第一章Java开发前奏.docx
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第一章Java开发前奏
第1章Java开发前奏
Java是一种简单易用、完全面向对象、具有平台无关性、且安全可靠的主要面向Internet的开发工具。
自从1995年正式问世以来，Java的快速发展已经让整个Web世界发生了翻天覆地的变化。
随着JavaServlet的推出，Java在电子商务方面开始崭露头角，最新的JavaServerPage（JSP）技术的推出，更是让Java成为了基于Web应用程序的首选开发工具。
Java是第一套允许使用者将应用程序通过Internet从远端服务器传输到本地机上并执行的一种语言；是一种应用程序提供者不需要知道使用者的计算机硬件与软件环境的语言。
比尔·盖茨曾经说过：
“Java是最卓越的程序设计语言”。
Java自问世以来，技术和应用发展非常快，在计算机、移动电话、家用电器等领域中无一没有Java技术的存在。
在Internet上，几乎每个网页都包含Java程序或代码。
由于Java的广泛应用，使它受到了史无前例的关注，Java是一种Internet编程语言，Java还曾是网络动画技术的代名词，Java虚拟机更是让人耳目一新，Java简单易学、跨平台而又不失强大功能。
相比其他语言，Java技术平台具有鲜明的优越性。
从最初建造Java平台开始，就考虑了安全性的问题，即其安全性是建立在Java平台的内核中的。
其他的语言只是在软件开发时才由用户自行处理其安全问题，难免会有安全漏洞。
其次，对于程序员来说，Java语言比以往其他的任何一门语言都好用，原因在于：
Java有自动垃圾回收的功能，Java增加了对象和变量的强制类型检查，Java还取消了指针。
目前，Java技术的架构包括三个方面：
●J2EE（Java 2 Platform Enterprise Edition ）即企业版 ，是以企业为环境而开发应用程序的解决方案。
●J2SE（Java 2 Platform Stand Edition）即标准版，是桌面开发和低端商务应用的解决方案。
●J2ME（Java 2 Platform Micro Edition ）即小型版，是致力于消费产品和嵌入式设备的最佳解决方案。
J2EE目前已经成为开发商创建电子商务应用的事实标准。
J2SE是Java 2平台的标准版, 它适用于桌面系统，提供CORBA标准的ORB技术，结合Java的RMI支持分布式互操作环境。
J2ME提供了HTTP高级Internet协议，使移动电话能以Client/Server方式直接访问Internet的全部信息，不同的Client访问不同的文件，此外还能访问本地存储区，提供最高效率的无线交流。
Java技术又有其广泛的内涵：
首先，它是一门编程语言，Java能够创建所有其它传统语言能编写的应用程序，Java能够编写独立的应用程序，运行在装有Java虚拟机的操作系统上。
Java编写的程序经常用在WWW环境中（比如applet,servlet等），Applet在浏览器中执行不需要操作系统JVM的支持。
其次，Java还是一个开发环境，Java技术包含一系列的工具：
编译器、解释器、文档生成工具、打包工具等等。
另外由Java2SDK提供的JRE（JavaRuntimeEnvioument）还包括了一个完整的Java的类集合，比如基本语言类，GUI控件类等。
最后，Java也是一个运行环境，我们可以从Sun公司提供的Java2SDK中来搭建运行环境，而这一切都是免费的。
时至今日，Java仍然一步步地朝着远大的梦想而迈进，显而易见的成果便是在国际互联网中的应用，如今常见的浏览器也都全面支持JavaApplet以及衍生出来的JavaScript语言等，而市面上可见的操作系统，也利用Java的跨平台特性来开发，包括Windows系列、各类UNIX，Linux，Mac等操作系统，都可以看到Java的踪迹。
这一切都充分说明了Java在计算机语言大家庭中的地位。
Java对Internet编程的影响就如同C语言对系统编程的影响一样。
1.1Java虚拟机及Java的跨平台原理
Java虚拟机（JVM）是可运行Java字节码的假想计算机，Java的跨平台性是相对于其他编程语言而言的，我们这里就用C语言的编程与执行过程来同Java的编程与执行过程进行对比说明。
图1.1
同C语言编程一样，我们首先也要编写Java源程序，然后由Java编译程序将Java源程序编译为JVM可执行的代码，即Java字节码。
Java源程序编译后生成的字节码文件就相当于C源程序编译后的Windows上的exe可执行文件，JVM虚拟机的作用类似Windows操作系统。
