第1章

搭建Java開發(fā)環(huán)境與輸出

文本信息程序設(shè)計

教學導航教學目標初步了解Java、JDK、JRE、JVM、JavaAPI、Apache、NetBeansIDE初步了解Java程序的運行機制、Java程序的編譯與運行學會下載與安裝JDK、ApacheNetBeansIDE學會在Windows操作系統(tǒng)中配置Java運行環(huán)境

熟悉ApacheNetBeansIDE的組成及其功能教學重點Java運行環(huán)境的配置ApacheNetBeansIDE的組成及其功能Java程序的運行機制

身臨其境

網(wǎng)站中經(jīng)常需要輸出文本信息，以“京東商城”為例進行說明，在“京東商城”網(wǎng)站的頁面中，文本形式的導航欄很常見。“京東商城”用戶登錄之前的頂部導航欄如圖1-1所示，由于此時用戶還沒有成功登錄，頂部導航欄左側(cè)輸出“你好，請登錄免費注冊”文本內(nèi)容。“京東商城”用戶成功登錄后的頂部導航欄如圖1-2所示，由于此時用戶已成功登錄，頂部導航欄左側(cè)輸出成功登錄的用戶名以及用戶類型。圖1-2“京東商城”用戶成功登錄后的頂部導航欄圖1-1“京東商城”用戶登錄之前的頂部導航欄“京東商城”客戶服務(wù)與設(shè)置選項如圖1-3所示，每一行輸出1個服務(wù)或選項。“京東商城”商品類別列表如圖1-4所示，商品類別分多行在頁面中輸出，每一行的商品類別為1種至4種。

圖1-4“京東商城”商品類別列表圖1-3“京東商城”客戶服務(wù)與設(shè)置選項

前導知識【知識1-1】認知JavaJava最初是由SunMicrosystems公司推出的Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言和Java平臺的總稱，由詹姆斯·高斯林與他的同事們共同研發(fā)，并在1995年正式推出。Java最初被稱為Oak，是1991年為消費類電子產(chǎn)品的嵌入式芯片設(shè)計的。其于1995年更名為Java，并重新設(shè)計用于開發(fā)Internet應(yīng)用程序。用Java實現(xiàn)的HotJava瀏覽器（支持JavaApplet）顯示了Java的魅力：跨平臺、動態(tài)Web、Internet計算。從此，Java被廣泛接受并推動了Web的迅速發(fā)展，常用的瀏覽器均支持JavaApplet。Java自面世后就非常流行，發(fā)展迅速，Java技術(shù)也不斷更新。在全球云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，Java具備了顯著優(yōu)勢和廣闊前景。2010年，Oracle公司收購了SunMicrosystems公司，Java便成為Oracle公司旗下的產(chǎn)品。【知識1-2】認知JavaAPIJava應(yīng)用程序接口（JavaApplicationProgramInterface，JavaAPI）是程序員使用Java進行程序開發(fā)時相關(guān)類的集合，是Java的一個重要組成部分。JavaAPI中的類按照用途被分為多個包（Package），每個包又是一些相關(guān)類或接口的集合，其中java.*包是JavaAPI的核心。

前導知識Java程序分為Java應(yīng)用程序（JavaApplication）和Applet小程序（JavaApplet）兩類。Java應(yīng)用程序只有通過編譯器編譯生成.class文件后，才能被Java解釋器解釋并執(zhí)行；Java小程序不能獨立運行，它是必須被嵌入超文本標記語言（HypertextMarkupLanguage，HTML）代碼中，由Web瀏覽器內(nèi)含的Java解釋器解釋運行的非獨立程序。對于多數(shù)程序設(shè)計語言來說，其程序執(zhí)行方式要么采用編譯執(zhí)行方式，要么采用解釋執(zhí)行方式。而Java的特殊之處在于，程序的運行既要經(jīng)過編譯又要經(jīng)過解釋。Java根據(jù)自身的實際需要將解釋型和編譯型相結(jié)合，采用“半編譯半解釋型”的執(zhí)行機制，即Java程序的最終執(zhí)行需要經(jīng)過編譯和解釋兩個步驟。首先，Java使用Java編譯器將Java程序編譯成與操作系統(tǒng)無關(guān)的字節(jié)碼（二進制代碼），而不是本機代碼；其次，通過Java解釋器來執(zhí)行字節(jié)碼。任何一臺機器，無論安裝什么類型的操作系統(tǒng)，只要配備了Java解釋器，就可以執(zhí)行字節(jié)碼，且不必考慮這種字節(jié)碼是在哪一種類型的操作系統(tǒng)上生成的。Java通過預先把源程序編譯成字節(jié)碼，克服了傳統(tǒng)的解釋型語言執(zhí)行效率低的性能瓶頸。但是，字節(jié)碼不能在操作系統(tǒng)上直接執(zhí)行，必須在包含Java虛擬機（JavaVirtualMachine，JVM）的操作系統(tǒng)上才能執(zhí)行。

