第1章Java語言概述教學目標了解計算機基礎知識，理解馮.諾依曼結構，理解數系，掌握二進制、八進制、十六進制、十進制的相互轉換理解編程語言概念、程序的概念，理解編譯執行和解釋執行了解Java語言發展歷史，理解Java語言特點能安裝JDK理解Java簡單程序涉及的基礎語法元素理解Java應用程序的開發步驟理解源文件、字節碼文件與類之間的關系了解Eclipse、IntelliJIDEA、NetBeans集成開發環境，能使用其中一種集成開發環境開發Java程序2目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

JDK安裝1.3Java簡單程序開發

1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA3目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA41.1.1馮.諾依曼結構

(1/8)1945年，數學家馮.諾依曼提出了計算機制造的三個基本原則：采用二進制邏輯程序存儲執行計算機由五個部分組成（運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備）。這三個原則定義了所有現代通用電子計算機的基本范式，被稱為“馮.諾依曼結構”。按照“馮.諾依曼結構”建造的計算機被稱為存儲程序計算機馮.諾依曼結構計算機的基本原理是存儲程序原理，是把程序和數據存儲到計算機內部存儲器中的一種設計原理。馮.諾依曼結構如圖1-1所示：51.1.1馮.諾依曼結構

(2/8)6工作方式：在程序執行前，程序包含的指令和數據要先送入內存；一旦啟動程序執行，則計算機必須能夠在不需要操作人員干預下自動完成逐條指令取出和執行的任務。71-1馮.諾依曼結構不包含的部件（）CPU輸入設備通信設備輸出設備ABCD提交單選題1分81-2馮.諾依曼結構的三個原則（）采用二進制邏輯程序在線執行程序存儲執行計算機由五個部分組成ABCD提交計算機由六個部分組成E采用二進制和十進制混合邏輯F多選題2分1.1.1馮.諾依曼結構——CPU：中央處理器(3/8)CPU（centralprocessingunit）：計算機的大腦組成：控制單元、算術/邏輯單元控制單元：控制和協調其他組件的動作算術/邏輯單元：完成數值運算和邏輯運算CPU速度的衡量：Hz，MHz，GHz91.1.1馮.諾依曼結構——內存（Memory）(4/8)10信息是如何存儲在計算機中？電路開：1；電路關：0比特：一個二進制數0或1字節：最小的存儲單元，由8個比特構成存儲容量單位：KB、MB、GB、TB、PB各種類型的數據（如數字、字符）都被編碼成字節序列。程序員無須關心數據的編碼和解碼，這些都是系統根據編碼模式自動完成。現實世界中的數據，如“冰與火”、3.1415，如何被“0、1”所表示呢？1.1.1馮.諾依曼結構——內存（Memory）(5/8)11內存：由一個有序的字節序列組成，用于存儲程序及程序需要的數據。一個程序在執行之前必須先裝入內存，因此，內存也是計算機執行程序的工作區域。1.1.1馮.諾依曼結構——外存(6/8)制作好的程序和有用的數據應能被永久地存放。然而，內存是一個易失的數據保存形式，即斷電時存儲在內存中的信息就會丟失。外存介質：物理地存儲數據和程序指令。外存設備：（驅動器是對外存介質進行操作的設備)磁盤驅動器（存儲介質：硬盤）光盤驅動器（存儲介質：CD，DVD）USB閃存驅動器（存儲介質：移動U盤、移動硬盤）121.1.1馮.諾依曼結構——輸入/輸出設備(7/8)鍵盤：用于輸入的設備鼠標：是定點設備，用來在屏幕上移動一個成為光標的圖形化指針顯示器：顯示信息（文本和圖形）。屏幕分辨率：顯示設備水平和垂直維度上的像素數。如1024X768。分辨率越高，圖像越清晰。點距：像素之間以毫米為單位的間隔。點距越小，顯示效果越好。131.1.1馮.諾依曼結構——計算機組成(8/8)14計算機包括硬件和軟件兩個部分。硬件是看得見的物理部分，而軟件是看不見指令，這些指令控制硬件并使得硬件完成特定任務。主要硬件如下圖所示：151-3（）是計算機的大腦硬件CPU內存磁盤ABCD提交單選題1分161-4這句話是否正確：內存中存儲的數據在斷電后也能保持不變。（）正確錯誤AB提交單選題1分171-5計算機執行程序的工作區域是（）CPU內存外存顯示器ABCD提交單選題1分目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA181.1.2數系(1/9)十進制數系十進制數系是我們日常生活中常常使用的，它能使用的數字有十個：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。一個十進制數用一個或多個這些數字所組成的、首位不為數字0的一個序列表示。二進制數系二進制數系是計算機內部使用的，它能使用的數字有兩個：0和1，其基數是2。一個二進制數是由0、1所組成的序列。191.1.2數系(2/9)十六進制數系十六進制數系的基數是16，能使用16個數字：0到9、A到F（也可以用小寫，a到f），其中，A對應十進制數的10，B對應十進制數11，依此類推，F對應十進制數15。201.1.2數系(3/9)

