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第一章 程序设计概述
1.1程序设计语言的分类
程序设计语言是学习计算机技术的基础，它经历了较长的发展过程，也有许多不同的分类方法，下面将介绍几种对学习Java比较有帮助的分类。
1.1.1 按发展过程分类
1． 机器语言
机器语言是以二进制代码的形式组成的机器指令集合，不同的机器有不同的机器语言，存储安排也有语言本身控制。这种语言编制的程序运行效率极高，但程序很不直观，编写很简单的功能就需要大量代码，重用性差，而且编写效率较低，很容易出错。
2． 汇编语言
汇编语言比机器语言直观，它将机器指令进行了符号化，并增加了一些功能，如宏、符号地址等，存储空间的安排由机器完成，编程工作相对机器语言有了极大的简化，使用起来方便了很多，错误也相对减少。但不同的指令集的机器仍有不同的汇编语言，程序重用性也很低。
3． 高级语言
高级语言是与机器不相关的一类程序设计语言，读写起来更接近人类的自然语言，因此，用高级语言开发的程序可读性较好，便于维护。同时，由于高级语言并不直接和硬件相关，其编制出来的程序和移植性和重用性也要好得多。常见的高级语言有Pascal、C和Basic等，现代应用程序设计多数都是使用高级语言。Java就是高级语言的一种。
4． 第四代语言
一种还未成熟的语言。它具有一定的智能，更接近于日常语言，它对语言的概括更为抽象，从而使语言也更为简洁。
1.2.2 按执行方式分类
1． 编译执行的语言
编译执行是在编写完程序之后，通过特定的工具软件将源代码经过目标代码转换成机器代码，即可执行程序，然后直接交操作系统执行，也就是说程序是作为一个整体来运行的。这类程序语言的优点是执行速度比较快，另外，编译链接之后可以独立在操作系统上运行，不需要其它应用程序的支持；缺点是不利于调试，每次修改后都要执行编译链接等步骤，才能看到其执行结果。
2． 解释执行的语言
解释执行是程序读入一句执行一句，而不需要整体编译链接，这样的语言与操作系统的相关性相对较小，但运行效率低，而且需要一定的软件环境来做源代码的解释器。当然，有些解释执行的程序并不是使用源代码来执行的，而是需要预先编译成一种解释器能够识别的格式，再解释执行。
1.1.3 按思维模式分类
1． 面向过程的程序设计语言
所谓面向过程就是以要解决的问题为思考的出发点和核心，并使用计算机逻辑描述需要解决的问题和解决的方法。针对这两个核心目标，面向过程的程序设计语言注重高质量的数据结构和算法，研究采用什么样的数据结构来描述问题，以及采用什么样的算法来高效的解决问题。在20世纪70年代和80年代，大多数流行的高级语言都是面向过程的程序设计语言，如Basic、Fortran、Pascal和C等。
2． 面向对象的程序设计语言
面向对象(Object Oriented)不仅仅是一种程序设计语言的概念，应该说是一种全新的思维方式。面向对象的基本思想就是以一种更接近人类一般思维的方式去看待世界，把世界上的任何一个个体都看成是一个对象，每个对象都有自己的特点，并以自己的方式做事，不同对象之间存在着通讯和交互，以此构成世界的运转。用计算机专业的术语来说，对象的特点就是它们的属性，而能做的事就是他们的方法。常见的面向对象的程序设计语言包括C++和Java等。
面向对象方法大大提高了程序的重用性，而且从相当程序上降低了程序的复杂度，使得计算机程序设计能够对付越来越复杂的应用需求。其中最为突出的是Java语言，以其严谨、可靠和跨平台性成为现代程序设计，尤其是网络应用程序的主流语言。
1.2 Java简介
1.2.1 Java的历史和主要特点
Java诞生与20世纪90年代，其前身是Sun微系统公司开发的一种智能化家电语言Oak。到了1993年，万维网得到了迅速发展，但当时在浏览器中能够看到的页面都是静态的，内容是程序员事先写好的。Sun公司发现可以利用Oak创造动态页面，便开始对Oak进行改造，于1995年推出了Java。如今，Java本身已经从一种程序设计语言上升成为一类技术，成为网络编程及电子商务系统开发不可缺少的有力工具和平台。Java能够在计算机和网络技术高度发达的今天占据这样关键的地位，主要是由以下特点决定的。
面向对象；可移植性；结构清晰；标准性好
1.2.2 面向对象的几个基本概念
1. 类与对象
所谓对象(Object)就是真实的世界中的实体，对象与实体是一一对应的，也就是说现实世界中每一个实体都是一个对象，它是一种具体的概念。而类(Class)是具备某些共同特征的实体的集合，它是一个抽象的概念，类是对对象的抽象，而对象是对类的具体化，在专业术语中把这种具体化称为实例化(Instantiation)
2. 抽象
抽象就是把事物共同点抽取出来，以统一的方式进行概要描述的一种过程。这种过程是提高程序重用性的根本原因。
抽象是存在不同层次的。如果抽象过度，可能导致程序设计层次加重；但如果抽象不够，在极端的情况下可能会退化到面向过程设计的那种一段程序对应一个问题的情形。
3. 属性与方法
不同对象具有相同特点，就可能抽象为一定的类，那么这些特点基本上可以分为两类，一类描述对象静态状态的，就是对象的属性，在程序设计中，称之为变量；另一类是描述对象的动作，就是对象的方法，在程序设计中，称之为函数。属性和方法是一个对象所具备的两大基本要素，也是我们后面编程工作的核心。