前導知識圖1-5Java應(yīng)用程序的執(zhí)行過程JVM是一種可執(zhí)行Java代碼的虛擬機，它在任何操作系統(tǒng)上都能為編譯程序提供一個共同的接口。編譯程序只需要面向虛擬機并生成其能夠解釋的代碼，然后由解釋器將虛擬機代碼轉(zhuǎn)換為特定操作系統(tǒng)的機器碼執(zhí)行。Java開發(fā)工具包（JavaDevelopmentKit，JDK）針對每一種操作系統(tǒng)提供的解釋器是不同的，但是JVM的實現(xiàn)是相同的。Java應(yīng)用程序的執(zhí)行過程：Java源程序（.java文件）經(jīng)過Java編譯器（javac.exe）編譯后生成的字節(jié)碼文件（.class文件）由JVM解釋執(zhí)行，并在特定的操作系統(tǒng)上執(zhí)行，如圖1-5所示。利用JVM把字節(jié)碼與具體的軟硬件平臺隔離，就能保證在任何操作系統(tǒng)中編譯的字節(jié)碼文件都能在JVM上執(zhí)行。1.1搭建Java程序開發(fā)環(huán)境1.2ApacheNetBeansIDE1.4編寫與運行Java程序?qū)W習要點1.3編程拓展任務(wù)1-1

安裝與配置JDK【任務(wù)描述】

下載與安裝JDK

從官網(wǎng)下載最新版本的JDK，然后正確安裝JDK。

在Windows操作系統(tǒng)中配置Java運行環(huán)境JDK安裝完成后，需要對JAVA_HOMEPath以及ClassPath環(huán)境變量進行正確的配置。其中，JAVA_HOME設(shè)置為JDK所在路徑，如“C:\ProgramFiles\Java\jdk-19”；在Path環(huán)境變量中增加bin文件夾所在路徑，如在Path環(huán)境變量中增加“C:\ProgramFiles\Java\jdk-19\bin;”，注意“;”是路徑之間的分隔符；ClassPath環(huán)境變量設(shè)置為編譯Java程序時所需要的一些外部.class文件所在路徑，如將ClassPath變量設(shè)置為“C:\ProgramFiles\Java\jdk-19\jre\lib;”(1)(2)任務(wù)1-1

安裝與配置JDK主要用于開發(fā)J2EE應(yīng)用程序，從JDK5.0開始，改名為JavaEE。企業(yè)版（EnterpriseEdition，EE）J2EE主要用于開發(fā)移動設(shè)備、嵌入式設(shè)備上的Java應(yīng)用程序，從JDK5.0開始，其改名為JavaME。微型版（MicroEdition，ME）J2ME通常使用的版本，從JDK5.0開始，其改名為JavaSE標準版（StandardEdition，SE）J2SE【知識1-4】區(qū)分JDK、JRE、JVM1.JDK是Java的軟件開發(fā)工具包（SoftwareDevelopmentKit，SDK），沒有JDK，無法編譯Java程序，JDK主要分為標準版、企業(yè)版和微型版。如果想只運行Java程序，則要確保已安裝相應(yīng)的JRE。任務(wù)1-1

安裝與配置JDK2．JREJava運行環(huán)境（JavaRuntimeEnvironment，JRE）是Java程序運行必備的環(huán)境集合，包含JVM標準實現(xiàn)及Java核心類庫。JRE是可以運行、測試和傳輸應(yīng)用程序的Java平臺，包括JVM、Java核心類庫和支持文件。但JRE不包含開發(fā)工具（JDK）的編譯器、調(diào)試器和其他工具。JRE需要輔助工具Javaplug-in，以便在瀏覽器中運行JavaApplet。3．JVMJVM是一個虛擬的計算機，通過仿真模擬各種計算機功能來實現(xiàn)其功能。Java具有的一個非常重要的特點就是與平臺的無關(guān)性，而使用JVM是實現(xiàn)這一特點的關(guān)鍵。一般的高級語言如果要在不同的平臺上運行，則至少需要編譯成不同的目標代碼。而引入JVM后，Java在不同平臺上運行時不需要重新編譯。Java使用JVM屏蔽了與具體平臺相關(guān)的信息，使得Java編譯程序只需生成在JVM上執(zhí)行的字節(jié)碼，就可以在多種平臺上不加修改地運行。JVM在執(zhí)行字節(jié)碼時，把字節(jié)碼解釋成具體平臺上的機器指令。【知識1-5】認知Java程序的編譯和執(zhí)行

