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1、第一章,计算机编程语言概述,Java programming,Java语言面向对象程序设计课程学时分配表,3,目标,了解计算机相关的基本概念 了解计算机的基本工作原理 了解 Java 的特点和优点 了解 Java 的运行机制 了解 Java 程序的基本结构 掌握如何编译和运行 Java 程序,Java programming,4,美藉匈牙利科学家冯诺依曼结构（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构，其特点是： 使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。 存储单元是定长的线性组织。 存储空间的单元是直接寻址的。 使用低级机器语言指令通过操作码来完成简单的操作。 对计
2、算进行集中的顺序控制。 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。 采用二进制形式表示数据和指令。 在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。这就是存储程序概念的基本原理。,计算机程序的工作原理和基本概念,5,计算机根据人们预定的安排，自动地进行数据的快速计算和加工处理。人们预定的安排是通过一连串指令（操作者的命令）来表达的，这个指令序列就称为程序。一条指令规定计算机执行一个基本操作，而一个程序规定计算机完成一个完整的任务。一种计算机所能识别的一组不同指
3、令的集合，称为这种计算机的指令集合或指令系统。在计算机的指令系统中，指令大都分两部分组成：操作码和操作数，主要包括以下类型：数据处理指令（加、减、乘、除等）、数据传送指令、程序控制指令、状态管理指令。所有这些指令或数据都存储在内存中，整个内存被分成若干个存储单元，每个存储单元一般可存放8 位二进制数（字节编址）。每个存储单元既可以存放数据也可以存放程序指令。为了能有效地存取该单元内存储的内容，每个单元都给出了一个唯一的编号来标识，即地址。,计算机程序的工作原理和基本概念,6,按照冯诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时必须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程
4、序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束时指令才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、控制器、运算器和输入/输出设备等。,计算机的基本组成 和工作原理,7,硬件组成,中央处理器 控制器 运算器 存储器 RAM ROM 特殊固态存储 输入/输出设备 总线,内存地址：我们给内存中的每一个字节都有一个编号，相当于宾馆、酒店的房间号码，称之为内存地址，我们的所有数据或指令都存储在内存单元中，每一块数据或指令都有其开始地
5、址，我们通过内存地址来引用其所存储的具体内容。,此外，描述内、外存储容量的常用单位有： 位/比特（bit）：这是内存中最小的单位，二进制数序列中的一个0或一个1就是一比特，在电脑中，一个比特对应着一个基本的存储位。 字节（B、Byte）：是计算机中最常用、最基本的存储单位。一个字节等于8个比特，即1 Byte8bit。 千字节（KB、Kilo Byte）：电脑的内存容量都很大，一般都是以千字节作单位来表示。1KB1024Byte。 兆字节（MB Mega Byte）：1MB1024KB。 吉字节（GB、Giga Byte）：1GB1024MB。 太字节（TB、Tera byte）：1TB102
6、4GB。,8,机器语言 汇编语言 面向过程的高级语言 面向对象程序设计语言,计算机编程语言的发展历史,编译型语言的开发过程：,9,面向对象程序设计基本原则,抽象：从大量的、具体的物理实体或概念中抽取它们共同具有的属性或行为，以形成一般化概念的过程，我们称之为抽象。 封装：跟我们现实世界中对象一样，对象的内部结构和状态对外是不可见的，对象的内部和外部之间有一个明确的界限。我们称之为对象的封装性，在java语言中，对象的封装性可通过定义类来实现，对象是类的一个实例。我们要想改变对象的内部状态结构，必须通过特定公开的接口来完成。 继承：继承是一个自然法则，在我们人类世界中，正是有了继承法则的存在，我
7、们才有了发展的概念。在面向对象程序设计中，我们从已经存在的类产生新类的机制，我们称之为继承，原来存在的类叫父类（或叫基类），新类叫子类（或叫派生类）。子类中会自动拥有父类中设计代码，继承带来的好处是：一方面可减少程序设计的错误，另一方面，做到了代码复用，可简化和加快程序设计，提高了开发效率。 多态：在现实世界当中，同样的消息，传给不同的对象，会有不同的响应行为。举例来说，让A地区的动物迁移到B地区去，这样一条消息，不同的动物会有不同的行为方式。在面向对象程序设计中，我们把对象之间按一定格式传递的信息称为消息，同一个消息为不同的对象所接收时，可以导致完全不同的行为，这就是我们说的面向对象中的多态
8、性。 重载：在现实世界当中，我们可能根据条件的不同，对于同样的消息，可能表现出的行为不同，在面向对象程序设计中，同一个对象可根据消息的参数不同而选择不同的行为代码，我们称为重载。,10,1990 年Sun 公司的 James Gosling等人开始开发名称为 Oak 的语言。希望用于控制嵌入在有线电视交换盒、PDA等的微处理器。 1993 年交互式电视和 PDA 市场开始滑坡，而 Internet 正处于增长时期，因此Sun 公司将目标市场转向 Internet 应用程序。 1994年将Oak语言更名为Java。 1995年Sun 公司的 HotJava 浏览器问世。 现在java已形成以j2
