Java语言程序设计

从Java语言的基础知识一直到Java类库的应用、面向对象的三大特征、多态与内部类、JavaIO/NIO、数据库程序设计、多线程及Java网络编程及Android平台程序开发。使读者能够从通俗易懂的语言中理解程序设计理念。本书在保持原版Java基础知识体系的同时，进一步从实践的角度阐述Java面向对象编程思想及其编程技巧，与当前业内Java技术的近期新发展相结合，细化、深化某些技术要点，强调Java应用程序设计思想及技巧，体现Java的知识性、系统性及优选性。

前言
教学建议
第1章面向对象程序设计思想1
1.1类和对象1
1.2面向对象程序设计的三大特征3
1.2.1封装4
1.2.2继承4
1.2.3多态5
1.3面向对象的程序设计7
1.3.1类的建模7
1.3.2类的层次结构设计8
1.3.3面向对象程序设计原则9
1.4Java语言简介10
1.4.1Java语言的特点12
1.4.2Java程序的开发环境13
1.4.3第一个Java程序14
本章小结19
习题19
第2章Java语言基础知识21
2.1Java语言基本元素21
2.2Java基本数据类型22
2.3引用数据类型26
2.3.1枚举26
2.3.2数组27
2.4基本数据类型的封装类34
2.5运算符及表达式37
2.5.1算术运算符37
2.5.2关系运算符39
2.5.3逻辑运算符与逻辑表达式39
2.5.4赋值运算符40
2.5.5位运算符40
2.5.6其他运算符41
2.5.7表达式42
2.6Java控制语句42
2.6.1分支结构42
2.6.2循环结构44
2.6.3中断结构46
本章小结49
习题49
第3章类与对象51
3.1类与对象的创建51
3.2对象的初始化54
3.3数据成员及方法56
3.3.1访问数据成员及方法56
3.3.2方法中参数传递的问题57
3.3.3toString()方法58
3.4类的使用60
3.4.1static数据60
3.4.2static方法62
3.4.3终态final63
3.4.4方法重载63
3.4.5this指针64
3.4.6对象的回收67
3.4.7包68
3.4.8类的访问控制71
3.5Java基础类库73
3.5.1语言包java.lang74
3.5.2实用包java.util81
3.6Java注释83
3.6.1Annotation的定义84
3.6.2基本Annotation85
3.6.3Annotation的用途85
3.6.4Java文档生成器86
本章小结89
习题89
第4章异常处理91
4.1异常的概念91
4.2异常的分类92
4.3异常的处理机制94
4.3.1非检查型异常处理94
4.3.2检查型异常处理96
4.4自定义异常类101
本章小结104
习题105
第5章类的重用106
5.1类的重用概述106
5.2重用方式之一——继承107
5.2.1父类与子类107
5.2.2继承的语法107
5.2.3子类的数据成员110
5.2.4子类的方法111
5.2.5继承关系下的构造方法114
5.3抽象类与抽象方法117
5.4重用方式之二——类的组合121
5.4.1组合的语法121
5.4.2组合与继承的结合123
本章小结126
习题127
第6章接口与多态128
6.1接口的概念及用途128
6.2接口的声明及实现129
6.3接口与抽象类的比较140
6.4多态144
6.4.1向上转型的概念及方法调用145
6.4.2静态绑定和动态绑定145
6.4.3多态的实现147
6.4.4多态的应用148
6.5内部类149
6.5.1内部类的概念150
6.5.2静态内部类151
6.5.3内部类实现接口及抽象类151
6.5.4方法中的内部类152
6.5.5匿名的内部类153
本章小结154
习题154
第7章Java集合框架156
7.1集合框架概述156
7.2Collection接口158
7.3List接口158
7.3.1LinkedList159
7.3.2ArrayList159
7.4泛型160
7.4.1泛型的定义及实例化160