編譯和執(zhí)行Java程序必須經(jīng)過兩個步驟：第一步，將Java源文件（擴展名為.java）編譯成字節(jié)碼文件（擴展名為.class）；第二步，解釋執(zhí)行字節(jié)碼文件。實現(xiàn)以上兩個步驟要使用javac和java命令。任務(wù)1-2

下載與安裝ApacheNetBeansIDE【任務(wù)描述】ApacheNetBeansIDE最初是SunMicrosystems公司使用Java開發(fā)的一個開源工具，是Java為開發(fā)圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，GUI）提供的第三代技術(shù)，是目前使用廣泛的開源且免費的Java集成開發(fā)環(huán)境，ApacheNetBeansIDE可以使用Swing組件快捷開發(fā)具有GUI的Java應(yīng)用程序。當年作為SunMicrosystems公司認定的Java開發(fā)工具，ApacheNetBeansIDE的開發(fā)過程被認為最符合Java的開發(fā)理念。ApacheNetBeansIDE主要包括集成開發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）和平臺（Platform）兩部分，其中IDE是在平臺基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，并且平臺本身開放給開發(fā)人員使用。從官網(wǎng)下載最新版本的ApacheNetBeansIDE，然后進行正確安裝。【知識1-6】認知ApacheNetBeansIDE任務(wù)1-2

下載與安裝ApacheNetBeansIDEJava程序員需要一個強大的集成開發(fā)環(huán)境來編寫、調(diào)試和測試代碼。ApacheNetBeansIDE、Eclipse和IntelliJIDEA是3個受歡迎的JavaIDE，它們都擁有一系列強大的功能和工具。下面對這3個JavaIDE進行比較，分析其各自的優(yōu)缺點，為不同的Java開發(fā)人員選擇合適的JavaIDE提供參考。【知識1-7】對比Java程序的開發(fā)工具：ApacheNetBeansIDE、Eclipse和IntelliJIDEAApacheNetBeansIDE(1)ApacheNetBeansIDE是一個免費、開源的IDE，是一個基于Java的IDE，支持Java、C/C++和PHP等程序設(shè)計語言。同時，ApacheNetBeansIDE還支持多平臺開發(fā)，包括Linux、Windows和macOS等操作系統(tǒng)。ApacheNetBeansIDE的最大特點是易學易用，結(jié)合了代碼編寫、調(diào)試和構(gòu)建等功能，方便開發(fā)人員在一個環(huán)境中完成所有開發(fā)工作。優(yōu)點：

擁有豐富的插件生態(tài)系統(tǒng)擁有強大的調(diào)試功能快速開發(fā)缺點：性能問題代碼重構(gòu)任務(wù)1-2

下載與安裝ApacheNetBeansIDE(2)Eclipse是一款免費、開源的JavaIDE，其主要優(yōu)點在于集成度高，支持多種語言以及插件的擴展，讓用戶可以更加輕松地進行開發(fā)。Eclipse的用戶界面簡潔明了，可以幫助開發(fā)人員更加專注于代碼的編寫和調(diào)試。同時，Eclipse提供了強大的調(diào)試和分析工具，使得開發(fā)過程更加高效。優(yōu)點：

穩(wěn)定的性能插件庫完善的代碼重構(gòu)功能缺點：界面不夠現(xiàn)代化較差的GUI設(shè)計器Eclipse任務(wù)1-2

下載與安裝ApacheNetBeansIDE(3)IntelliJIDEA被認為是Java開發(fā)中最流行的IDE之一，它具有出色的智能功能和代碼分析能力，可以幫助開發(fā)人員更輕松地完成任務(wù)。IntelliJIDEA支持多種程序設(shè)計語言，包括Java、Kotlin、Scala和Groovy等，并提供強大的插件機制，可以擴展到其他語言和框架。優(yōu)點：

