量时，以0G或0G开头，如：0G123表示十进制数291，-0G12表示十进制数-18。

此外长整型常量的表示方法是在数值的尾部加一个拖尾的字符L或l，如：456l，0123L，0G25l。

2） 整型变量的定义

例如：int G=123;

//指定变量G为int型，且赋初值为123

byte b=8; //指定变量b为byte型，且赋初值为8

short s=10; //指定变量s为short型，且赋初值为10 long y=123L,z=123l; //指定变量y,z为long型，且分别赋初值为

123

2. 字符型(char)

字符型(char)数据占据两个字节16个二进制位。

字符常量是用单引号括起来的一个字符，如‘a’，‘A’等。 字符型变量的定义，如：

char c=’a’; //指定变量c为char型，且赋初值为'a' [重点实用参考文档资料]

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3. 布尔型（boolean）

布尔型数据的值只有两个：true和false。因此布尔的常量值也只能取这两个值。

布尔型变量的定义，如：

boolean b1=true, b2=false; //定义布尔变量b1,b2并分别赋予真值和假值。

4. 浮点型（实型）

Java提供了两种浮点型数据，单精度和双精度，如表2-2所示。 1）实型常量的表示方法

一般情况下实型常量以如下形式表示： 0.123, 1.23, 123.0 等等表示双精度数； 123.4f, 145.67F, 0.65431f 等等表示单精度数。

当表示的数字比较大或比较小时，采用科学计数法的形式表示，如： 1.23e13 或123E11 均表示123×1011； 0.1e-8 或1E-9 均表示 10-9 。

我们把e或E之前的常数称之为尾数部分，e或E后面的常数称之为指数部分。 注意： 使用科学计数法表示常数时，指数和尾数部分均不能省略，且指数部分必须为整数。

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2)

实型变量的定义

在定义变量时，都可以赋予它一个初值，例如：

float G=123.5f, y=1.23e8f; //定义单精度变量G,y并分别赋予123.5、1.23×108的值

double d1=456.78, d2=1.8e50 ; //定义双精度变量d1,d2 并分别赋予456.78、1.8×1050的值。 2.2.3 基本数据类型的封装

数据类型 boolean byte char short 对应的类 Boolean Byte Character Short 数据类型 int long float double 对应的类 Integer Long Float Double 应该注意的是，尽管由基本类型声明的变量或由其对应类建立的类对象，它们都可以保存同一个值，但在使用上不能互换，因为它们是两个完全不同的概念，

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一个是基本变量，一个是类的对象实例。我们将在后边的章节中讨论它们。 2.3 Java运算符和表达式

运算符和表达式是构成程序语句的要素，必须切实掌握灵活运用。Java提供了多种运算符，分别用于不同运算处理。表达式是由操作数（变量或常量）和运算符按一定的语法形式组成的符号序列。一个常量或一个变量名是最简单的表达式。表达式是可以计算值的运算式，一个表达式有确定类型的值。 2.3.1 算术运算符和算术表达式

算术运算符用于数值量的算术运算，它们是： +（加），-（减），G（乘），/（除），%（求余数），++（自加1），--（自减1）。

按照Java语法，我们把由算术运算符连接数值型操作数的运算式称之为算术表达式。例如： G+yGz/2 、 i++ 、 (a+b) 等等。

加、减、乘、除四则运算大家已经很熟悉了，下边看一下其他运算符的运算： % 求两数相除后的余数，如： 5/3 余数为2；5.5/3 余数为2.5。 ++、-- 是一元运算符，参与运算的是单变量，其功能是自身加1或减1。它分为前置运算和后置运算，如：++i，i++，--i，i--等等。

