Java面向對象程序設計——第4版 · 微課版 · AI助學版

徐誌紅，女，滁州學院副教授，現任全國高等學校計算機教育研究會青工委會常務委員，安徽省青年名師、省級線上教學名師、省級卓越教學新秀、省級教壇新秀，第二批國家級線上線下混合式一流課程負責人。近五年，主要圍繞教學模式與教學方法改革、混合式教學、OBE等開展研究，主持了教育部協同育人項、安徽省重點教研項目、省級MOOC項目、省級精品線下課等項目8項，主編省級規劃教材1部，榮獲省級教學成果特等獎和一、二等獎5項，榮獲省級線上教學優秀課堂、省級智慧課堂創新大賽一等獎、全國高校混合式教學設計創新大賽設計之星獎、省智慧教學之星等。連續五年擔任學校青年教師訓練營指導教師，多次指導教師在省級、校級各類教學競賽中獲一、二等獎。

                                              

 

                                  目    錄 

 

 

第  1 章  了解   Java........................................................................................................................ 1 

 

    1.1   Java 概述 ..................................................................................................................................... 1 

        1.1.1   Java 的起源..................................................................................................................... 2 

        1.1.2   Java 平臺的構成   ............................................................................................................. 2 

        1.1.3   Java 的特點..................................................................................................................... 2 

    1.2   Java 開發環境 ............................................................................................................................. 4 

        1.2.1   JDK 的安裝與使用......................................................................................................... 4 

        1.2.2   IDEA 集成開發環境....................................................................................................... 5 

    1.3   Java 應用程序舉例...................................................................................................................... 6 

        1.3.1  第一個   Java 應用程序   .................................................................................................... 6 

        1.3.2   Java 應用程序開發過程.................................................................................................. 7 

    1.4  面向對象程序設計基礎         .............................................................................................................. 9 

        1.4.1  對象和類......................................................................................................................... 9 

        1.4.2  面向對象特性     ............................................................................................................... 11 

        1.4.3  面向對象程序設計過程................................................................................................ 11 

    1.5   AI 輔助編程入門    ...................................................................................................................... 12 

        1.5.1   AI 輔助編程工具簡介      .................................................................................................. 12 

        1.5.2   AI 輔助學習面向對象編程........................................................................................... 13 

        1.5.3  使用  AI 輔助編程工具的建議...................................................................................... 15 

    習題  1................................................................................................................................................. 15 

 

第  2 章  程序設計基礎      ................................................................................................................ 17 

 

    2.1  引例........................................................................................................................................... 17 

    2.2  基礎知識   ................................................................................................................................... 19 

        2.2.1  標識符........................................................................................................................... 20 

        2.2.2   Java 基本數據類型    ....................................................................................................... 21 

        2.2.3  常量和變量................................................................................................................... 22 

        2.2.4  運算符與表達式       ........................................................................................................... 25 

        2.2.5  其他運算符................................................................................................................... 27 

    2.3  基本控制結構與實現................................................................................................................ 31 

        2.3.1  選擇結構....................................................................................................................... 31 

        2.3.2  循環結構....................................................................................................................... 35 

 

     Java 面向對象程序設計（第        4 版·微課版·AI 助學版） 

 

        2.3.3  控制轉移語句     ............................................................................................................... 39 

    2.4  使用數組   ................................................................................................................................... 41 

        2.4.1  創建數組....................................................................................................................... 42 

        2.4.2  字符數組....................................................................................................................... 44 

        2.4.3  遍歷數組....................................................................................................................... 46 

        2.4.4  多維數組....................................................................................................................... 46 

    2.5  實例........................................................................................................................................... 48 

    習題  2................................................................................................................................................. 49 

 

第  3 章  類與對象    ....................................................................................................................... 52 

 

    3.1  引例........................................................................................................................................... 53 

    3.2  認識類和對象     ........................................................................................................................... 54 

        3.2.1  認識類........................................................................................................................... 54 

        3.2.2  認識對象....................................................................................................................... 55 

        3.2.3  對象的使用................................................................................................................... 56 

        3.2.4  垃圾對象的回收       ........................................................................................................... 58 

    3.3  成員變量和成員方法................................................................................................................ 58 