出色的代碼重構(gòu)功能智能代碼完成功能強大的插件庫缺點：資源消耗較大影響開發(fā)人員的使用體驗IntelliJIDEA1.1搭建Java程序開發(fā)環(huán)境1.2ApacheNetBeansIDE1.4編寫與運行Java程序?qū)W習要點1.3編程拓展任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【任務(wù)描述】啟動ApacheNetBeansIDE，認識ApacheNetBeansIDE的基本組成。在ApacheNetBeansIDE中嘗試創(chuàng)建Java標準項目、Java包、Java主類和Java類，然后嘗試更改運行的主類。在ApacheNetBeansIDE中嘗試運行Java標準項目。【知識1-8】啟動ApacheNetBeansIDE在【開始】菜單中選擇【程序】→【ApacheNetBeansIDE】→【ApacheNetBeansIDE19】命令，也可以直接雙擊桌面快捷方式ApacheNetBeansIDE19，啟動ApacheNetBeansIDE，其啟動界面如圖1-10所示。圖1-10

ApacheNetBeansIDE19啟動界面任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-9】認知ApacheNetBeansIDE主界面ApacheNetBeansIDE

19啟動成功后，將進入圖1-11所示的ApacheNetBeansIDE19主界面。ApacheNetBeansIDE19主界面主要包括以下各個部分。圖1-11

ApacheNetBeansIDE19主界面任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-9】認知ApacheNetBeansIDE主界面ApacheNetBeansIDE的菜單欄如圖1-11所示，ApacheNetBeansIDE的菜單欄包括【File】【Edit】【View】【Navigate】【Source】【Refactor】【Run】【Debug】【Profile】【Team】【Tools】【W(wǎng)indow】【Help】菜單。ApacheNetBeansIDE的工具欄ApacheNetBeansIDE的工具欄提供了諸如【NewProject】【NewFile】【OpenProject】【SaveAll】【Undo】【Redo】【BuildProject】【CleanandBuildProject】【RunProject】【DebugProject】【ProfileProject】等常用按鈕，將鼠標指針停留在工具欄的某個按鈕上，會顯示該按鈕功能的提示信息及快捷鍵。在工具欄空白處右擊，可根據(jù)需要在彈出的快捷菜單中對工具欄進行定制。ApacheNetBeansIDE的主要窗口利用ApacheNetBeansIDE可以快速、方便、可視化地開發(fā)JavaGUI程序。ApacheNetBeansIDE的窗口是ApacheNetBeansIDE的重要組成部分，主要包括【Projects】【Files】【Services】【Output】【Navigator】【Palette】【Properties】【Source】等窗口，如圖1-12所示，每個窗口實現(xiàn)不同的功能。圖1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-9】認知ApacheNetBeansIDE主界面ApacheNetBeansIDE的菜單欄如圖1-11所示，ApacheNetBeansIDE的菜單欄包括【File】【Edit】【View】【Navigate】【Source】【Refactor】【Run】【Debug】【Profile】【Team】【Tools】【W(wǎng)indow】【Help】菜單。ApacheNetBeansIDE的工具欄ApacheNetBeansIDE的工具欄提供了諸如【NewProject】【NewFile】【OpenProject】【SaveAll】【Undo】【Redo】【BuildProject】【CleanandBuildProject】【RunProject】【DebugProject】【ProfileProject】等常用按鈕，將鼠標指針停留在工具欄的某個按鈕上，會顯示該按鈕功能的提示信息及快捷鍵。在工具欄空白處右擊，可根據(jù)需要在彈出的快捷菜單中對工具欄進行定制。ApacheNetBeansIDE的主要窗口利用ApacheNetBeansIDE可以快速、方便、可視化地開發(fā)JavaGUI程序。ApacheNetBeansIDE的窗口是ApacheNetBeansIDE的重要組成部分，主要包括【Projects】【Files】【Services】【Output】【Navigator】【Palette】【Properties】【Source】等窗口，如圖1-12所示，每個窗口實現(xiàn)不同的功能。圖1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-9】認知ApacheNetBeansIDE主界面【Projects】窗口【Projects】窗口列出了當前打開的所有項目，是項目源的主入口。展開某項目節(jié)點會看到其項目組成。