7.4.2泛型在集合中的应用162
7.5迭代器165
7.6Set接口167
7.7Map接口169
7.8Collections类172
7.9比较器173
7.10Lambda表达式175
本章小结177
习题177
第8章输入/输出178
8.1I/O流的概念178
8.2I/O流的种类179
8.2.1字节流179
8.2.2字符流180
8.2.3标准输入/输出数据流182
8.3文件输入/输出流185
8.3.1字符输出流185
8.3.2字符输入流187
8.3.3字节输出流188
8.3.4字节输入流190
8.3.5File类193
8.3.6随机文件的读写195
8.4对象序列化197
本章小结200
习题200
第9章JDBC201
9.1JDBC简介201
9.2JDBC架构201
9.3JDBCAPI202
9.4在eclipse环境下通过JDBC访问数据库204
9.4.1配置开发环境204
9.4.2调用JDBCAPI编写应用程序205
9.5JDBC处理存储过程216
9.6SQLException218
9.7控制事务218
9.8JDBC其他相关用法219
本章小结220
习题220
第10章Java图形用户界面221
10.1Java图形用户界面类库221
10.2Swing的组件222
10.3Swing组件的层次结构223
10.4SwingGUI程序224
10.4.1顶层容器225
10.4.2中间层容器226
10.4.3布局管理器228
10.4.4Swing组件231
10.5事件处理机制236
10.5.1事件响应236
10.5.2事件处理的实现方法239
10.6SwingDesigner可视化图形界面编程244
本章小结256
习题256
第11章多线程257
11.1进程与线程257
11.2多线程创建方式258
11.2.1Thread类258
11.2.2Runnable接口260
11.3守护线程261
11.4线程的生命周期262
11.5线程的常用方法264
11.6线程的优先级268
11.7多线程的编程方式268
11.7.1不相关的线程269
11.7.2相关但无须同步的线程269
11.7.3同步线程270
11.7.4交互式线程274
11.8死锁278
11.9高级并发279
11.9.1Lock和Condition280
11.9.2读写锁282
11.9.3阻塞队列（BlockingQueue）284
11.9.4线程池287
本章小结289
习题290
第12章JavaSocket网络编程291
12.1网络通信协议291
12.2Socket基本概念293
12.3TCPSocket编程294
12.3.1TCPSocket点到点通信294
12.3.2TCPSocket多线程通信299
12.4UDPSocket编程302
12.4.1UDPSocket点到点通信302
12.4.2UDPSocket多线程通信307
12.4.3UDPSocket组播通信308
本章小结310
习题310
第13章Java非阻塞IO（NIO）312
13.1JavaNIO与标准IO的区别312
13.2NIO的核心对象312
13.2.1通道313
13.2.2缓冲区317
13.2.3选择器319
13.3NIOSocket通信单线程模式321
13.4基于反应器的NIOSocket多线程模式324
本章小结325
习题325
第14章Android图形用户界面开发简介326
14.1Android概述326
14.2Android系统架构327
14.3Android应用程序组件328
14.4Android的图形界面元素329
14.4.1视图和视图组329
14.4.2布局管理331
14.4.3事件驱动331
14.5eclipse下的Android开发环境配置332
14.6Android图形用户界面开发示例335
14.6.1Android应用程序目录结构335
14.6.2创建按钮示例336
14.7常用的Android控件338
本章小结350
习题351
参考文献352

