Java程序设计教学

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年２月　湖北教育学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｂｅｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｆｅｂ．２００６　Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．２　第２３卷第２期　Ｊ　ａｖａ程序设计教学　朱　平　（中南财经政法大学信息学院，武汉４３００６０１）　摘要：ｊａｖａ程序设计是面向对象的程序设计，本文介绍了ｊａｖａ语言的基本特点，比较　ｒ　Ｊａｖａ与Ｃ”的主要区另ｑ，详细　的讨论Ｊａｖａ程序设计教学的基本内容和教学难点，包括语法学习和类库学习以及面向对象的编程思想。　关键词：面向对象程序设计；Ｊａｖａ；Ｃ　中冒分类号：ＴＰ３１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—１６８７（２００６）０２－００４６—０３　作者简介：朱平（１９８０一），女，中南财经政法大学信息学院，助教　面向对象程序设计（ＯＯＰ）技术是当今软件开发的主流技　术，ＯＯＰ将系统看成是由若干对象所组成，通过消息传递和对　象的相应事件来激发对象的方法，完成相应的操作。ｊａｖａ程　序设计是典型的面向对象的程序设计，如何更好地进行Ｊａｖａ　程序设计的教学是许多教师都在思考的问题　１　Ｊａｖａ的特点　多线程机制使应用程序能够并行执行，而且同步机制保　证了对共享数据的正确操作。通过使用多线程，程序设计者　可以分别用不同的线程完成特定的行为，而不需要采用全局　的事件循环机制，这样就很容易地实现网络上的实时交互行　为。Ｊａｖａ内置对多线程的支持，Ｊａｖａ的多线程所带来的好处　包括交互式响应能力与实时运行能力。　（５）安全性　Ｊａｖａ语言，不再重视程序逻辑的实现和数据的简单描述　方法，而注重问题的分析、类的设计、模块的封装。ｊａｖａ语言　和其他语言相比，有着自己的特殊优势，总体来说，它是一种　平台无关的、面向对象的、分布式的、具有多线程能力的新一　代语言。下面我们重点总结Ｊａｖａ的几个主要的特点：　（１）平台无关性　Ｊａｖａ设计的目的是要能够适用于分布式运算环境。为　此，Ｊａｖａ非常强调安全性，以确保建立无病毒且不会被侵入的　系统　当用户使用Ｊａｖａ　￣，ｐｐｌｅｔ的时候，不必担心计算机病毒　或是恶意的代码，因为Ｊａｖａ　Ａｐｐ［ｅｔ被限制在Ｊａｖａ运行环境　（ＪＲＥ）中，不允许它访问计算机的其它部分。Ｊａｖａ的验证　术　是以公钥加密法为基础。Ｊａｖａ不支持指针，一切对内存的访　Ｊａｖａ解释器生成与体系结构无关的字节码指令，只要安　装了Ｊａｖａ运行时系统，Ｊａｖａ程序就可在任意的处理器上运行。　这些字节码指令对应于Ｊａｖａ虚拟机中的表示，ｊａｖａ解释器得　到字节码后，对它进行转换，使之能够在不同的平台运行。　（２）面向对象　问都必须通过对象的实例变量来实现，这样就防止程序员使　用“特洛伊”木马等欺骗手段访问对象的私有成员，同时也避　免了指针操作中容易产生的错误。　２　ｊａｖａ与Ｃ”的比较　如果学习过ｃ十十语言，同学们在刚开始学习Ｊａｖａ时一定　感觉到比较轻松，因为Ｊａ，ｃａ的许多基本语法和Ｃ　的完全一　样，但不要将Ｊａｖａ理解为ｃ．　的增强版，它们是两种完全不　面向对象是一种成熟的程序设计方法。它可以进行明确　地定义和接口，并允许开发人员建立可重复使用的软件部件。　Ｊａｖａ语言的设计集中于对象及其接口，它提供了简单的类机　制以及动态的接口模型。对象中封装了它的状态变量以及相　同的语言，有着各自的优势和特点。总体上讲，Ｊａｖａ比Ｃ　简　单易学，Ｊａｖａ删除了Ｃ”中许多极少被使用、不容易理解和容　应的方法，实现了模块化和信息隐藏；而类则提供了一类对象　的原型，并且通过继承机制，子类可以使用父类所提供的方　法，实现了代码的复用。　