在Windows上运行的是exe文件，在JVM上运行的是Java字节码文件,也就是扩展名为.class的文件。
Windows执行exe可执行文件的过程，就是从exe文件中取出一条条的计算机指令，交给CPU去解释执行。
JVM执行Java字节码文件的过程，也是JVM虚拟机从Java字节码文件中取出一条条的字节码指令交给“CPU”去执行。
硬件与软件是可以相互转化的，我们可以用视霸卡硬件解码VCD数据，也可以用超级解霸软件解码VCD数据。
执行Java字节码的“CPU”可以是硬件，也可以是某个系统上运行的一个软件，这个软件称为Java字节码解释程序（也就是Java虚拟机）。
可见，只要实现了特定平台下的解释器程序，Java字节码就能通过解释器程序在该平台下运行，这是Java跨平台的根本。
当前，并不是在所有的平台下都有相应的Java解释器程序，这也是Java并不是在所有的平台下都能运行的原因，它只能在已实现了Java解释器程序的平台下运行。
顺便来一句：
Java兼顾解释性与编译性语言的特点，.java源文件转换成.class字节码文件的过程是编译型的，.class在操作系统上运行的过程则是解释型的，Java虚拟机充当了解释器的作用。
关于解释型和编译型的区别就不在这里详细叙述了，不能理解的读者可以自己去查阅相关资料，这并不影响我们学习Java的效果。
1.2Java的开发环境的搭建
Sun公司提供了自己的一套Java开发环境，通常称之为JDK（JavaDevelopmentKit）。
Sun公司提供了多种操作系统下的JDK，随着时间的推移和技术的进步，JDK的版本也在不断地升级，如JDK1.2，JDK1.3，JDK1.4。
各种操作系统下的JDK的各种版本在使用上基本相似，读者可以根据自己的环境，从Sun公司的网站上下载相应的JDK版本，一般情况下是越新越好。
本书的讲解都是基于Windows平台下的JDK1.4，Windows下的JDK安装过程非常简单，这里就不再多说，这个工具包中的内容都放在JDK安装目录下（下面的讲解都假设我们的安装目录为c:
\j2sdk1.4.0）,其中的bin子目录中包含了所有相关的可执行文件。
如图1.2所示：
图1.2
下面是bin目录中的常用命令的简要介绍（读者暂且不要关心JDK下的其他目录，在以后的章节中，我们会逐步涉及，到时候理解起来也要比现在容易得多）。
javac.exe是Java源文件的编译工具，Java源文件的扩展名为.java，如Test.java，Java源文件被编译后的Java字节码文件的扩展名为.class，如Test.class。
java.exe是Java字节码解释程序，负责解释执行Java字节码文件，就是一个JVM。
在命令行窗口下,执行Java命令,如果屏幕上能够打出关于这个命令的用法介绍,如图1.3所示：
图1.3
这时你的JDK基本上就可以使用了。
也许你会碰到两种错误：
第一种错误，说Java不是一个可运行的程序，如图1.4所示：
图1.4
第二种可能碰到的错误是，当我们执行Java命令时，屏幕上不是打出关于这个命令的用法介绍，而是类似图1.5所示的错误信息:
图1.5
下面的小节我们就来分析和解决这两种错误：
1.2.1环境变量的介绍
太多的现代人都不会DOS了，根本就不明白系统环境变量和path环境变量的作用。
通俗的说，系统环境变量就是在操作系统中定义的变量，可供操作系统上的所有应用程序使用。
1.2.2如何查看系统环境变量
以Windows2000为例（由于Windows2000具有众多的新特性，这些特性在Java的开发过程中，能为我们提供许多方便快捷的功能，所以在这里建议读者使用Windows2000来做系统平台）。
首先右键单击桌面上的“我的电脑”，从下拉菜单中选择“属性”，在出现的属性面板中选择“高级”标签，如图1.6所示:
图1.6
然后点击“环境变量”打开环境变量面板，在这里可以看到上下两个窗口，上面窗口名为“某用户的环境变量”（在这里是Administrator即管理员的用户变量），下面窗口名为“系统变量”，如图1.7所示：
图1.7
可以在其中任意一个窗口里进行设置，区别在于上面窗口的设置用于个人环境变量，只有以该用户身份登录系统时才有效，而下面窗口中的设置则对所有用户都有效。
我们也可以启动一个命令行窗口（点击“开始”菜单，在“运行”中输入cmd，然后按下“Enter”键即可。
或者点击“开始”菜单，在“程序”中选择“附件”，然后运行“命令提示符”，这两种启动方式的效果是一样的），在这个命令行窗口中执行set命令，如下图1.8所示:
图1.8
