Java程序设计基础教程

第1 章 Java 语言概述与编程环境 ........................................................................................... 1 1.1 Java 语言的发展历史 .................................................................................................... 1 1.2 Java 语言的特点 ............................................................................................................ 2 1.3 Java 开发环境 ................................................................................................................ 3 1.3.1 下载JDK ............................................................................................................. 4 1.3.2 JDK 的安装与配置 ............................................................................................. 5 1.3.3 IntelliJ IDEA 编译环境的搭建 ........................................................................... 7 1.3.4 Eclipse 编译环境的搭建 .................................................................................... 8 1.4 一个简单的Java 程序 ................................................................................................... 9 1.5 编译和执行Java 程序 ................................................................................................. 10 1.5.1 控制台方式 ....................................................................................................... 10 1.5.2 IDE 方式 ........................................................................................................... 11 1.6 本章小结 ...................................................................................................................... 11 1.7 习题 .............................................................................................................................. 12 第2 章 Java 语言基础 ............................................................................................................. 13 2.1 Java 的基本语法 .......................................................................................................... 13 2.1.1 Java 的基本语法格式 ....................................................................................... 13 2.1.2 Java 中的注释 ................................................................................................... 14 2.1.3 关键字 ............................................................................................................... 15 2.1.4 标识符 ............................................................................................................... 16 2.2 变量与常量 .................................................................................................................. 17 2.2.1 变量概述 ........................................................................................................... 17 2.2.2 变量的定义 ....................................................................................................... 17 2.2.3 常量 ................................................................................................................... 17 2.2.4 数据类型 ........................................................................................................... 17 2.2.5 变量的作用域 ................................................................................................... 22 2.2.6 变量的初始化 ................................................................................................... 23 2.2.7 基本数据类型转换 ........................................................................................... 24 2.3 运算符、表达式与语句 .............................................................................................. 25 2.3.1 算术运算符与算术表达式 ............................................................................... 25 2.3.2 关系运算符与关系表达式 ............................................................................... 26 2.3.3 逻辑运算符与逻辑表达式 ............................................................................... 26 2.3.4 位运算符 ........................................................................................................... 27 2.3.5 赋值运算符与赋值表达式 ............................................................................... 28 2.3.6 其他运算符 ....................................................................................................... 29 2.3.7 运算符的优先级与结合性 ............................................................................... 29 2.3.8 语句 ................................................................................................................... 30 2.4 程序流控制 .................................................................................................................. 30 2.4.1 分支语句 ........................................................................................................... 30 2.4.2 循环语句 ........................................................................................................... 34 2.4.3 跳转语句 ........................................................................................................... 36 2.5 数组 .............................................................................................................................. 38 2.5.1 声明数组 ........................................................................................................... 39 2.5.2 给数组分配元素 ............................................................................................... 39 2.5.3 数组元素的使用 ............................................................................................... 40 2.5.4 数组的初始化 ................................................................................................... 40 2.5.5 数组的引用 ....................................................................................................... 41 2.5.6 数组的遍历 ....................................................................................................... 41 2.5.7 数组的*值 ....................................................................................................... 42 2.5.8 数组排序 ........................................................................................................... 42 2.6 Java Scanner 类 ........................................................................................................... 43 2.7 本章小结 ...................................................................................................................... 45 2.8 习题 .............................................................................................................................. 45 第3 章 类与对象 ....................................................................................................................... 49 3.1 类的定义 ...................................................................................................................... 50 3.1.1 类的声明 ........................................................................................................... 50 3.1.2 类的成员 ........................................................................................................... 50 3.1.3 成员变量和局部变量 ....................................................................................... 51 3.1.4 成员方法 ........................................................................................................... 53 3.1.5 方法的重载 ....................................................................................................... 54 3.1.6 构造方法 ........................................................................................................... 55 3.1.7 类成员和实例成员 ........................................................................................... 56 3.2 对象的创建与使用 ...................................................................................................... 56 3.2.1 创建对象 ........................................................................................................... 56 3.2.2 使用对象 ........................................................................................................... 59 3.2.3 对象的引用和实体 ........................................................................................... 60 3.2.4 垃圾回收 ........................................................................................................... 61 3.3 访问控制符 .................................................................................................................. 61 3.3.1 成员访问控制符 ............................................................................................... 61 3.3.2 public 类与default 类 ....................................................................................... 64 3.4 static 关键字的使用 ..................................................................................................... 64 3.4.1 实例变量和类变量的区别 ............................................................................... 64 3.4.2 实例方法和类方法的区别 ............................................................................... 65 3.4.3 静态代码块 ....................................................................................................... 67 3.5 this 关键字的使用 ....................................................................................................... 67 3.6 包的使用 ...................................................................................................................... 68 3.6.1 包的定义与使用 ............................................................................................... 69 3.6.2 import 语句 ....................................................................................................... 71 3.6.3 静态导入 ........................................................................................................... 71 3.7 本章小结 ...................................................................................................................... 73 3.8 习题 .............................................................................................................................. 