（３）分布式　易令人混淆的功能。如：运算符重载、多重继承、指针、内存分　配等。具体在以下方面，它们有着主要的区别：　（１）指针　Ｊａｖａ是面向网络的语言。通过它提供的类库可以处理　ＴＣＰ／ＩＰ协议，用户可以通过ＵＲＬ地址在网络上很方便地访　问其它对象。Ｊａｖａ拥有功能强大地处理ＴＣＰ／　协议的运行　库．例如ＨＴＴＰ、ＦＴＰ、ＵＲＬ类库等。这使得在Ｊａｖａ中比在　Ｃ　中更容易建立网络连接。Ｊａｖａ应用程序可以借助ＵＲＬ　通过网络开启和存取对象，就如同存取一个本地文件系统一　样简单　（４）多线程　指针是　中最灵活．．也是最容易产生错误的技术。由指针　所进行的内存地址操作常会造成不可预知的错误，同时通过指针　对某个内存地址进行显式类型转换后，可以访问（　中的私有成　员，从而破坏安全性，造成系统的崩溃。而Ｊａｖａ对指针进行完全　的控制，程序员不能直接进行任何指针操作，例如把整数转化为　指针，或者通过指针释放某一内存地址等。　收稿日期：２００５－１０—１８　维普资讯 http://www.cqvip.com 朱平：Ｊａｖａ程序设计教学　４７　（２）内存管理　３．１　Ｊａｖａ的语法教学　在Ｃ¨中通过运算符ｎｅｗ和ｄｅｌｅｔｅ来分配和释放内存。　再次释放已释放的内存块或未被分配的内存块，会造成系统　语法学习是任何语言的必经阶段，很难想象连语法都不　熟悉如何进行程序设计。Ｊａｖａ的语法和ｃ以及ｃ“的语法非　的崩溃｝同样地，忘记释放不再使用的内存块也会逐渐耗尽系　统资源。而在Ｊａｖａ中，所有的数据结构都通过对象来封装，通　过运算符ｖｉｅｗ为它们分配内存。通过ｖｉｅｗ得到对象的处理　权，而实际分配给对象的内存可能随程序运行而改变，Ｊａｖａ对　此自动地进行管理并且进行垃圾收集，有效防止了由于程序　常类似，这一部分的学习学生基本上不会感到很大的压力。　绝大多数的Ｊａｖａ书籍主要的内容都是Ｊａｖａ的语法。在进行　语法教学时，要求学生主要理解以下内容：数据类型、操作符、　控制流程、类、类的继承、接口以及接口的实现、包以及包的使　用、异常处理、线程等。为了加深对Ｊａｖａ基本语法的掌握，在　员的误操作而导致的错误，并且更好地利用了系统资源。　（３）平台无关性　在Ｃ¨中，对于不同的平台，编译器对于某些数据类型分　别分配不同长度的内存，例如：ｉｎｔ在ＩＢＭ　ＰＣ中为１６位．在　ＶＡｘ一１１中为３２位，这导致了代码的不可移植性。但在Ｊａ－　ｖａ中，对于这些数据类型总是分配固定长度的位数，如ｉｎｔ型　变量，它总占３２位，这就保证了Ｊａｖａ的平台无关性。　（４）全局变量　Ｊａｖａ程序中，不能在所有类之外定义全局变量，只能通过在　—个类中定义公用、静态的变量来实现—个全局变量。例如：　ｃｌａｓｓ　Ｔｅｓｔ｛　ｐｕｂｌｉｃ　ｓｔａｔｉｃ　ｇｌｏｂａｌ＿．ｖａｒ；　）　在类Ｔｅｓｔ中定义变量ｇｌｏｂａｌ—ｖａｒ为ｐｕｂｌｉｃ　ｓｔａｔｉｃ，使得其　它类可以访问和修改该变量。Ｊａｖａ对全局变量进行了更好的　封装。而在ｃ¨中，依赖于不加封装的全局变量常常造成系　统的崩溃　（５）Ｇｏｔｏ语句　Ｊａｖａ不支持Ｃ＋　中的ｇｏｔｏ语句，而是通过异常处理语句：　ｔｒｙ｛　／／可能发生异常的语句）　ｃａｔｃｈ（ＥｘｃｅｐｔｉｏｎＳｕｂＣｌａｓｓ　ｅ）　｛／／异常处理语句　）　ｆｉｎａｌｌｙ　｛　）　来代替ｃ＋＋中用ｇｏｔｏ语句来处理异常时跳转的情况，　可以有效地增强程序的健壮程度。　（６）头文件　ｃ＋＋中用头文件来声明类的原型以及全局变量、库函数　等，随着应用系统的增大，维护这些头文件是很困难的。而　Ｊａｖａ不支持头文件，类成员的类型和访问权限都封装在一个　类中，运行时系统对访问进行控制，防止对私有成员的操作。　同时，Ｊａｖａ中用ｉｍｐｏｒｔ语句来与其它类进行通讯，以便使用它　们的方法。　当然，Ｊａｖａ与Ｃｌ十　的区别不仅仅是这些，在很多细节方面　也有区别，在此不一一列出。在教学中进行横向地比较有助　于加深学生对Ｊａｖａ的理解。　