如上图所示，在命令行窗口中设置的path变量的值是图1.7所示的用户变量和系统变量窗口中的path变量的值的总和。
也就是说，用set命令看到的环境变量值是Windows环境变量窗口中用户环境变量和系统环境变量的值的总和。
作者在教学的过程中，有时会看到另外一种情况：
命令行窗口中用set命令看到的环境变量的值不是如先前Windows窗口中图1.7所示的用户变量和系统变量的值的总和，而是只有用户变量窗口中的值。
至于为什么会有这种情况，只要不影响我们的使用，我们就不必再去管它了。
实际上，真正起作用的就是我们在命令行窗口中运行set命令所看到的所有的变量和值，所以建议读者每次配置完成后，用set命令查看一下。
你就能发现，用户环境变量修改之后，需要用户重新登录才会生效，相信聪明的读者应该能体会到其中的道理，也知道如何解决环境变量所引起的问题了。
事实上，有经验的程序员在遇到环境变量的问题时，都是通过这样的途径和手段解决问题的。
我们接着就可以进行系统环境变量的配置了。
1.2.3如何设置系统环境变量
还是以path环境变量为例进行讲解吧，path环境变量的作用是设置供操作系统去寻找和执行应用程序的路径，也就是说，如果操作系统在当前目录下没有找到我们想要执行的程序和命令时，操作系统就会按照path环境变量指定的目录依次去查找，以最先找到的为准。
path环境变量可以存放多个路径，路径和路径之间用分号（;）隔开。
在其他的操作系统下可能是用其他的符号分隔，比如在Linux下就是用冒号（:
）。
我们可以在Windows系统环境变量窗口中设置系统变量。
在图1.7窗口中，单击名为“path”的变量（如果没有你想设置的环境变量选项，在“用户变量”或“系统变量”中选择“新建”来添加），选择“编辑”。
然后如下图所示：
在打开的“编辑系统变量”窗口中的“变量值”输入框中加入你想设置的环境变量值。
图1.9
对于path，我们可以在原有值的基础上添加新的路径，因为我们想在任意路径下运行java.exe,javac.exe等程序，所以我们应当在path原有值的末尾加上分号（;），然后再加上你的Java编译器所在的路径（这里是c:
\j2sdk1.4.0\bin），最后点击“确定”按钮，这样设置就完成了。
接着，我们重新启动一个新的命令行窗口，执行set命令，查看我们刚才的设置结果。
这种方法的优点是设置一次之后，系统会保存此设置，对以后在当前操作系统上运行的任何程序都有效，但不会影响先前已经运行起来的程序，特别是命令行窗口程序（如果想要使设置的值生效，只能关闭原来的命令行窗口，再重新启动一个新的命令行窗口程序）。
我们也可以直接在命令行窗口下进行设置，针对上面的情况，可以在命令行窗口中执行setpath=c:
\j2sdk1.4.0\bin;%path%;,这样在这个命令行窗口中的任意路径下都可以执行Java.exe程序了。
讲到这里肯定会有读者提出疑问了，%path%究竟起什么作用呢？
将某个环境变量包含在一对百分号（%）之间，就表示该环境变量的当前取值。
如图1.8中，“C:
\WINNT\system32;C:
\WINNT;C:
\WINNT\System32\Wbem;c:
\j2sdk1.4.0\bin;”这个长长的字符串就代表了%path%。
务必注意，在命令行窗口下的设置只对当前这个窗口有效，并不会影响到其他命令行窗口和程序。
解决了第一种错误，我们再来看看如图1.5所示的第二种错误。
产生这种错误的原因可能是由于在设置path时，忽视了path环境变量中的目录的设置顺序，如我们使用setpath=%path%;c:
\j2sdk1.4.0\bin命令设置path环境变量，由于c:
\winnt\system32这个路径排在c:
\j2sdk1.4.0\bin前面，而在c:
\winnt\system32下也有一个java.exe程序。
这样，当我们运行Java命令时，执行的不是c:
\j2sdk1.4.0\bin\java.exe，而是c:
\winnt\system32\java.exe，恰恰c:
\winnt\system32\java.exe又是一个有问题的程序。
在c:
\winnt\system32目录下，怎么会出现一个有问题的java.exe呢？
造成这种错误的原因有多种，譬如，我们安装完Jbuilder8这类java开发工具软件时，Jbuilder8安装程序会将自己的java.exe拷贝到c:
\winnt\system32目录下。
java.exe启动需要到原始安装目录中去装载许多相关文件，如果我们以后又删除或移动了JBuilder8的安装目录，就会出现这样的问题。
解决这个问题，我们只要将我们想用的java.exe所在的目录放在path环境变量的前面，如：