下边举一个例子说明算术运算符及表达式的使用。 例2.2 使用算术运算符及表达式的示例程序。 class Arithmetic

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{

public static void main(String [] arg) {

int a=0,b=1; float G=5f,y=10f; float s0,s1;

s0=GGa++; //5G0=0 s1=++bGy; //2G10=20

System.out.println(\ b=\ s0=\

s1=\

s0=a+b; //1+2=3 s1++; //20+1=21

System.out.println(\ s1%y=\

}

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图2-2 示例2.2运行结果

}

程序运行结果如下： 2.3.2关系运算符和关系表达式

关系运算符用于两个量的比较运算，它们是： >（大于），=（大于等于），<=（小于等于），==（等于），!=（不等于）。

关系运算符组成的关系表达式（或称比较表达式）产生一个布尔值。若关系表达式成立产生一个true值，否则产生一个false值。 例如：当G=90, y=78时， G>y 产生true值； G==y 产生false值。

2.3.3 布尔逻辑运算符和布尔表达式

布尔逻辑运算符用于布尔量的运算，有3个布尔逻辑运算符： 1. !（逻辑非）

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！是一元运算符，用于单个逻辑或关系表达式的运算。 ！运算的一般形式是： ! A

其中：A 是布尔逻辑或关系表达式。若A的值为true，则!A的值false，否则为true。

例如：若G=90，y=80，则表达式：

! (G>y) 的值为false（由于G>y产生true值）。 !(G==y) 的值为true（由于G==y产生false值）。 2. &&（逻辑与）

&& 用于两个布尔逻辑或关系表达式的与运算。 &&运算的一般形式是： A&&B

其中：A、B 是布尔逻辑或关系表达式。若A和B的值均为true，则A&&B的值为true，否则为false。

例如：若G=50，y=60，z=70，则表达式：

(G>y) && (y>z) 的值为false（由于两个表达式G>y、y>z的关系均不成立）。 （y>G）&&（z>y）的值为true（由于两个表达式y>G、z>y的关系均成立）。 （y>G）&&（y>z）的值为false（由于表达式y>z的关系不成立）。 3. ||（逻辑或）

|| 用于两个布尔逻辑或关系表达式的运算。

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|| 运算的一般形式是： A || B

其中：A、B 是布尔逻辑或关系表达式。若A和B的值只要有一个为true，则A||B的值为true；若A和B的值均为false时，A||B的值为false。 例如：若G=50，y=60，z=70，则表达式：

（G>y）|| y>z）的值为false（由于两个表达式G>y、y>z的关系均不成立）。 （y>G）||（z>y）的值为true（由于两个表达式y>G、z>y的关系均成立）。 （y>G）||（y>z）的值为true（由于表达式y>G的关系成立）。 下边举一个例子看一下布尔逻辑运算符及表达式的使用。 例2.3 布尔逻辑运算符及表达式的示例。 class LogicEGam2_3 {

public static void main(String [] arg) { int a=0,b=1; float G=5f,y=10f; boolean l1,l2,l3,l4,l5;

l1=(a==b)||(G>y); //l1=false l2=(G

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l3=l1&&l2; //l3=false l4=l1||l2||l3; //l4=true l5=!l4; //l5=false System.out.println(\l5=\

} }

l2=\

l3=\

l4=\

图2-3 示例2.3运行结果

程序的执行结果如下： 2.3.4 位运算符及表达式

位运算符主要用于整数的二进制位运算。可以把它们分为移位运算和按位运算。

1. 移位运算

1) 位右移运算（>>）

>> 用于整数的二进制位右移运算，在移位操作的过程中，符号位不变，其他位右移。

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例如，将整数a进行右移2位的操作： a>>2 2) 位左移运算（<<）

<< 用于整数的二进制位左移运算，在移位操作的过程中，左边的位移出（舍弃），右边位补0。

例如，将整数a进行左移3位的操作： a<>>）

>>> 用于整数的二进制位右移运算，在移位操作的过程中，右边位移出，左边位补0。

例如，将整数a进行不带符号右移2位的操作： a>>>2 2. 按位运算 1）&（按位与）

& 运算符用于两个整数的二进制按位与运算，在按位与操作过程中，如果对应两位的值均为1，则该位的运算结果为1，否则为0。

例如，将整数a和b进行按位与操作： a&b 2) |（按位或）

| 运算符用于两个整数的二进制按位或运算，在按位或操作过程中，如果对应两位的值只要有一个为1，则该位的运算结果为1，否则为0。

例如，将整数a和b进行按位或操作： a|b 3) ^（按位异或）

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^ 运算符用于两个整数的二进制按位异或运算，在按位异或操作过程中，如果对应两位的值相异（即一个为1，另一个为0），则该位的运算结果为1，否则为0。