        3.3.1  實例變量和類變量        ....................................................................................................... 59 

        3.3.2  實例方法和類方法        ....................................................................................................... 62 

        3.3.3  構造方法....................................................................................................................... 66 

        3.3.4  關鍵字   this .................................................................................................................... 67 

    3.4  封裝........................................................................................................................................... 69 

        3.4.1  包 .................................................................................................................................. 69 

        3.4.2  訪問權限....................................................................................................................... 72 

    3.5  內部類和泛型類........................................................................................................................ 75 

        3.5.1  內部類........................................................................................................................... 75 

        3.5.2  泛型類........................................................................................................................... 77 

    3.6  實例........................................................................................................................................... 78 

    習題  3................................................................................................................................................. 82 

 

第  4 章  類的繼承和多態        ............................................................................................................ 85 

 

    4.1  引例........................................................................................................................................... 85 

    4.2  繼承........................................................................................................................................... 87 

        4.2.1  繼承的概念................................................................................................................... 87 

        4.2.2  創建子類對象     ............................................................................................................... 90 

        4.2.3  關鍵字   super ................................................................................................................. 92 

        4.2.4   final 修飾符................................................................................................................... 94 

    4.3  多態性....................................................................................................................................... 95 

        4.3.1  多態的定義與作用        ....................................................................................................... 95 

        4.3.2  方法的重載................................................................................................................... 96 

        4.3.3  上轉型對象................................................................................................................... 97 

 

     

    IV                                                                                  目   錄 

 

        4.3.4  方法的覆蓋................................................................................................................... 97 

    4.4  實例........................................................................................................................................... 99 

    習題  4............................................................................................................................................... 100 

 

第  5 章  抽象類與接口      .............................................................................................................. 104 

 

    5.1  引例......................................................................................................................................... 104 

    5.2  抽象類..................................................................................................................................... 106 

    5.3  接口......................................................................................................................................... 108 

        5.3.1  定義接口..................................................................................................................... 108 

        5.3.2  接口實現..................................................................................................................... 110 

        5.3.3  抽象類與接口的區別         ................................................................................................. 111 

    5.4  集合框架   ................................................................................................................................. 113 

        5.4.1  引入集合接口     ............................................................................................................. 113 

        5.4.2   Collection 接口 ........................................................................................................... 115 

        5.4.3   List 接口 ..................................................................................................................... 115 

        5.4.4   Set 接口....................................................................................................................... 117 

        5.4.5   Map 接口 .................................................................................................................... 118 

        5.4.6   Iterator 接口 ................................................................................................................ 120 

    5.5  實例......................................................................................................................................... 121 

    習題  5............................................................................................................................................... 123 

 

第  6 章  異常處理    ..................................................................................................................... 125 

 

    6.1  引例......................................................................................................................................... 125 

    6.2  異常及其分類     ......................................................................................................................... 127 

    6.3  捕獲異常   ................................................................................................................................. 128 

        6.3.1   try…catch 子句 ........................................................................................................... 128 

        6.3.2   finally 子句 ................................................................................................................. 130 

    6.4  拋出異常   ................................................................................................................................. 132 

    6.5  聲明異常   ................................................................................................................................. 133 

    6.6  自定義異常類     ......................................................................................................................... 135 

    6.7  實例......................................................................................................................................... 136 

    習題  6............................................................................................................................................... 137 

 

第  7 章  Java輸入與輸出流...................................................................................................... 139 

 

    7.1  文件訪問   ................................................................................................................................. 140 

        7.1.1   File 類的構造方法   ...................................................................................................... 140 

        7.1.2   File 類的常用方法   ...................................................................................................... 141 

    7.2   I/O 流概述............................................................................................................................... 142 

    7.3  字節流..................................................................................................................................... 144 

        7.3.1   InputStream 類和 OutputStream 類 ............................................................................. 144 

        7.3.2   FileInputStream 類和 FileOutputStream 類 ................................................................. 145 

 

                                            

                                                                                V Java 面向對象程序設計（第        4 版·微課版·AI 助學版） 

 

        7.3.3   BufferedInputStream 類和 BufferedOutputStream 類.................................................. 148 

    7.4  字符流..................................................................................................................................... 150 