211.1.2數系(4/9)

22排列成b7b6b5b4b3b2b1b0，即可得到的轉換后的二進制數是：10001001。1.1.2數系(5/9)二進制與十進制的相互轉換上述十進制轉換為二進制的計算過程，也可以用數學豎式來表示，如下所示。231.1.2數系(6/9)二進制與十六進制的相互轉換二進制轉換為十六進制：從左向右把每四位二進制數轉換為一個十六進制數十六進制轉換為二進制：把十六進制數的每一位轉換為四位二進制數例如：0xB3F<——>0x101100111111241.1.2數系(7/9)

251.1.2數系(8/9)

261.1.2數系(9/9)十進制與十六進制的相互轉換上述十進制數轉化為十六進制數的計算過程，也可以用數學豎式來表示，如下所示27將上述計算結果，排列成h2h1h0，即得到十六進制數：345。281-6十進制數145對應的二進制數是

[填空1]，十六進制數是[填空2]。（備注：答案不需要前綴0x或0b）作答填空題2分目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA291.1.3編程語言和程序（1/6）程序：告訴計算機做什么的指令計算機不理解人類語言，因此，計算機程序需要使用計算機可以理解的語言編寫。編程語言：程序員編寫程序時使用的語言，能被計算機接受和處理，具有完備的語法規則，可以讓程序員準確定義計算機所需的數據和應當采取的動作，從而讓計算機完成指定任務。按時間順序：機器語言、匯編語言、高級語言機器語言第一代計算機語言，是用二進制代碼表示、能被計算機直接理解和執行的一種內置機器指令集合具有直接執行、速度快的特點如：表示“+”（11011010，某種機器指令集）301.1.3編程語言和程序（2/6）匯編語言：第二代計算機語言，也稱為符號語言，是一種用助記符和符號地址表示每一條機器語言指令、仍然面向機器的編程語言匯編語言使用短的描述性單詞（簡稱為助記符）來表示一條機器語言指令。如：add2,3,result需要使用匯編器將匯編語言程序轉換成機器代碼311.1.3編程語言和程序（3/6）匯編語言：第二代計算機語言，也稱為符號語言，是一種用助記符和符號地址表示每一條機器語言指令、仍然面向機器的編程語言優點：匯編語言易于理解和記憶，有效降低編程難度。缺點：用匯編語言編寫的程序不具有可移植性。而且，用匯編語言編程要知道CPU是如何工作以及數據所對應的寄存器單元或地址單元的狀態。因此，用匯編語言進行編程，對程序員的要求也是很高的，還要針對不同類型的機器學習其對應的匯編語言。321.1.3編程語言和程序（4/6）高級語言第三代計算機語言，面向用戶、獨立于機器的指令系統、比較接近于人類的自然語言平臺獨立，高級語言程序可以在不同類型的機器上運行。語句：高級語言中的指令。如area=5*5*3.1415;舉例：Java、C、Python、C++、C#331.1.3編程語言和程序（5/6）高級語言源程序（源代碼）：用高級語言編寫的程序。源程序機器代碼：編譯執行和解釋執行編譯執行：將整個源代碼翻譯為機器代碼文件，然后執行該機器代碼文件341.1.3編程語言和程序（6/6）解釋執行：解釋器一次翻譯并且執行程序的一條語句35編譯執行與解釋執行效率比較？編譯執行效率高361-7CPU能理解什么語言？（）機器語言匯編語言高級語言Java語言ABCD提交單選題1分目錄1.1計算機基礎1.1.1