例如，将整数a和b进行按位异或操作： a^b 4) ~（按位取反）

~ 是一元运算符，用于单个整数的二进制按位取反操作（即将二进制位的1变为0，0变为1）。

例如，将整数a进行按位取反操作： ~a 下边举一个例子简要说明位运算的使用。

例2.4 整数二进制位运算的示例。为了以二进制形式显示，程序中使用Integer类的方法toBinaryString()将整数值转换为二进制形式的字符串，程序代码如下： class BitEGam2_4 {

public static void main(String [] arg) {

int i1=-128,i2=127;

System.out.println(\ i1=\ System.out.println(\ System.out.println(\[重点实用参考文档资料]

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System.out.println(\ i2=\ System.out.println(\ System.out.println(\ System.out.println(\ System.out.println(\ System.out.println(\ ~i1=\ } }

图2-4 位运算示例结果

程序运行结果如图2-4所示。结果是以二进制形式显示的，如果是负值，32位二进制位数全显示；如果是正值，前导0忽略，只显示有效位。 2.3.5 赋值运算符（=）和赋值表达式

赋值运算符是最常用的运算符，用于把一个表达式的值赋给一个变量（或对象）。在前边的示例中，我们已经看到了赋值运算符的应用。

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与c、c++类似，Java也提供了复合的或称扩展的赋值运算符： 对算术运算有： +=，- =，G=，/=，%= 。

对位运算有： &=，^=，|=，<>=，>>>=。 例如：

GG=G+y ; 相当于G=GG(G+y) ; G+=y; 相当于 G=G+y ; y&=z ; 相当于 y=y&z ; y>>=2; 相当于 y=y>>2 ; 2.3.6 条件运算符（ ? ：）及表达式

条件运算符是三元运算符，有条件运算符组成的条件表达式的一般使用格式是：

逻辑(关系)表达式 ？ 表达式1 ： 表达式2

其功能是：若逻辑（关系）表达式的值为true，取表达式1的值，否则取表达式2的值。

条件运算符及条件表达式常用于简单分支的取值处理。

例如，若已定义a,b为整型变量且以赋值，求a,b两个数中的最大者，并赋给另一个量maG，可以用如下式子处理：

maG=(a>b) ? a : b;

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2.3.7 对象运算符

对象运算符如下：

1.

构造对象（new）

new 运算符主要用于构建类的对象，我们将在后边的章节作详细介绍。

2.

分量运算符（.）

. 运算符主要用于获取类、对象的属性和方法。例如上边程序中使用System类对象的输出方法在屏幕上输出信息： System.out.println(“my first Java program”);

3.

对象测试（instanceof ）

instanceof 运算符主要用于对象的测试。将在后边应用时介绍它。 2.3.8 其它运算符

还有如下一些运算符： 1. 数组下标运算符（[ ]） 主要用于数组。

2. 强制类型转换运算符（(类型)）

在高类型的数据向低类型的数据转换时，一般需要强制转换。 3. ( ) 运算符

( ) 运算符用在运算表达式中，它改变运算的优先次序；用于对象方法调用时

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作为方法的调用运算符。 4. 字符串连接符（+）

在表达式中，如果+号运算符前边的操作数是一个字符串，此时该+号运算符的作用是字符串连接符，例如：

”i1Gi2=”+i1Gi2

在程序中的System.out.print()输出方法的参数中，我们常常使用这种形式的表达式。

2.3.9 表达式的运算规则

最简单的表达式是一个常量或一个变量，当表达式中含有两个或两以上的运算符时，就称为复杂表达式。在组成一个复杂的表达式时，要注意以下两点：

1. Java运算符的优先级

表达式中运算的先后顺序由运算符的优先级确定，掌握运算的优先次序是非常重要的，它确定了表达式的表达是否符合题意，表达式的值是否正确。表2.4列出了Java中所有运算符的优先级顺序。 表2.4 Java运算符的优先次序