73 第4 章 深入理解Java 语言面向对象..................................................................................... 76 4.1 继承 .............................................................................................................................. 76 4.1.1 继承关系的引出 ............................................................................................... 76 4.1.2 继承的限制 ....................................................................................................... 79 4.1.3 子类对象的实例化 ........................................................................................... 81 4.2 重写 .............................................................................................................................. 83 4.2.1 方法的重写 ....................................................................................................... 83 4.2.2 属性的覆盖 ....................................................................................................... 85 4.2.3 属性的应用 ....................................................................................................... 85 4.2.4 两组重要概念的比较 ....................................................................................... 86 4.3 对象多态性 .................................................................................................................. 88 4.3.1 多态的概述与对象的类型转换 ....................................................................... 88 4.3.2 instanceof 关键字 .............................................................................................. 91 4.4 Object 类 ...................................................................................................................... 92 4.4.1 基本概念 ........................................................................................................... 92 4.4.2 对象信息：toString() ........................................................................................ 92 4.4.3 对象比较：equals() .......................................................................................... 93 4.5 抽象类 .......................................................................................................................... 94 4.5.1 抽象类的定义 ................................................................................................... 95 4.5.2 抽象类实例化 ................................................................................................... 96 4.6 接口 .............................................................................................................................. 97 4.6.1 接口的定义 ....................................................................................................... 97 4.6.2 接口的使用―制定标准 ............................................................................... 99 4.6.3 抽象类和接口的区别 ..................................................................................... 100 4.7 内部类 ........................................................................................................................ 100 4.7.1 内部类的定义 ................................................................................................. 100 4.7.2 使用static 定义内部类 ................................................................................... 101 4.7.3 在方法中定义内部类 ..................................................................................... 102 4.7.4 匿名内部类 ..................................................................................................... 103 4.8 Lambda 表达式 .......................................................................................................... 104 4.8.1 表达式入门 ..................................................................................................... 104 4.8.2 函数式接口 ..................................................................................................... 106 4.9 本章小结 .................................................................................................................... 107 4.10 习题 .......................................................................................................................... 108 第5 章 异常处理 ..................................................................................................................... 113 5.1 异常概述 .................................................................................................................... 113 5.1.1 什么是异常 ..................................................................................................... 113 5.1.2 异常类的层次结构 ......................................................................................... 113 5.2 Java 异常的捕获和处理 ............................................................................................ 115 5.2.1 try-catch 语句捕获异常 .................................................................................. 115 5.2.2 finally 语句 ...................................................................................................... 116 5.3 Java 异常的声明和抛出 ............................................................................................ 118 5.3.1 throws 语句 ..................................................................................................... 118 5.3.2 throw 语句 ....................................................................................................... 119 5.3.3 throw 和throws ............................................................................................... 120 5.4 自定义异常类 ............................................................................................................ 121 5.5 本章小结 .................................................................................................................... 122 5.6 习题 ............................................................................................................................ 122 第6 章 常用类与工具类 ......................................................................................................... 124 6.1 包装类 ........................................................................................................................ 124 6.1.1 装箱与拆箱 ..................................................................................................... 124 6.1.2 包装类常用方法 ............................................................................................. 125 6.1.3 包装类的应用 ................................................................................................. 126 6.2 Math 类与Random 类 ............................................................................................... 126 6.2.1 Math 类 ............................................................................................................ 126 6.2.2 Random 类....................................................................................................... 128 6.3 字符串类 .................................................................................................................... 129 6.3.1 字符串的不变性 ............................................................................................. 129 6.3.2 字符串的常用方法 ......................................................................................... 130 6.3.3 StringBuilder 类和StringBuffer 类................................................................. 132 6.3.4 StringJoiner 类 ................................................................................................. 132 6.4 日期与时间类 ............................................................................................................ 133 6.4.1 基本概念 ......................................................................................................... 133 6.4.2 Date 类 ............................................................................................................ 133 6.4.3 Calendar 类 ...................................................................................................... 134 6.4.4 日期与时间格式化类 ..................................................................................... 135 6.5 集合类 ........................................................................................................................ 137 6.5.1 List 接口及其子类 .......................................................................................... 137 6.5.2 Set 接口 ........................................................................................................... 141 6.5.3 Collections 类 .................................................................................................. 142 6.5.4 Map 集合 ......................................................................................................... 143 6.6 泛型 ............................................................................................................................ 144 6.6.1 为什么要使用泛型 ......................................................................................... 144 6.6.2 泛型在集合中的应用 ..................................................................................... 145 6.6.3 泛型接口 ......................................................................................................... 147 6.7 反射机制 .................................................................................................................... 148 6.7.1 反射概述 ......................................................................................................... 148 6.7.2 认识Class 类 .................................................................................................. 148 6.7.3 通过反射机制查看类信息 ............................................................................. 150 6.8 本章小结 .................................................................................................................... 152 6.9 习题 ............................................................................................................................ 