第1單元Java基礎知識Java程序設計基礎教程（(慕課版)(第2版)）目錄導航1.1

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Java開發工具的使用1.5單元小結1.2

Java開發環境搭建1.4項目實戰1.1.1Java的發展歷程1999

年。Java2平臺的發布是Java發展過程中最重要的一個里程碑，標志著Java的應用開始普及。1995年，Sun公司推出了可以嵌入網頁且可以隨網頁在網絡上傳輸的Applet（一種將小程序嵌入網頁中執行的技術）并申請了商標。由于Oak已經被使用，其名稱被修改為Java。1991年成立了Green小組。Java之父詹姆斯·高斯林與其他幾個工程師一起開發出了被稱為Oak的面向對象語言，這就是Java語言的前身。1996年，JDK（JavaDevelopmentKit，Java軟件開發工具包）1.0發布，這是Java發展歷程中的重要里程碑，標志著Java成為一種獨立的開發工具。2004年，J2SE1.5發布，并更名為JavaSE5.0。Java10于

2018年3月發布。1.1.2Java語言的特點1．簡單性相對于C和C++而言，Java沒有goto語句，使用break和continue語句及異常處理語句代替；沒有C++的運算符過載和多繼承特征，免去了預處理程序。Java奉行一切皆是對象的理念，避免了對指針的使用。同時，Java自帶垃圾回收機制，讓開發者無須關心存儲管理問題。2．面向對象Java是使用類（Class）來組織的，類的概念完美地契合了面向對象的理念。類是屬性和行為的集合，即數據和操作方法的集合。結合包（Package）的分層分體系來組織類，使得Java的層次感更強，方法的調用和開發更加方便和簡單。1.1.2Java語言的特點3．分布性Java支持多種層次的網絡連接，Socket類提供了可靠的流（Stream）連接，所以用戶可以使用Java來構建分布式的客戶機和服務器。4．編譯和解釋性Java編譯程序生成字節碼（Bytecode），而不是常見的機器碼。Java程序可以在任何支持Java解釋程序的系統上運行。

Java支持快速原型，可實現快速程序開發。這是與傳統的、耗時的“編譯、鏈接和測試”形成鮮明對比的精巧的開發過程。5．穩健性Java不支持指針的使用，這增強了程序的穩健性，簡化了出錯處理和恢復操作。1.1.2Java語言的特點可移植性安全性Java沒有指針，并且會在加載前對字節碼文件進行安全性驗證，這些特點使Java相對安全。Java是運行在Java虛擬機（JavaVirtualMachine，JVM）上的，所以其運行不依賴于平臺和操作系統。高性能為了提升性能，JVM會根據代碼邏輯和當前系統重新排列字節碼中程序執行的邏輯順序。這種重排不僅不會影響程序的邏輯，還會大大提升程序的運行性能。0806071.1.2Java語言的特點動態性多線程Java支持多線程開發，并給出了一系列的類和關鍵字等，以確保在多線程環境中變量的位置保持一致。Java是一種動態的語言，可適應變化的環境。例如，Java中的類是根據需要載入的，其中部分類是通過網絡獲取的。0405目錄導航1.1

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Java開發環境搭建1.4項目實戰1.2.1JDK、JRE與JVM

JDK是Sun公司針對Java開發者發布的產品。JDK中包含JRE。JDK的安裝目錄下有一個名為jre的目錄，里面有兩個文件夾，分別為bin文件夾和lib文件夾。在這里可以認為bin文件夾中是JVM，lib文件夾中則是JVM工作所需要的類庫，而bin文件夾和lib文件夾合起來就稱為JRE。01JDK