前    言第2版说明本书第1版于2012年9月出版，第2版在第1版的基础上，结合当今Java发展的最新技术，广泛听取了读者和同行的建议，并根据作者在授课和开发过程中的实践经验重新整编。
    本书在保持第1版Java基础知识体系的同时，进一步从实践的角度阐述Java面向对象的编程思想及编程技巧，与当前业内Java技术的最新发展相结合，细化、深化某些技术要点，强调Java应用程序的设计思想及技巧，体现Java的知识性、系统性及先进性。主要更新知识点如下：
    1.紧密结合Java的最新发展，在JDK 5、JDK 6、JDK 7的基础上，继续增添JDK 8的语法新特性。
    2.删除第1版的Java applet部分，因为该技术如今已经很少使用。
    3.增加Java网络应用知识，增添Java Socket网络编程和Java非阻塞IO（NIO），并以实例展示Socket 、NIO结合多线程在网络及分布式系统中的综合应用。
    4.深化多线程编程，同时进一步细化并深入分析多线程高级并发部分，补充了线程池、阻塞队列等内容。
    5.增加Android图形用户界面开发简介。结合当今Java在GUI方面的应用重点已经转移到Android 平台的特点，介绍Android系统架构及组件，并以实例的形式讲解Android GUI基础控件的开发。
    6.其他增添及更新的细节包括：Java基础部分的注释（Annotation）、反射机制，Java集合框架的Collections类、比较器、泛型，JDBC连接数据库的调用存储过程，等等。
    本书背景作为当今最流行而且不断发展的面向对象程序设计语言，Java语言随着网络的发展而被广泛普及、应用，Java语言已经和我们的日常生活息息相关。信息化的发展带动了Java在金融、通信、制造、电子政务、移动设备及消费类电子产品等领域日益广泛的应用，尤其是近年来Android移动平台的推广，又为Java语言注入了新的活力，使之成为IT行业一颗璀璨的明星。
    近年来，市场对Java开发人才的需求旺盛，激发了广大开发人员学习Java语言的兴趣。但是，对于很多Java初学者来说，如何选择适合自己的教材，从而快速提高Java编程水平，是很重要的事情。
    本书作者具有丰富的教学经验及工业界软件开发经历，书的设计力求切合实际，尽量为缩小计算机专业毕业生与工业界人才需求之间的差距做出一些努力，同时引导读者深入理解Java程序设计，少走弯路。本书从始至终贯穿着面向对象的编程思想，以Java语言为实现方式，强调Java语言的精华在于“面向对象思想”。本书覆盖的内容全面，从Java语言的基础知识一直到Java类库的应用、数据库程序设计及Android平台程序开发。使读者能够从通俗易懂的语言中理解程序设计理念，帮助读者认识到任何一种面向对象程序设计语言的语法和风格可能有所不同，但是其编程思想都是一致的，编程语言的学习不应该局限于表面的语法格式，而是应该深入了解程序设计语言的本质规律，掌握其精髓思想，才能真正学会并运用一门程序语言。
    本书特色本书的主要特色为通俗易懂、实践性强、例题丰富，展现了Java最新技术。
    本书着重探究应用设计技巧及解决方案，始终以面向对象设计理念为主线，解析面向对象程序设计思想及方法，强调语法知识的学习应以理解编程思想为前提。
    本书强调Java语言的实践性，提供大量实用性很强的编程实例，实例生动、完整、连贯性强，并配有与开发相关的重要技术要点提示。采用业内流行的eclipse集成开发环境作为开发平台，配合UML（统一建模语言）表述程序分析及设计。另外还提供了一个覆盖所有重要知识点的综合性开发实例（电子产品商店管理系统），该实例随着面向对象程序设计理论的深入、Java语法知识点的展开，由浅入深，并逐步完善和扩展规模，最后形成一个具有图形用户界面、实现数据库访问操作的、规模适中的应用管理系统，帮助学生理解Java编程的设计与实现。