        7.4.1   Reader 類和 Writer 類................................................................................................. 150 

        7.4.2   FileReader 類和 FileWriter 類..................................................................................... 152 

        7.4.3   BufferedReader 類和 BufferedWriter 類 ..................................................................... 152 

    7.5  隨機讀寫訪問文件.................................................................................................................. 154 

    7.6  數據流..................................................................................................................................... 155 

    7.7  對象序列化    ............................................................................................................................. 157 

    7.8  實例......................................................................................................................................... 159 

    習題  7............................................................................................................................................... 161 

 

第  8 章  圖形用戶界面      .............................................................................................................. 164 

 

    8.1  引例......................................................................................................................................... 164 

    8.2  常見組件   ................................................................................................................................. 165 

        8.2.1  頂層容器..................................................................................................................... 166 

        8.2.2  中間容器..................................................................................................................... 167 

        8.2.3  基本組件..................................................................................................................... 167 

    8.3  布局管理   ................................................................................................................................. 173 

    8.4  事件處理   ................................................................................................................................. 177 

        8.4.1  事件處理流程     ............................................................................................................. 177 

        8.4.2  編寫事件監聽器類        ..................................................................................................... 180 

        8.4.3  常用事件類和接口        ..................................................................................................... 182 

    8.5  實例......................................................................................................................................... 183 

    習題  8............................................................................................................................................... 188 

 

第  9 章  Java高級編程............................................................................................................. 189 

 

    9.1  多線程程序設計...................................................................................................................... 190 

        9.1.1  進程與線程................................................................................................................. 190 

        9.1.2  多線程定義................................................................................................................. 191 

        9.1.3  多線程的實現方法        ..................................................................................................... 191 

        9.1.4  多線程同步與控制        ..................................................................................................... 196 

    9.2  數據庫編程    ............................................................................................................................. 201 

        9.2.1   JDBC 概述 .................................................................................................................. 202 

        9.2.2  使用  JDBC 進行數據庫開發       ...................................................................................... 202 

    9.3  網絡編程   ................................................................................................................................. 210 

        9.3.1   URL 編程.................................................................................................................... 211 

        9.3.2  基於  TCP 協議的   Socket 編程.................................................................................... 213 

        9.3.3  基於  UDP 協議的    Socket 編程 ................................................................................... 217 

    9.4  實例......................................................................................................................................... 220 

        9.4.1  需求分析..................................................................................................................... 221 

        9.4.2  系統分析與設計步驟         ................................................................................................. 221 

 

     

    VI                                                                                  目   錄 

 

        9.4.3  數據庫設計................................................................................................................. 222 

        9.4.4  程序設計與實現       ......................................................................................................... 223 

        9.4.5  運行結果與分析       ......................................................................................................... 228 

        9.4.6  案例小結..................................................................................................................... 229 

    習題  9............................................................................................................................................... 230 

 

第  10 章  綜合案例    ................................................................................................................... 231 

 

    10.1  案例背景   ............................................................................................................................... 231 

    10.2  需求分析   ............................................................................................................................... 232 

    10.3  功能設計   ............................................................................................................................... 232 

    10.4  詳細設計   ............................................................................................................................... 233 

        10.4.1  數據庫設計............................................................................................................... 233 

        10.4.2  系統架構設計      ........................................................................................................... 235 

        10.4.3  類設計....................................................................................................................... 236 

        10.4.4  界面設計................................................................................................................... 237 

    10.5   AI 輔助系統實現    .................................................................................................................. 239 

        10.5.1  數據庫連接............................................................................................................... 239 

        10.5.2  模型層實現............................................................................................................... 240 

        10.5.3  數據訪問層實現       ....................................................................................................... 241 

        10.5.4  服務層實現............................................................................................................... 243 

        10.5.5  視圖層實現............................................................................................................... 244 

    10.6   AI 輔助開發方法    .................................................................................................................. 245 

        10.6.1  思維能力................................................................................................................... 245 

        10.6.2   AI 對話原則.............................................................................................................. 246 

        10.6.3   AI 高級應用技巧    ...................................................................................................... 246 

    習題  10............................................................................................................................................. 248 

 

參考文獻    ................................................................................................................................... 249 

 

 

                                            

                                                                                VII