JRE是Java程序不可缺少的運行環境。有了它，Java開發者才可以發布自己開發的程序，讓用戶使用。

JRE中包含JVM、RuntimeClassLibraries和JavaApplicationLauncher，這些是運行Java程序的必要組件。

與JDK不同，JRE是Java的運行環境，而不是開發環境，所以它沒有包含任何開發工具（如編譯器和調試器），只是針對使用Java程序的用戶。02JRE

JVM是Java實現跨平臺運行的核心部分。通常Java程序會先被編譯為.class文件，這種文件可以在虛擬機上執行。

.class文件并不直接與操作系統交互，而是通過JVM與系統交互。JVM的這種屏蔽具體操作系統的特點是實現Java跨平臺運行的關鍵。03JVM1.2.2系統環境變量配置1．安裝JDKstep01

在Oracle官網中下載JDK的安裝包，下載頁面如圖1-1所示。本書以JDK1.8為例進行介紹，JDK11及更新版本的安裝和使用方法類似。step02

首先根據自己的操作系統選擇安裝包（本書以Windows10、64位的操作系統為例，選擇Windowsx64安裝包）。下載后得到的安裝文件是jdk-8u401-windows-x64.exe。雙擊該文件即可開始安裝，安裝界面如圖1-2所示。1.2.2系統環境變量配置step03

單擊“下一步”按鈕，進入定制安裝界面，如圖所示。step04

保持默認設置，單擊“下一步”按鈕，進入安裝執行界面，如圖所示。step05

安裝執行需要一定的時間，此處只需要等待即可。安裝完成之后，會提示用戶定制安裝JRE，選擇安裝目標文件夾后如圖所示。step06

保持默認配置，單擊“下一步”按鈕，將彈出JRE的安裝界面，如圖所示。step07

耐心等待，直到安裝完成，如圖1-7所示，單擊“關閉”按鈕即可完成JDK的安裝。1.2.2系統環境變量配置默認的JDK安裝路徑是系統盤中的Java目錄，找到該目錄，其結構如圖所示。從這個目錄結構可以看出，JDK的安裝包含JRE的安裝。進入JDK的文件目錄，其結構如圖所示。JDK目錄下有很多子目錄和文件，它們都有其特定的功能，其中主要的子目錄和文件功能如下。bin目錄：用于存放可執行程序。db目錄：小型的數據庫管理系統，自JDK1.6之后引入，是一個純Java實現、開源的數據庫管理系統，可直接使用，小巧輕便，支持JDBC4.0規范。include目錄：JDK是使用C和C++實現的，該目錄存放的是C類語言的頭文件。

jre目錄：JRE的根目錄，包含JVM、運行時的類包、Java應用啟動器和bin目錄，但不包含開發環境中的開發工具。lib目錄：用于存放開發工具使用的歸檔包文件。

src.zip文件：用于存放JDK核心類的源代碼文件，通過該文件可以查看Java基礎類的源代碼。1.2.2系統環境變量配置2．配置環境變量step01

打開文件資源管理器，右擊“此電腦”選項，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”，或在控制面板中選擇“系統”，然后單擊“高級系統設置”→“環境變量”按鈕，如圖1-10所示。打開環境變量配置界面，如圖1-11所示。和JDK相關的環境變量有3個，分別是JAVA_HOME、Path和CLASSPATH。其中JAVA_HOME是JDK的安裝目錄，用來定義Path和CLASSPATH的相關位置；Path環境變量告訴操作系統到何處找JDK工具；LASSPATH環境變量告訴JDK工具到何處找類文件（.class文件）。下面以Windows10系統為例，介紹JDK環境變量的配置。Windows系統其他版本的配置方式都是類似的，讀者可以查閱資料。1.2.2系統環境變量配置step02

在系統環境目錄下創建JAVA_HOME環境變量，該變量的值是JDK的安裝目錄。首先單擊“新建”按鈕，然后在“變量名”文本框中輸入“JAVA_HOME”，在“變量值”文本框中輸入JDK的安裝路徑，單擊“確定”按鈕，如圖1-12所示。CLASSPATH環境變量的配置方法同JAVA_HOME環境變量，如圖1-13所示。與JAVA_HOME和CLASSPATH不同，在計算機中Path環境變量是存在的，所以只需要為其添加內容即可，如圖1-14所示。環境變量分為兩類，一類是用戶的環境變量，另一類是系統環境變量。1.2.2系統環境變量配置step03