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA371.2.1Java語言發展歷史(1/2)起源:Oak(1991,JamesGosling)1990年Sun公司成立了由JamesGosling領導的開發小組，開始致力于開發一種可移植的、跨平臺的語言快速發展：得益于Internet和Web的出現Java誕生：1995年5月Sun公司推出JavaDevelopmentKit(JDK)1.0a2版本，標志著Java的誕生印度尼西亞有一個重要的盛產咖啡的島嶼叫Java，中文譯為爪哇，開發人員為這種新的語言起名為Java，其寓意是為世人端上一杯熱咖啡Java平臺:JavaSE(JavaStandardEdition)，Java標準版JavaEE(JavaEnterpriseEdition)，Java企業版JavaME(JavaMicroEdition)，Java微型版381.2.1Java語言發展歷史(2/2)39JDK5JDK8JDK11JDK172029年9月2030年12月2026年9月自JavaSE9開始，新版本的發布以半年為周期課程思政1：與時俱進，終身學習信息技術的發展，知識更新越來越快；Java技術的更新步伐也是越來越快。只有不斷學習更新的Java語言特性，才能跟上時代的步伐。應牢固樹立與時俱進、終身學習的理念，不斷更新知識，才能不負于國家和時代的重托。401.2.2Java語言特點和應用(1/3)簡單的（simple）面向對象的（objectoriented）分布式的（distributed）解釋型的（interpreted）：字節碼解釋執行健壯的（robust）編譯檢測、異常處理、摒棄一些易發生錯誤的編程機制安全的（secure）安全的存儲分配模型、不能直接操作內存、字節碼驗證體系結構中立的（architectureneural）可移植的（portable）高性能的（highperformance）字節碼解釋執行比其他解釋執行語言編寫的代碼要快得多多線程的（multi-threaded）內置支持多線程，Object類的成員方法wait()、notify()、notifyAll()等用于多線程之間的同步，還有一個關鍵字synchronized也用于支持多線程的同步。動態的（dynamic）類是在運行時由JVM根據需要動態加載的，而不是在剛開始全部加載。當某個類發生了修改，不需要對整個應用程序進行編譯。411.2.2Java語言特點和應用(2/3)體系結構中立的（architectureneural）Writeonce，runanywhere編譯后產生的字節碼文件可以跨平臺執行可移植的（portable）Java語言的語言規范不依賴于機器平臺源程序不需要修改，也可以在其他平臺編譯、執行421.2.2Java語言特點和應用(3/3)Java語言應用廣泛：全球有數百萬開發人員運行超過51億臺Java虛擬機….服務器端開發：Java在金融服務業的應用非常廣泛，許多跨國投資銀行例如：GoldmanSachs（高盛投資），Citigroup（花旗集團），Barclays（巴克萊銀行）以及其他銀行，都用Java來編寫前臺和后臺的電子交易系統，結算和確認系統，數據處理項目以及其他項目。大數據技術、機器學習：Hadoop、Mahout網站領域：SpringMVC，JSP….嵌入式領域:JavaME智能手機：Android43課程思政2：軟件定義一切與程序員職業道德2017年，中國計算機大會，梅宏教授的主題報告是《軟件定義一切：挑戰和機遇》結合當下的人工智能熱潮，梅宏教授認為我們正在進入一個軟件定義的時代。軟件定義的技術本質是把原先一體化的硬件設施打破，將基礎硬件虛擬化并提供標準化的基本功能，然后通過管控軟件，控制其基本功能，提供更開放、靈活、智能的管控服務。44梅宏，中國科學院院士，發展中國家科學院院士，中國計算機學會會士，IEEEFellow。