setpath=c:
\j2sdk1.4.0\bin;%path%。
有时，我们的计算机上安装了多个java开发工具，我们怎么知道在命令行窗口中执行的java命令属于哪个开发工具包中的呢？
其实，我们只要在运行java.exe的时候加上verbose参数，格式如下:
java-verbose
java虚拟机启动时，就会显示其详细的加载过程信息，如图1.10所示：
图1.10
从上面显示的信息中，我们就能看出所运行的Java命令是属于哪个开发工具包。
作为初学者，你不一定马上会碰到上面的问题，但你一旦变成了Java老手，反而有可能会碰到这些问题，因为老手使用Java的频率更高了，遇到的环境更复杂了，碰到问题的概率也就大多了。
尽管传染科的医生防范传染病的经验很丰富，但他接触传染源的机会也越多，反而比普通医生被传染的可能性大多了。
这正是“常在河边走，哪能不湿鞋”。
别着急，熟能生巧、勤能补拙，编的程序多了，遇到的错误就多了，排除错误的能力也多了，你的经验也就更丰富了。
现在读者基本有了一个可实验的环境，我们就可以来体验一下Java的编程过程了。
1.3体验Java编程的过程
首先用记事本程序建立一个名为Test.java的源文件（在实际操作中，我们常常会用到一些更好的工具软件，例如UltraEdit、EditPlus等，它们有很多记事本程序不能比拟的优点。
比如：
支持用不同的颜色标记关键字，类名；自动显示行号，以便于我们更加方便的查找所需要的代码；能够自动缩进，减少了书写程序代码的工作量；能够同时编辑多个文件，方便在多个文件之间反复切换；还可以正常显示Linux格式的文本文件），文件内容如下：
程序清单：
Test.java
classTest
{
publicstaticvoidmain（String[]args）
{
System.out.println（“MyfirstJavaprogram”）;
}
}
在编译和运行这个程序之前，我们必须对这个程序的内容作简要介绍：
1）.java中的程序必须以类（class）的形式存在，一个类要能被解释器直接启动运行，这个类中必须有main函数，java虚拟机运行时首先调用这个类中的main函数，main函数的写法是固定的，必须是publicstaticvoidmain（String[]args），等到大家学到后面的章节，就明白这个函数的各组成部分的具体意义了，由于以后的每个例子几乎都要用这个函数，读者现在先硬记下来再说。
2）.如果我们要让程序在屏幕上打印出一串字符信息（包括一个字符），我们可以用System.out.println（“填写你要打印的若干字符”）语句，或是System.out.print（“填写你要打印的若干字符”）语句。
前者会在打印完的内容后再多打印一个换行符（\n），你的窗口光标的位置会移动到打印行的下一行的开始处。
而后者只打印你的字符串，不增加换行符，你窗口的光标停留在所打印出的字符串的最后一个字符后面。
println（）等于print（"\n"）。
3）.如果在class之前没有使用public修饰符，源文件的名可以是一切合法的名称。
而带有public修饰符的类名必须与源文件名相同，如上面程序第一行改为下面的形式，源文件名必须是Test.java，但与源文件名相同的类却不一定要带有public修饰符。
publicclassTest
在命令行窗口中，用cd命令进入Test.java源文件所在的目录，运行javacTest.java。
命令执行完后，我们能看到该目录下多了一个Test.class文件，这就是编译后的Java字节码文件。
经常有初学者问我一个如下面这样的错误，如图1.11所示：
图1.11
这是因为你可能在设置Windows的文件夹选项时，选中了“隐藏已知文件类型的扩展名”，如图1.12所示：
图1.12
我们的源文件名实际上是Test.java.txt，但因为系统隐藏了后面的txt扩展名，我们会误以为源文件名就是Test.java。
我曾经碰到过一个网站泡沫时代的“中级程序员”，因为一个类似的问题而花费了几天的时间也没有找到问题所在，后来我发现不少学员也被这个问题给绊倒了，所以拿出来说一下，建议读者取消“隐藏已知文件类型的扩展名”的设置。
我们接着运行javaTest命令，屏幕上打出MyfirstJavaprogram这行文字，这样，我们编译运行第一个Java程序的过程就算完成了。
脚下留心：
上面运行时用的是javaTest，而不是javaTest.class！
运行时不要带上.class扩展名。