３　Ｊａｖａ程序设计教学重点　对于Ｊａｖａ程序设计的教学，应该注重以下几个方面的内容：　进行教学和学生上机练习时，要求学生用Ｗｉｎｄｏｗｓ下的记事　本（ｎｏｔｅｐａｄ）编写代码。如果一开始就利用Ｊａｖａ的集成开发　环境进行教学，不利于学生对基本语法的掌握。在此阶段还　有一个非常重要的训练就是要求用Ｊａｖａ编译器ｊａｖａｃ．ｅｘｅ去　检查语法错误，这样可以很快提高学生对基本语法的掌握。　Ｊａｖａ语法教学的基本目标是对Ｊａｖａ的基本语法有一个整　体认识，能读懂源代码，能够写出简单的Ｊａｖａ程序。很多教师　不注重读程序的教学，读程序首先要理出程序的结构，然后才　能够理解程序的功能，这是进行语法教学的有效环节。　３．２　Ｊａｖａ基本类库的学习　有相当部分教师认为Ｊａｖａ的基本类库不需要学习，因为　可以随时查看Ｊａｖａ　ＡＰＩ的资料或者利用集成开发环境下的联　机帮助。根据多年的开发经历和教学实践来看，学生应该对　基本类库有个整体了解，然后需要熟练掌握Ｊａｖａ类库中的两　个包：Ｊａｖａ．１ａｎｇ和Ｊａｖａ．ｕｔｉｌ。这两个包提供的是Ｊａｖａ编程要　用到的基本类，需要理清楚这些类或接口的继承关系、主要功　能。在教学中要注意总结相荚类的区别，如Ｓｔｒｉｎｇ、Ｓｔｒｉｎｇ—　Ｂｕｆｆｅｒ、ＳｔｒｉｎｇＴ０ｋｅｎｉｚｅｒ这三个类有什么差别？Ｆｉｌｅｌｎｐｕｔ—　Ｓｔｒｅａｍ和ＦｉｌｅＲｅａｄｅｒ有什么区别？它们继承了哪些类，实现　了哪些接口呢？　例如有这样的一个练习：编写一个计算９＋９９＋９９９＋…　的第１Ｏ项到第２Ｏ项之和的Ｊａｖａ应用程序。部分学生在解决　这个问题时采用如下的程序：　ｐｕｂｌｉｃ　ｃｌａｓｓ　ＣｏｍｐｕｔｅＳｔｍ￣　｛　ｐｕｂｌｉｃ　ｓｔａｔｉｃ　ｖｏｉｄ　ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ　ａｒｇｓ）　｛　ｌｏｎｇ　ｓｕｍ＝Ｏ，ｊ＝９９９９９９９９９９；　ｆｏｒ（ｉｎｔ　ｉ一１０：ｉ＜２１：ｉｔ＋）　｛　ｓｕｍ—ｓｕｍ＋ｊ；　ｊ—ｊ＊１Ｏ＋９；　）。　．　Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（“总和为”＋ｓｕｍ）；　｝　｝　很显然，这是对Ｊａｖａ的数槲类型掌握的不熟悉，对Ｊａｖａ　的基本类库也不清楚。上述程序中的结果利用长整型是无法　存放的，因为结果太大。正确的解决方法如下：　ｉｍｐｏｒｔ　ｊａｖａ．ｍａｔｈ．　；　ｐｕｂｌｉｃ　ｃｌａｓｓ　ＣｏｍｐｕｔｅＳｕｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com ４８　湖北教育学院学报　｛　户的计数器当前值，请求页面一次，对应的计数器加１。这样，　ｐｕｂｌｉｃ　ｓｔａｔｉｃ　ｖｏｉｄ　ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ　ａｒｇｓ）　计数器类的定义如下：　｛　ｐｕｂｌｉｃ　ｃｌａｓｓ　Ｃｏｕｎｔｅｒ｛　Ｓｔｒｉｎｇ　ｓｔｒ－－“９９９９９９９９９９”：　／／取计数器值方法　Ｂｉｇｌｎｔｅｇｅｒ　ｎ１．１ｍ￣ｎｅｗ　Ｂｉｇｌｎｔｅｇｅｒ（ｓｔｒ），ＳｕＩｎ＝Ｄｅｗ　Ｂｉｇｌｎ—　ｐｕｂｌｉｃ　ｉｎｔ　ｇｅｔＣｏｕｎｔｅｒ（ｉｎｔ　ｕｓｅｒｌＤ）｛｝　ｔｅｇｅｒ（“０”）ｌ　／／设计数器初值的方法　ｆｏｒ（ｉｎｔ　ｉ：１０；ｉ＜２１；ｉ＋＋）　ｐｕｂｌｉｃ　ｖｏｉｄ　ｓｅｔＣｏｕｎｌｅｒ（ｉｎｔ　ｕｓｅｒｌＤｔ　ｉｎｔ　ｉｎｉｔＣｏｕｎｔｅｒ）《｝　｛　／／计数器清０方法　ｓＬＩｍ￣－ｓｕｍ．ａｄｄ（ｎｕｍ）；　ｐｕｂｌｉｃ　ｖｏｉｄ　ｒｅｓｅｔｅｏｕｎｔｅｒ（ｉｎｔ　ｕｓｅｒＩＤ）｛｝　ｓｔｒ－－－ｓｔｒｄ－“９”：　｝　ｈｕｍ－－ｎｅｗ　Ｂｉｇｌｎｔｅｇｅｒ（ｓｔｒ）；　类的框架写好丁，下一步是如何实现（．ｋｍｎｔｅｒ类三个方法　｝　里的具体代码了，此时才去考虑具体的实现细节，如：在方法　Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（“总和为：”＋ｓｕｍ．