    本书强调Java语言的更替性及应用性，紧密结合Java语言不断发展的特色，覆盖内容全面，理论阐述简洁浅显，具有较强的可读性。本书也力求反映Java技术的新成果、新趋势，将JDK 5、JDK 6、JDK 7及JDK 8的最新技术和思想方法介绍给读者。本书还简要介绍了目前Java语言应用最为广泛的Android移动平台以及基本的Android图形用户界面编程方法。
    本书习题侧重于培养学生自主学习、自行探索、独立解决问题以及团队协作的能力。学生不仅可以练习编程，而且还能自行设计程序架构，学习查阅资料解决问题。习题具有连贯性，循序渐进，分组协作，最终逐步扩展为一个基于TCP/IP及多线程的完整C/S架构应用系统。
    主要内容全书分为三部分，共14章：第一部分，全面阐述面向对象程序设计思想及Java基础语法，内容包括第1章、第2章；第二部分，结合实例，以Java语言讲述面向对象的三大特征及程序设计方法，内容包括第3～6章；第三部分，讲述Java语言类库、输入/输出、多线程、图形用户界面、数据库、网络及Android无线移动通信平台中的图形用户界面，内容包括第7～14章。
    各章内容介绍如下：
    第1章介绍面向对象的基本概念、面向对象的三大特征（封装、继承和多态）、类的建模及其结构层次设计、面向对象程序设计原则，并对Java语言特点及开发环境eclipse进行了概要的介绍。
    第2章全面介绍Java语言基础知识及语法，具体包括Java语言基本元素、基本数据类型、引用数据类型、基本数据类型的封装类、运算符、表达式及流程控制。
    第3章讲述类与对象。从如何设计类开始，到对象的创建及使用方法、static静态成员的基本特征、方法重载、包的概念、类的访问控制，以及基础类库。
    第4章讲述异常处理，包括异常的概念、异常的分类、异常的处理机制、自定义异常类。
    第5章讲述类的重用，包括类的继承和类的组合两种方式的语法实现，并介绍了抽象类与抽象方法、类成员方法的覆盖。
    第6章讲述接口与多态，从接口存在的必要性入手，逐步引导读者理解接口如何在程序结构中实现多重继承、多态的概念及实现、多态的适用环境，以及内部类的概念及使用方法。
    第7章讲述Java的集合框架及其提供的几种集合，并介绍了泛型的相关知识及其在集合中的应用。
    第8章讲述输入/输出，包括I/O流的概念、I/O流的分类、文件读写以及对象的序列化。
    第9章讲述JDBC访问数据库，主要介绍JDBC技术的原理、JDBC API、通过JDBC访问数据库、实现与数据库的连接，以及访问数据库的一系列操作。
    第10章讲述Java图形用户界面，具体包括Java图形用户界面类库、Swing的组件、Swing组件的层次结构、Swing GUI 程序、事件处理机制、eclipse下的可视化图形界面编程。
    第11章讲述Java多线程，具体包括进程与线程的概念、多线程编程基础、线程的生命周期、线程的常用方法、多线程的编程方式、死锁等相关问题的处理。扩展讲解了高级并发提供的几种机制，包括Lock与Condition、读写锁、阻塞队列、线程池等。
    第12章讲述Java Socket网络编程，包括基于TCP/UDP 的单线程C/S模式或者多线程C/S模式。
    第13章讲述Java 非阻塞IO（NIO），包括Java NIO包含的3个核心对象缓冲区、通道、选择器及其操作方法，以及NIO Socket的通信机制。
    第14章讲述Android图形用户界面开发，包括Android框架及应用程序组件、开发环境配置、Android 图形用户界面的各种控件及其使用示例。
    本书提供完整的示例程序来讲解基本概念，所有程序都在eclipse4.5 Mars环境下编译运行通过，本书提供电子教学课件及各章例题，下载地址为www.hzbook.com。
    致谢在书稿的完成过程中，机械工业出版社的编辑此书的出版给予了周到的安排和支持，同时也得到了家人、朋友的大力支持，使此书得以在短时间内出版，在此对他们表示真挚的感谢！
    尽管作者具有程序设计方面的教学经验以及软件项目开发经验，但由于时间仓促及水平有限，难免存在不妥之处，恳请广大读者给予批评指正。电子邮箱：wuqian@muc.edu.cn。
    编者2016年5月