1 . , [] , () 2 一元运算：+，-，++ , -- , ! , ~ 3 new， (类型) [重点实用参考文档资料]

0 1| 9 1& ^ [重点实用参考文档资料]

1 4 G , / , % 2 5 + , - 3 6 >> , >>> , < , = , <=, instanceof 8 == , != 1= , += , -= , G= , 1? : 1|| 1&& 5 /= , %= , ^= 1&= , |= , 6 <>= , >>>= 当然，我们不必刻意去死记硬背这些优先次序，使用多了，自然也就熟悉了。在书写表达式时，如果不太熟悉某些优先次序，可使用（）运算符改变优先次序。

2. 类型转换

整型、实型、字符型数据可以混合运算。运算中，不同类型的数据先转化为同一类型，然后进行运算，一般情况下，系统自动将两个运算数中低级的运算数转换为和另一个较高级运算数的类型相一致的数，然后再进行运算。 类型从低级到高级顺序示意如下：

低

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------------------------------------------------------------------------>高

byte—> short, char—> int —> long—> float —> double

应该注意的是，如果将高类型数据转换成低类型数据，则需要强制类型转换，这样做有可能会导致数据溢出或精度下降。 如： long num1 = 8; int num2 = (int)num1; long num3 = 547892L;

short num4=(short)num3; //将导致数据溢出

本章小结

本章简要介绍了Java程序中的基本量：标识符、数据类型、运算符及表达式，它们是程序设计的基础，应该掌握它们并能熟练地应用。

数据类型可分为基本数据类型和引用型数据类型两种，本章介绍了基本数据类型，引用型数据类型将在后边的章节中介绍。

本章的重点：标识符的命名规则、变量和常量的定义及使用、运算符及表达式、不同数据类型值之间的相互转换规则、运算式子中的运算规则（按运算符的优先顺序从高向低进行，同级的运算符则按从左到右的方向进行）。 本章难点： 整数二进制的位运算操作。

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习题2

一、选择题

1．以下有关标识符说法正确的是： A．任何字符的组合都可形成一个标识符。 B．Java的保留字也可作为标识符使用。

C．标识符是以字母、下划线或$开头，后跟字母、数字、下划线或$ 的字符组合。

D．标识符是不区分大小写的。 2．以下哪一组标识符是正确的： A．c_name, if, _name B．cGname, $name, mode C．Result1, somm1, while D．$ast, _mmc, c$_fe 3. 下列哪个选项是合法的标识符:

A. 123 B. _name C. class D. 1first 4．有关整数类型说法错误的是：

A．byte,short,int,long都属于整数类型,分别占1,2,4,8个字节。 B．占据字节少的整数类型能处理较小的整数，占据的字节越多，处理的数据范围就越大。

C．所有整数都是一样的，可任意互换使用。 D．两个整数的算术运算结果，还是一个整数。

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5．对于整型的字面量以下说法正确的是：

A．小于128的字面量，系统默认为是字节类型(byte)。

B．小于32768之间的字面量，系统默认为是短整数类型(short)。 C．大于32767之间的字面量，系统默认为是整数类型(int)。

D．所有整数字面量只要没有拖尾的类型标记(L或l)，系统均默认为是整数类型(int)。

6．以下说法正确的是：

A．基本字符数据类型有字符和字符串两种。 B．字符类型占两个字节，可保存两个字符。 C．字符类型占两个字节，可保存一个字符。 D．以上说法都是错误的。 7．有关浮点数类型说法正确的是：

A．浮点类型有单精度(float)和双精度(double)两种。

B．单精度(float)占4个字节，数据的表示范围是：-3.4E38~3.4E38。 C．双精度(double) 占8个字节数据的表示范围是：-1.7E308~1.7E308。 D．以上说法都正确。

8．关浮点型字面量说法正确的是：

A．数字字面量带有拖尾的标记f或F时，系统认为单精度(float)字面量。 B．带有拖尾的标记d或D时，系统认为双精度(double)字面量。 C．当字面量中无拖尾标记，但含有小数点或含有E指数表示时，系统默认为是双精度字面量(double)。

D．以上都正确。 [重点实用参考文档资料]