配置完畢之后，按【WIN+R】組合鍵打開“運行”對話框，輸入“cmd”，單擊“確定”按鈕，打開Windows的命令提示符窗口，如圖1-15所示。step04

輸入“java–version”，按【Enter】鍵，命令提示符窗口中會顯示Java的版本信息，如圖1-16所示。step05

輸入“javac”，按【Enter】鍵，窗口會顯示Java的javac工具，如圖1-17所示。目錄導航1.1

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Java開發工具的使用JDK安裝配置完成之后就可以進行Java的開發了，此時，你只需要使用文本編輯器就可以開發Java代碼了。讓我們來體驗一下吧！使用文本編輯器編寫一個Java程序，代碼如下：publicclassHelloJava{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("Helloworld,HelloJava!");}}按【WIN+R】組合鍵，輸入“cmd”，打開命令提示符窗口；先使用javac編譯.java文件，然后使用java運行程序。需要注意的是，文件的名稱必須和類名一致。這里的文件名稱是HelloJava.java。javac用于編譯文件，所以使用“javacHelloJava.java”；java運行的是類，所以使用“javaHelloJava”，運行效果如圖1-18所示。1.3.1比較流行的Java開發工具簡介JDK安裝配置完成之后就可以進行Java的開發了，此時，你只需要使用文本編輯器就可以開發Java代碼了。讓我們來體驗一下吧！1．EclipseEclipse是一款主要用Java編寫的免費JavaIDE（IntegratedDevelopmentEnvironment，集成開發環境）。Eclipse允許用戶創建各種可用于手機、網絡、桌面和企業領域的跨平臺Java應用程序。Eclipse的主要功能包括Windows生成器、集成Maven、Mylyn、XML（ExtensibleMarkupLanguage，可擴展標記語言）編輯器、Git客戶端、CVS（ConcumentVersionsSystem，并發版本系統）客戶端、PyDev，并且Eclipse還有一個基本工作區，里面的可擴展插件系統可滿足用戶自定義IDE的需求。Eclipse在Eclipse公共協議下可用，并且適用于Windows、macOS和Linux系統。1.3.1比較流行的Java開發工具簡介2．NetBeansNetBeans是一款用Java編寫的開源IDE，是最受歡迎的JavaIDE編輯器之一。

NetBeans支持所有Java應用類型（包括JavaSE、JavaFX、JavaME、Web應用、EJB和移動App）的標準開箱即用式開發。NetBeans模塊化的設計意味著它可以由第三方插件來擴展其功能，如NetBeans的PDF插件。

NetBeans既可用于Java開發，也支持其他語言，特別是PHP、C/C++和HTML5（HyperTextMarkupLanguage5，超文本標記語言第5版）。

NetBeans是基于Ant的項目系統，支持Maven、重構、版本控制（包括CVS、Subversion、Git、Mercurial和ClearCase），并且是在由通用開發與發布許可證（CommonDevelopmentandDistributionLicense，CDDL）v1.0和GNU通用公共許可證（GeneralPubicLicense，GPL）v2.0構成的雙重協議下發布的。