如果我们的源文件名为Xxx.java，文件中有多个类（class）定义，我们编译后的.class文件就有多个，能直接用java命令启动运行只有那个含有main函数的类，java命令后跟的参数是类名，而不是文件名，尽管我们的文件名为Xxx.java，但我们却不见得是以javaXxx的形式来运行我们的程序的，关键还是要看类名。
对javaTest命令，从Windows的方面讲，Java是一个命令，Test是这个命令的参数。
从Java方面来说，Java命令是启动了一个虚拟机，Test是这个虚拟机上能独立运行的一个Java类，而不是Test.class文件，关于类的知识，我们将在后面的章节进行详细讲解。
1.4classpath的设置
运气差的读者在执行javaTest命令时，会碰到这样或那样的错误提示信息，运气好的读者也不要庆幸和掉以轻心，这对你来说，是迟早要遇到的问题。
当Java虚拟机要装载某一个类时，它会去哪个目录下查找这个类呢？
这里通过几个实验步骤来了解classpath的作用，假设我们的Test.class类位于c:
\myjava目录中。
步骤1，在命令行窗口下用cd命令进入一个除c:
\myjava以外的目录，如c:
\根目录。
运行javaTest，结果屏幕上提示找不到Test这个类。
步骤2，执行setclasspath=c:
\myjava，再运行javaTest，结果正常。
这个实验说明了classpath的作用和path环境变量的作用相似，Java虚拟机按照classpath环境变量指定的目录顺序去查找这个类，以最先找到的为准。
Java虚拟机除了在classpath的环境变量指定的目录中查找要运行的类，会不会也在当前目录下查找呢？
我们接着用几个实验来说明这个问题。
步骤3，进入c:
\myjava目录（也就是Test.class所在的目录），执行：
setclasspath=c:
\mytmpdir
注意：
这里指定的c:
\mytmpdir可以用除了c:
\myjava之外的任意目录替代，再运行javaTest，屏幕上提示找不到Test这个类。
这个结果似乎告诉我们，Java虚拟机查找类的过程，同Windows查找可执行命令（.exe,.bat或.cmd文件以及.dll动态连接库）的过程还是有点区别，不会在当前目录下查找，只找classpath指定的目录。
熟悉Linux的读者，知道Linux命令也不会在当前目录下查找，只在path指定的目录中查找。
步骤4，还是在c:
\myjava目录下，执行setclasspath=c:
\mytmpdir;，注意最后多了个分号（;），或干脆执行setclasspath=,取消classpath环境变量的定义。
再运行javaTest，结果又正常了。
这又与我们刚才在第三步中得到的结论相矛盾了。
我们与其去反复思考为什么，还不如认为这是Sun公司提供的JDK的问题，像这些东西是没法死记硬背的，在不同的环境下可能会有不同的情况。
读者只要明白了那些最根本的东西，再多动手实践，总结分析，就能够使这些问题迎刃而解。
步骤5，既然Java总是查找classpath中所指定的路径，我们能否通过某种方式，让Java虚拟机在任何情况下都会去当前目录下查找要使用的类呢？
我们只要在classpath环境变量中添加一个点（.），如“setclasspath=c:
\mydir;.”即可，这个点（.）就代表Java虚拟机运行时的当前工作目录。
作者不敢肯定Sun公司在以后的JDK版本中是否会注意并更正上面的那些小问题，给用户一个方便，但这对初学者来说，确实非常重要，要不然，连学习Java的第一步都无法通过，怎么可能还有信心继续学习下去呢？
有好的产品，却不一定能够赢得天下，虽然Java是一门优秀的语言和技术，但从上面这些小的问题方面，我们不难想象Sun公司的业务不如Microsoft公司的原因，因为他们替一般用户想的不多。
脚下留心：
我的是这么设置的:
（jdk安装目录C:
\ProgramFiles\Java\jdk1.6.0_23）
新建一个环境变量JAVA_HOME值为“C:
\ProgramFiles\Java\jdk1.6.0_23”
新建环境变量CLASSPATH，值为
“.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar”
新建环境变量PATH值为“%JAVA_HOME%\bin”
这样就把环境变量设置好了！
！
！
！
！
在配置Java环境变量的时候经常会因为空格而导致错误，比如以下两种情况：
1.setclasspath=c:
\j2sdk1.4.0\bin;
2.setclasspat
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