9、me、j2se、j2ee分别解决嵌入式开发、桌面开发及企业级分布式开发等一系列完整的企业级解决方案。,Java发展史,11,什么是 JAVA,Java 完全面向对象的编程语言。 Java 可用来生成两类程序：应用程序、 小应用程序（ Applet ） 。 Java 既是一种解释执行的语言，也是一种编译执行的语言。 Java主要面向网络编程 Java 内核直接支持多线程,12,Java的基本特点3-1,简单 面向对象 分布式,Java的风格类似于C+，因而对C+程序员而言非常容易掌握Java编程技术； Java摒弃了C+中容易引发程序错误的地方，如指针操作和内存管理；,在 Java 中任何东西都
10、是对象，因此，重点集中在数据以及应用程序中的数据操作方法。,Java提供了包容广泛的例程库，可处理像HTTP和FTP这样的TCP/IP协议。Java应用程序可通过一个特定的URL来打开并访问对象，就像访问本地文件系统那样简单。,13,Java语言提供的安全 编译器提供的安全 字节码校验器 类加载器,Java的基本特点3-2,健壮性 安全 体系结构中立 可移植性,Java在编译和运行程序时都要对可能出现的问题进行检查 它提供自动垃圾收集来进行内存管理 面向对象的异常处理机制,Java 程序被编译成一种与体系结构无关的字节代码 只要安装了Java运行时系统Java程序可以在任意的处理器上运行,源代
11、码级 目标代码级,14,Java的基本特点3-3,解释执行 高性能 多线程 动态,编译器 javac 将处理.java源文件生成类文件 类文件可通过名称为 java 的加载实用程序解释执行，将Java 字节码转换为机器可执行代码。,通过JIT编译器首先将字节码编译成固有代码，将结果缓存下来，然后在需要时调用它们。,Java语言内置支持多线程的功能 Java 类库提供了 Thread 类,Java自身的设计使它适合于一个不断发展的环境。在Java类库中可以自由地加入新的方法和实例变量而不会影响用户程序的执行。,15,Java 程序的运行环境,Java虚拟机,Java是解释执行的高级编程语言,16
12、,两种工作模式的比较,17,Java虚拟机,Java虚拟机是一种利用软件方法实现的抽象化的计算机，基于下层的操作系统和硬件平台，可以在上面执行Java的字节码程序。 Java虚拟机将在内部创建一个运行时系统，帮助以下列方式执行代码： 加载 .class 文件 管理内存和调度线程 执行垃圾收集,18,实时编译器,使用“实时 (Just In Time)” 编译器，也称为JIT编译器。可以提高 Java 代码的执行速度。 SUN公司在Java 2 发行版中提供了JIT编译器，JIT编译器是Java虚拟机的一部分。 JIT 的主要用途是将字节码指令集转换为针对某一特定微处理器的机器代码指令。,19,
13、Java 运行时环境,20,Java 程序的开发环境,JDK是有助于程序员开发Java 程序的 Java 开发工具包包括： 类库 编译器 调试器 Java 运行时环境（ JRE ）,21,JDK 提供的常用工具,javac 是用来编译源代码的命令。 java 是用于执行类文件的命令，而类文件将在 Java 虚拟机中运行类。 appletviewer 命令允许在万维网浏览器的环境之外运行 Applet。 Javadoc 文档注释提取器 Jdb 调式器 Jar java应用打包工具,Dos下演示帮助信息,22,Java Application程序基本结构,package 包名 import语句,c
14、lass public static void main(String args) ,主类名称,方法体,23,A First Java Application Program(Hello.java),public class Hello public static void main(String args) System.out.println(“Hello World!”); System.out.println(“sqrt(2)=“+Math.sqrt(2); ,C:myjavaset path=%path%;c:javabin C:myjavaset classpath=.; C:my
15、javajavac Hello.java 生成 Hello.class C:myjavajava Hello 解释执行,Example 1 Demo,24,Second Java Application(distance.java),class Point private int x,y; Point(int a,int b)x=a;y=b; public int getx()return x; public int gety()return y; public class distance public static void main(String args) Point A=new Po
16、int(2,3);Point B=new Point(5,7); int x=B.getx()-A.getx(),y=B.gety()-A.gety(); double dist=Math.sqrt(x*x+y*y); System.out.println(“AB: “+dist);,Example 2,25,First applet (HelloApplet.java),import java.applet.*; public class HelloApplet extends Applet public void init(); public void paint(Graphics g) g.drawString(“Hello World!”,20,60); g.drawLine(20,100,100,100);