NetBeans可在多個平臺上運行，包括Windows、macOS、Linux、Solaris和其他支持兼容JVM的平臺。1.3.1比較流行的Java開發工具簡介3．IntelliJIDEAIntelliJIDEA是一款免費的JavaIDE，主要用于Android應用開發、Scala、Groovy、JavaSE和JavaEE編程。它設計精巧，并提供了JUnit測試、TestNG、調試、代碼檢查、智能代碼補全、多元重構、Maven和Ant構建工具、可視化GUI（GraphicalUserInterface，圖形用戶界面）設計器以及XML和Java代碼編輯器等實用功能。4．MyEclipseMyEclipse是一個出色的Eclipse插件集合，專門用于Java、J2EE開發。MyEclipse的功能非常強大，支持面也十分廣，尤其是對多種開源產品的支持都不錯。MyEclipse支持JavaServlet、AJAX（AsynchronousJavaScriptAndXML，異步JavaScript和XML）、JSP（JavaServerPage，Java服務器頁面）、JSF（JavaServerFaces，Java服務器界面）、Struts、Spring、Hibernate、EJB3（EnterpriseJavaBean3，企業級JavaBean第3版）、JDBC（JavaDatabaseConneetivity，Java數據庫連接）數據庫連接工具等多項功能。目前MyEclipse提供Windows、macOS和Linux3種操作系統的安裝包，可在這3種操作系統上安裝。1.3.1比較流行的Java開發工具簡介5．其他工具Java的魅力是支持多種工具，例如構建工具Ant、包管理工具Maven和項目運行容器Tomcat等。這些工具可以幫助Java開發者快速創建項目及進行項目的持續集成等。其中Maven是項目包管理的重要工具，它可以減少包導入導致的項目占用空間巨大和Java包沖突等問題；Tomcat則是JavaWeb項目發布時需要使用的服務器，可以讓Web項目在其上運行并提供服務。1.3.2Eclipse的安裝及使用目前Eclipse有很多版本，本書以Neon版本為例進行說明。用戶只需下載“eclipse-inst-win64.exe”安裝包，并按照提示安裝即可，步驟如下。step01

雙擊安裝包，選擇“EclipseIDEforJavaDevelopers”選項，如圖1-20所示；進入安裝配置界面，單擊“INSTALL”按鈕安裝即可，如圖1-21所示；安裝時會跳出協議界面，單擊“確定”按鈕繼續安裝。step02

安裝完成之后會在桌面上生成一個快捷圖標。雙擊快捷圖標運行軟件，軟件打開后界面如圖1-22所示。目錄導航1.1

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Java開發環境搭建1.4項目實戰項目1-1使用Eclipse編寫HelloWorld程序我們學習一門新的語言，編寫的第一個程序基本上都是HelloWorld。本項目就是使用Java語言編寫HelloWorld程序，開發工具使用Eclipse。Eclipse的使用較為簡單，首先創建項目，然后創建類，執行一個入口類就可以查看運行結果了。如果編輯中出現簡單的錯誤，編輯器會進行提示，在錯誤代碼下顯示一條紅色的波浪線。具體步驟如下。step01

創建項目。選擇“File”→“new”→“Project”→“JavaProject”，或者按【Alt+Shift+N】組合鍵后選擇“Project”→“JavaProject”；然后輸入項目名稱“firstprogram”，再依次單擊“Finish”→“Yes”即可，如圖1-23、圖1-24所示。項目1-1使用Eclipse編寫HelloWorld程序step02

項目創建完成之后，就進入了Java項目的編輯界面，如圖1-25所示。step03

創建類。在項目文件結構中使用默認的包（包的概念在第5單元中介紹）新建一個類，方法為：右擊src文件夾，在彈出的快捷菜單中選擇“New”→“Class”，如圖1-26所示；在彈出的“NewJavaClass”對話框的“Package”文本框中輸入包名稱“firstprogram”，在“Name”文本框中輸入類名稱“HelloJava”，勾選“publicstaticvoidmain(String[]args)”，默認創建一個主方法，其他選項保持默認值不變，如圖1-27所示。項目1-1使用Eclipse編寫HelloWorld程序step04

單擊“Finish”按鈕后，就可成功地創建Java類了。創建完成之后，編輯器會自動打開所創建類的視圖，如圖1-28所示。step05

此時，Java類已經創建完成。為了形成對比，此處使用與在文本編輯器中編寫的Java類相似的執行邏輯：在main()方法中通過System.out.println()輸出“HelloEclipse,HelloJava！”；在類文件中右擊，選擇“Runas”，會在控制臺中輸出“HelloEclipse,HelloJava!”，如圖1-29所示。項目1-1使用