在ApacheNetBeansIDE中，所有的開發(fā)工作都基于項目完成。項目由一組源文件組成，還包含用來生成、運行和調(diào)試這些源文件的配置文件。【Projects】窗口可以包含一個項目，也可以包含多個項目，但同一時間只能有一個主項目，在【Projects】窗口中可以進行主項目的設(shè)置。【Projects】窗口可通過在菜單欄中選擇【W(wǎng)indow】→【Projects】命令打開，或者通過快捷鍵Ctrl+1打開。【Files】窗口【Files】窗口用于顯示基于文件夾的項目視圖，其中包括【Projects】窗口中未顯示的文件及文件夾，以及支撐項目運行的配置文件。【Files】窗口可通過在菜單欄中選擇【W(wǎng)indow】→【Files】命令打開，或者通過快捷鍵Ctrl+2打開。【Services】窗口【Services】窗口描述了ApacheNetBeansIDE運行時資源的邏輯視圖，包括Databases、Servers、MavenRepositories、Cloud、HudsonBuilders、Docker、TaskRepositories、SeleniumServer等。【Services】窗口可通過在菜單欄中選擇【W(wǎng)indow】→【Services】命令打開，或者通過快捷鍵Ctrl+5打開。圖1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-9】認知ApacheNetBeansIDE主界面【Palette】窗口【Palette】窗口包含可添加到IDE編譯器中的各種組件。對于JavaGUI程序，【Palette】窗口中的可用項包括容器、菜單、工具欄、組件等。右擊【Palette】窗口或組件上的任意空白位置，都可以彈出相應(yīng)的快捷菜單。無論是【Palette】窗口還是組件的快捷菜單中都包含【PaletteManage】命令，選擇該命令可彈出【PaletteManage】對話框，通過該對話框可以添加、刪除、組織【Palette】窗口中的組件。【Palette】窗口可以通過在菜單欄中選擇【W(wǎng)indow】→【IDETools】→【Palette】命令打開，或者通過快捷鍵Ctrl+Shift+8打開。從【Palette】窗口中可以直接拖曳組件到【Design】窗口中進行界面布局。程序界面布局完成后，ApacheNetBeansIDE將在【Source】窗口中自動生成所創(chuàng)建組件的Java源代碼，并將組件與其事件進行關(guān)聯(lián)操作。圖1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-9】認知ApacheNetBeansIDE主界面【Properties】窗口【Properties】窗口描述了項目包含的對象及對象元素具有的屬性。如果要修改屬性值，則單擊屬性字段并直接輸入新值，按【Enter】鍵即可。如果屬性允許使用特定的值，則會出現(xiàn)下拉箭頭，單擊下拉箭頭并選中值即可。如果該屬性有對應(yīng)的【Properties】編輯器，則會出現(xiàn)三個點號（…）按鈕，單擊該按鈕即可打開【Properties】編輯器，并對屬性值進行更改。【Properties】窗口可以通過在菜單欄中選擇【W(wǎng)indow】→【Properties】命令打開，或者通過快捷鍵Ctrl+Shift+7打開。【Source】窗口ApacheNetBeansIDE的【Source】窗口是編寫Java程序代碼的窗口，它提供了各種可以使編寫代碼更簡單、快捷的功能。ApacheNetBeansIDE支持代碼模板功能，借助代碼模板，可以加快開發(fā)速度，積累開發(fā)經(jīng)驗，降低記憶成本及溝通成本。代碼模板的使用很簡單，只需要在源代碼編輯器中輸入代碼模板的縮寫，然后按【Tab】鍵或【Space】鍵即可生成完整的代碼。代碼模板功能可以幫助程序員快速查找并輸入Java的類名、表達式、方法名、組件名及屬性等。在輸入字符后，ApacheNetBeansIDE代碼編輯器將顯示提示菜單，列出可能包含的類、方法、變量等。圖1-12

ApacheNetBeansIDE的主要窗口任務(wù)1-3

熟悉與使用ApacheNetBeansIDE【知識1-10】熟知Java標準項目的運行方式ApacheNetBeansIDE中Java標準項目的運行方式主要有以下幾種。在工具欄中單擊【運行項目】按鈕，開始運行項目，該方法適用于運行主項目。如果要運行的項目不是主項目，則將其設(shè)置為主項目即可。（2）在【Run】菜單中選擇【RunProject】命令，開始運行項目，該方法適用于運行主項目。如果要運行的項目不是主項目，則將其設(shè)置為主項目即可。（3）在【Projects】窗口中選中要運行的文件并右擊，選擇【RunFile】命令，即可運行選中的文件，該方法適用于主項目和非主項目。在【Projects】窗口中選中要運行的文件并右擊，選擇【RunFile】命令，即可運行選中的文件，該方法適用于主項目和非主項目。在【Run】菜單中選擇【RunProject】命令，開始運行項目，該方法適用于運行主項目。如果要運行的項目不是主項目，則將其設(shè)置為主項目即可。在工具欄中單擊【運行項目】按鈕，開始運行項目，該方法適用于運行主項目。如果要運行的項目不是主項目