在人-機-物融合計算的場景下，萬物皆可互聯、一切均可編程課程思政2：軟件定義一切與程序員職業道德隱私與數據濫用作為日常工作的一部分，程序員可以訪問大型數據集或數據庫，它們或者包含金融交易信息、個人敏感信息，或者包含了級別劃分為“秘密”“絕密”的信息。程序員應以對社會負責的態度，尊重隱私，遵守信息安全工作條例。計算機黑客通過自己的計算機，入侵遠程計算機系統，非法提取數據或破壞系統。無論動機如何，都是非法的。45課程思政2：軟件定義一切與程序員職業道德抄襲和盜版軟件未經允許使用他人的程序是一種缺乏職業道德的行為很多商業軟件都受版權法的保護。違反版權法，會面臨高額罰款計算機資源的濫用計算機系統訪問權限或用戶賬戶密碼是私有財產當你獲得一個權限，不應濫用這一權限46471-8下列關于Java語言特點的敘述中，錯誤的是()Java是跨平臺的編程語言Java支持多線程Java支持分布式計算Java是面向過程的編程語言ABCD提交單選題1分目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA481.2.3JDK安裝(1/8)Java語言規范：對語言的技術定義，包括Java程序設計語言的語法和語義應用程序接口API（ApplicationProgramInterface）：也稱為庫，包括為開發Java程序而預定義的類和接口。Java虛擬機(JavaVirtualMachine,JVM)：運行Java字節碼（bytecode）的虛擬機器。它是Java實現跨平臺的基礎。“一次編寫，處處運行”Java運行時環境(JavaRuntimeEnvironment,JRE)：由Java虛擬機、類庫以及運行Java程序所需的一些核心文件組成。Java開發工具包(JavaDevelopmentToolkit,JDK)：是JRE的超集，包含JRE的所有元素，以及用于開發和測試Java程序的工具。49JDKJREJVM501-10（）包含一套獨立的程序集用于開發和測試Java程序，該程序集中的每個程序都是從命令行調用的。Java語言規范JavaAPIJavaJDKJavaIDEABCD提交單選題1分1.2.3JDK安裝(2/8)JDK安裝步驟：下載JDK17安裝包：JavaSE17的下載網頁（/java/technologies/downloads/#java17）執行安裝包：可選擇安裝目錄安裝后目錄：bin：包含所有可執行命令conf：包含開發和部署的配置文件include：包含編譯本地代碼時所使用的C/C++頭文件，用于實現JVM等底層軟件jmods：包含JMOD格式的平臺模塊，這個目錄保存了核心模塊，也就是官方提供的各種類庫程序。legal：包含所使用協議的法律聲明lib：包含非windows平臺上的動態鏈接本地庫，其子目錄和文件不應由開發人員直接編輯或使用511.2.3JDK安裝(3/8)JDK安裝步驟：環境變量配置在命令行窗口用戶通過DoS命令進行設置(1)setJAVA_HOME=D:\java\jdk17(2)echo%JAVA_HOME%(3)setPATH=%JAVA_HOME%\bin;%PATH%(4)java–version521.2.3JDK安裝(4/8)JDK安裝步驟：環境變量配置通過系統屬性界面找到設置環境變量的界面進行設置531.2.3JDK安裝(5/8)541.2.3JDK安裝(6/8)551.2.3JDK安裝(7/8)561.2.3JDK安裝(8/8)57目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA581.3.1一個簡單程序(1/11)程序清單1-1Hello.java/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}Java應用程序的源文件后綴名是.java，源文件的文件名要與Java類名大小寫一致。591.3.1一個簡單程序(2/11)注釋（comment）：塊注釋、行注釋/**第一個簡單程序*/publicclassHello{