4. 封装
那属性和方法存在的意义又是什么呢？我们说无论一个对象方法的目的是什么，最终都表现为对对象属性的操作，包括把对象的状态告知外界以及改变对象的状态。例如，汽车加速，改变了汽车当前的速度和当前的位置，并可能将这两个值返回给引起汽车加速的对象。因此，只要有足够的方法，就没必要直接去操作对象属性，只要调用这些方法就可以实现要完成的任务，这种现象称为封装，它通过对象方法对其属性的操作把对象属性封装在一个对象内部，对象与外界打交道全部通过其自身的方法来实现，有效地把对象属性隐藏在对象内部。同时，对于外界来说，这些对象方法到底是怎么工作的，我们都不需要去关心，只要知道它能实现的功能以及如何去调用这种功能就可以了。
1.2.3 Java的运行及运行环境
1. 编写并执行Java程序的步骤
编写并执行Java程序的步骤可以分为3个阶段。
编写源代码；编译源代码；解释执行程序。
2. Java应用程序实例
下面是一个以Windows下的记事本编辑的Java应用程序，并在JDK下运行的过程。
编写程序：打开记事本，编辑程序，保存到某一目录。需要注意的是：Java是区分大小的，保存的文件名与程序类名相同，其扩展名为.java
注意：在记事本中编写Java文件，在保存时一定要把文件名和扩展名用双引号括起来，否则将默认保存为文本文件，如果要保存的Java文件名为Program1.java，则在保存是在【文件名】文本框中一定要输入”Program1.java”。
例1.1 JavaProgram1.java
JavaProgram1.java程序的内容如下：
public class JavaProgram1{
public static void main(String args[]){
System.out.println(“I have been a programmer!”);
}
}
编写程序：单击 开始｜运行 命令，在命令行上输入”cmd”，按回车键(在Windows98中输入”command”,按回车键)，即可打开一个命令窗口，将目录转换到编写的Java源程序所在的目录，输入”javac filename.java”，本例应输入”javac JavaProgram1.java”
执行程序：同样在命令窗口中输入”java filename”,本例应输入”java JavaProgram1”。
3. Java小程序示例
例1.2
首先，编辑一个Java程序文件。
JavaProgram2.java程序的内容如下：
import java.applet.Applet;
import java.awt.*;
public class JavaProgram2 extends Applet{
public void paint(Graphics g){
g.drawstring(“I have been a programmer of Java Applet!,10,20);
}
}
然后，再用编辑器编辑一个HTML文件来调用该Java小程序。
Applet.html文件的内容如下：
<html>
<title>Applet Test Page</title>
<h1>Applet Test Page</h1>
<applet
code=”JavaProgram2.class”
width=250
height=250
name=”MyApplet”>
</applet>
</html>
使用与例1.1中同样的方法编译AppletProgram2.java之后，在输入“appletviewer filename.html”，在本例中输入”appletviewer applet.html”。
假如读者的机器上安装了支持Java的浏览器，可以直接使用浏览器调用这个HTML文件，也可以直接用鼠标双击HTML文件的名字。如果读者使用的是Micorsoft的Intrnet Explorer，可以打开一个新的IE窗口，在地址栏中输入HTML文件的全路径名。
1.2.4 常见的Java集成开发环境
如果有一个Java集成开发环境，就不需要做上面这些繁琐的事情了。集成开发环境不仅可以提供一个能够识别Java语法的编译器，使读者简单的编译和执行Java程序，还可以建立应用程序或者小程序的框架，并调试程序，将做好的程序打包成可执行文件等等。
Symantec公司出品的VisualCafé，据说这是最早出现的Java集成开发环境，同时里面还包含了一些Symantec自己的实用类库。Visual Café应该说是一种非常好的Java开发环境，唯一的缺点是占用系统资源稍大。
除此之外，还有Micorsoft出品的Visual J++以及Borland公司出品的Jbuilder，前者继承了Microsoft一贯的风格，内容比较混乱，不太适合初学者使用；后者用该说也是一种不错的工具，而且它的最新版本第5版能够完整的支持第2版的所有开发工作，但对系统资源的侵占非常大，通常建议用户有256MB内存。
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