ｔｏＳｔｒｉｎｇ（））；　里面要访问数据库，更新计数值等。从这个例子中看到，面向　｝　对象的思想其实就是按照现实生活中习惯的思维方式，从问　｝　题出发，把解决问题的思维方式逐步转变成计算机能够理解　３．３面向对象的编程思想　的方式的过程　面向对象的设计足基于解决业务问题的设　Ｊａｖａ是一种∞Ｐ语言工具．而不仅仅是编码，只有这样才能　计，而不是基于具体编程技术的设计。只封装解决问题的业　总体把握和运用Ｊａｖａ。学生在刚开始使用Ｊａ￣－ｄ编写程序的时候　务逻辑，对代码实现的细节是在业务逻辑的编码实现阶段才　感觉很不习惯，因为学生很难从面向过程的程序设计的思想转换　去考虑的问题。　到面向对象的思想。在面向过程的程序设计中，学生关注的是算　传统的面向过程的编程是符合机器运行指令的流程的　法和数据结构，关注算法的实现，而在Ｊａｖａ中，需要以类为基本单　话．而面向对象的程序设计符合现实生活中解决问题的思维　位来进行编写程序。通过类中的方法调用来实现整个程序的功　过程。在面向对象的程序设计中，应集中橇力分析业务逻辑　能。在进行Ｊａｖａ的教学的过程中，要求学生把握Ｊａｖａ的面向对象　和业务流程．思考如何去：潜述和实现软件的业务，不要一开始　特性，有意识的运用∞Ｐ风格来写程序。面对一个具体的问题　就考虑程序代码的实现，应该抛开具体编程语言的束缚。首　的时候。学生刚开始一般不知道怎么下手，一不小心，又会回到原　先把业务逻辑抽象出来，　这个抽象的过程足自上而下的，符　来的面向过程的思路上去。　合人类的思维习惯，即将问题的主要方面抽象成为一个简单　例如：编写一个网页计数器。有的学生一看到这个题目，　的框架，集中精力解决主要矛盾，然后在解决问题的过程中，　首先想到的是计数器的值是ｉｎｔ还是ｌｏｎｇ类型？计数器的数　再去解决细节问题和实现问题。一旦习惯了这一点，就会不　值存放在数据表中还是存放在文本文件中？这种思路是典型　知不觉的运用面向对象的思维方法来设计和编写程序了。　的面向过程的程序设计思想，自底向上，注重算法和数据结　参考文献：　构。按照面向对象的程序设计思想，这个问题可以这样设计：　［１］耿祥义．ｊａｖａ大学实用教程．电子工业出版社，２００５．　设计一个计数器类，该类具备获取计数器的值、计数器清零、　［２］邵丽萍．Ｊａｖａ语言实用教程．清华大学出版社，２００５．　设置计数器初值等方法。后台有一个数据库表，保存每个用　［３］钱能．ｃ¨　程序设计教程．清华大学出版社，２００１．　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｊａｖａ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　・　ＺＨＵ　Ｐｉｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｚｈｏｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ＆．Ｌａｗ，Ｗｕｈａｎ　４　３００６０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　Ｊａｖａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｊａｖａ　ａｎｄ　Ｃ　＋ｉｓ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｊａｖａ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｂ—　ｊｅｃｔ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｂｊｅｃｔ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；Ｊａｖａ；Ｃ＋＋