//main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){

//在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}601.3.1一個簡單程序(3/11)類（class）：定義一個類必須使用關鍵字class/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}611.3.1一個簡單程序(4/11)關鍵字（keyword）：關鍵字也稱為保留字，是對編譯器具有特定含義的詞，不能用于其他目的。/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法

publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}621.3.1一個簡單程序(5/11)主方法（mainmethod）：Java程序執行的入口點，具有固定形式主類：擁有主方法的類/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法

publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}631.3.1一個簡單程序(6/11)塊（block）：由配對的花括號（{、}）括住的區域/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}64類塊方法塊1.3.1一個簡單程序(7/11)語句（statement）：由分號；結束的一行代碼語句終止符：；（分號）空語句：單獨一個分號所構成的語句/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun!

System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}65System.out：標準輸出對象println：可看成printline簡寫System.out.print():輸出不換行1.3.1一個簡單程序(8/11)字符串（String）：一個雙引號括住的字符序列String：字符串類型/**第一個簡單程序*/publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}661.3.1一個簡單程序(9/11)Java.lang包：每個Java應用程序會默認導入一個包：javalang包，即相當于在類定義之前加上下面的一條導入語句：importjava.lang.*//導入Java基礎語言包，一般是隱式導入/**第一個簡單程序*/importjava.lang.*;publicclassHello{ //main方法是程序開始執行的入口方法 publicstaticvoidmain(String[]args){ //在控制臺中顯示一行字符串：Hello,javaisfun! System.out.println("Hello,javaisfun!"); }}671.3.1一個簡單程序(10/11)681.3.1一個簡單程序(11/11)擴展示例：編寫一個程序，輸出楊輝三角形的前3行69publicclassprintYangTri{publicstaticvoidmain(String[]args){ System.out.println("1"); System.out.println("121"); System.out.println("12321");

}}701-11Java語言主方法的方法頭是

[填空1](String[]args)。

作答正常使用填空題需3.0以上版本雨課堂填空題1分目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

JDK安裝1.3Java簡單程序開發

1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA711.3.2Java應用程序開發步驟(1/2)

編輯源文件：擴展名必須是.java。編譯Java源程序：用Java編譯器（javac.exe）編譯源文件，得到字節碼文件。運行Java程序：使用Java解釋器（java.exe）來解釋執行字節碼文件。721.3.2Java應用程序開發步驟(2/2)

示例73目錄1.1計算機基礎1.1.1

馮.諾依曼結構1.1.2數系1.1.3編程語言和程序1.2Java語言概述1.2.1Java語言發展歷史1.2.2Java語言特點和應用1.2.3

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1.3.1一個簡單程序1.3.2Java應用程序開發步驟1.3.3源文件、字節碼文件與類1.4集成開發環境1.4.1Eclipse1.4.2IntelliJIDEA741.3.3源文件、字節碼文件與類(1/2)一個Java應用程序可由若干個Java源文件構成的。一個Java源文件可以包含一個或多個類的定義。每個源文件一般包括：包(package)聲明語句、導入(import)語句、類(class)的定義。其一般形式如下：75每個類在編譯后均會產生獨立的字節碼文件(*.class)。761-12對于一個Java源文件，import,class定義以及package正確的順序是（）package,import,classclass,import,packageimport,package,classpackage,class,importABCD提交單選題1分1.3.3源文件、字節碼文件與類(2/2)含有多個類定義的源文件，只允許有一個公有類，即用public修飾的類，并用公有類的類名命名源文件。當一個源文件聲明多個公有類時，編譯時Java編譯器會報錯。源文件Rect.java中定義了兩個類：公有類Rect、主類TestR