153 第7 章 多线程 ......................................................................................................................... 158 7.1 线程简介 .................................................................................................................... 158 7.1.1 程序、进程、线程 ......................................................................................... 159 7.1.2 多线程的优势 ................................................................................................. 159 7.2 创建线程 .................................................................................................................... 160 7.2.1 继承Thread 类 ................................................................................................ 160 7.2.2 实现Runnable 接口 ........................................................................................ 164 7.3 线程同步 .................................................................................................................... 166 7.3.1 线程安全问题 ................................................................................................. 166 7.3.2 线程的同步 ..................................................................................................... 167 7.4 本章小结 .................................................................................................................... 169 7.5 习题 ............................................................................................................................ 169 第8 章 输入输出流 ................................................................................................................. 170 8.1 输入输出流概述 ........................................................................................................ 170 8.1.1 流的分类 ......................................................................................................... 171 8.1.2 输入输出流的套接 ......................................................................................... 171 8.2 文件类 ........................................................................................................................ 172 8.3 字节流 ........................................................................................................................ 175 8.3.1 标准流 ............................................................................................................. 177 8.3.2 文件流 ............................................................................................................. 178 8.3.3 字节过滤流 ..................................................................................................... 180 8.3.4 对象序列化及对象流 ..................................................................................... 183 8.4 字符流 ........................................................................................................................ 185 8.4.1 文件字符流 ..................................................................................................... 187 8.4.2 字符缓冲流 ..................................................................................................... 188 8.4.3 字节字符转换流 ............................................................................................. 189 8.5 随机流 ........................................................................................................................ 190 8.6 本章小结 .................................................................................................................... 191 8.7 习题 ............................................................................................................................ 192 第9 章 图形用户界面 ............................................................................................................. 194 9.1 GUI 简介 .................................................................................................................... 194 9.1.1 JavaFX 与Swing、AWT ................................................................................ 194 9.1.2 JavaFX 开发环境配置 .................................................................................... 194 9.1.3 JavaFX 的基本框架 ........................................................................................ 196 9.2 常用的UI 组件 .......................................................................................................... 198 9.2.1 TextField 和TextArea ..................................................................................... 198 9.2.2 Label ................................................................................................................ 198 9.2.3 按钮 ................................................................................................................. 199 9.3 布局面板 .................................................................................................................... 200 9.3.1 StackPane ........................................................................................................ 200 9.3.2 FlowPane ......................................................................................................... 201 9.3.3 GridPane .......................................................................................................... 201 9.3.4 BorderPane ...................................................................................................... 202 9.3.5 HBox 和VBox ................................................................................................ 202 9.4 形状类 ........................................................................................................................ 203 9.4.1 Text 类 ............................................................................................................. 203 9.4.2 Line 类 ............................................................................................................. 203 9.4.3 Rectangle 类 .................................................................................................... 203 9.4.4 Circle 类 .......................................................................................................... 203 9.4.5 Ellipse 类 ......................................................................................................... 205 9.4.6 Arc 类 .............................................................................................................. 205 9.5 事件处理机制 ............................................................................................................ 205 9.5.1 事件和事件源 ................................................................................................. 205 9.5.2 事件处理器 ..................................................................................................... 205 9.5.3 Lambda 表达式简化事件处理 ....................................................................... 207 9.6 FXML 设计用户界面 ................................................................................................ 208 9.7 JavaFX 可视化布局工具 ........................................................................................... 210 9.7.1 JavaFX Scene Builder 的下载与安装 ............................................................. 210 9.7.2 JavaFX Scene Builder 的使用 ........................................................................ 211 9.8 本章小结 .................................................................................................................... 216 9.9 习题 ............................................................................................................................ 216 第10 章 数据库编程 ............................................................................................................... 217 10.1 数据库概述 .............................................................................................................. 217 10.1.1 数据库和数据库系统概述 ........................................................................... 217 10.1.2 关系型数据库 ............................................................................................... 219 10.2 SQL 语言基础 ......................................................................................................... 220 10.3 MySQL 数据库简介 ................................................................................................ 222 10.3.1 MySQL 安装与配置 ..................................................................................... 222 10.3.2 MySQL 建库建表及相关操作 ..................................................................... 222 10.4 Java 数据库编程 ...................................................................................................... 223 10.4.1 JDBC 简介 .................................................................................................... 223 10.4.2 JDBC 常用API ............................................................................................. 224 10.4.3 JDBC 编程 .................................................................................................... 224 10.5 数据库应用综合实例 .............................................................................................. 229 10.5.1 数据模型设计 ............................................................................................... 229 10.5.2 数据类设计 ................................................................................................... 230 10.5.3 实现CRUD ................................................................................................... 231 10.5.4 界面设计 ....................................................................................................... 234 10.6 本章小结 .................................................................................................................. 242 10.7 习题 .......................................................................................................................... 242