悉尼大学Java课程课件chap

悉尼大学课程课件Java课程目标和学习成果本课程的主要目标是使学生能够熟练运用Java语言进行软件开发学习成果包括掌握Java基础语法和面向对象编程思想，能够独立完成小型Java项目；熟悉常用Java框架和工具，如Spring和JDBC；理解并发编程和性能优化的基本原理；具备解决实际问题的能力，并能够编写高质量的Java代码通过理论学习和实践操作相结合，确保学生能够将所学知识应用于实际开发中，为未来的职业生涯做好充分准备此外，本课程还注重培养学生的团队合作和沟通能力，鼓励学生积极参与讨论和项目合作，提高解决问题的能力和创新思维掌握基础语法理解面向对象编程1Java2能够编写简单的Java程序掌握封装、继承和多态熟悉常用框架Java简介JavaJava是一种广泛使用的面向对象编程语言，由Sun Microsystems于1995年推出Java的设计目标是“一次编写，到处运行”，这意味着Java程序可以在任何支持Java虚拟机（JVM）的平台上运行Java具有简单易学、面向对象、平台无关、安全可靠、多线程支持和动态性等特点Java的应用领域非常广泛，包括企业级应用、移动应用（Android）、Web应用、桌面应用和嵌入式系统等随着技术的不断发展，Java也在不断更新和演进，Java8引入了Lambda表达式和Stream API，Java9引入了模块系统，Java11引入了ZGC垃圾回收器等这些新特性使得Java在性能、可维护性和安全性方面得到了显著提升的历史和发展的特点和优势Java Java从1995年至今，Java经历了多个版本的迭代，不断完善和增强Java具有平台无关性、面向对象、安全可靠、多线程支持和动其功能和性能Java的开源生态系统也日益壮大，涌现出大量态性等特点，使其成为企业级应用开发的首选语言的优秀框架和工具开发环境设置Java要进行Java开发，首先需要安装Java DevelopmentKit（JDK）JDK是Java开发的核心工具包，包括Java编译器、Java运行时环境（JRE）和各种开发工具安装JDK后，需要配置环境变量，如JAVA_HOME和PATH，以便在命令行中运行Java命令选择合适的集成开发环境（IDE）也是非常重要的，常用的Java IDE包括Eclipse和IntelliJ IDEA这些IDE提供了代码自动完成、调试、版本控制和项目管理等功能，可以大大提高开发效率Eclipse是一个免费开源的IDE，具有丰富的插件和可定制性IntelliJ IDEA是一个商业IDE，具有强大的代码分析和智能提示功能开发者可以根据自己的需求和偏好选择合适的IDE安装JDK下载并安装最新版本的JDK，配置环境变量选择IDE选择Eclipse或IntelliJ IDEA，安装并配置IDE环境测试编写简单的Java程序，测试开发环境是否配置正确基础语法JavaJava的基础语法包括变量、数据类型、运算符、表达式和语句变量用于存储数据，Java中的数据类型包括基本数据类型（如int、double、boolean）和引用数据类型（如String、数组、类）运算符用于执行各种操作，如算术运算、关系运算和逻辑运算表达式是由变量、运算符和方法调用组成的语句，用于计算值语句用于执行特定的操作，如赋值、条件判断和循环理解Java的基础语法是学习Java编程的基础，掌握这些概念可以帮助你编写简单的Java程序，并为学习更高级的Java知识打下坚实的基础变量和数据类型运算符和表达式理解Java中的变量和数据类型，掌握掌握Java中的运算符和表达式，能够基本数据类型和引用数据类型的用法进行各种算术运算、关系运算和逻辑运算语句掌握Java中的语句，能够编写赋值语句、条件判断语句和循环语句控制流程控制流程用于控制程序的执行顺序，Java中的控制流程包括if-else语句、switch语句和循环结构if-else语句用于根据条件判断执行不同的代码块switch语句用于根据不同的值执行不同的代码块循环结构用于重复执行一段代码，Java中的循环结构包括for循环、while循环和do-while循环掌握控制流程可以帮助你编写更复杂的Java程序，并实现各种逻辑功能例如，可以使用if-else语句判断用户输入的年龄是否大于18岁，可以使用switch语句根据用户输入的选项执行不同的操作，可以使用for循环遍历数组中的元素语句if-else1根据条件判断执行不同的代码块语句2switch根据不同的值执行不同的代码块循环结构3重复执行一段代码，包括for循环、while循环和do-while循环数组和字符串数组用于存储一组相同类型的数据，Java中的数组包括一维数组和多维数组一维数组用于存储线性数据，多维数组用于存储表格数据字符串用于存储文本数据，Java中的字符串是不可变的，这意味着字符串一旦创建就不能修改Java提供了丰富的字符串操作方法，如substring、indexOf、replace和split等掌握数组和字符串可以帮助你处理各种数据和文本信息例如，可以使用数组存储学生的成绩，可以使用字符串存储用户的姓名和地址，可以使用字符串操作方法提取和修改字符串中的内容多维数组21一维数组字符串操作3面向对象编程基础面向对象编程（OOP）是一种程序设计思想，它将程序中的数据和操作封装到对象中，通过对象之间的交互来实现程序的功能Java是一种面向对象的编程语言，它支持封装、继承和多态等OOP特性封装是将数据和操作隐藏在对象内部，只对外提供公共接口继承是子类继承父类的属性和方法，从而实现代码重用多态是同一方法在不同的对象中具有不同的行为掌握面向对象编程可以帮助你编写更模块化、可维护和可扩展的Java程序例如，可以定义一个Animal类，包括name和age属性，以及eat和sleep方法然后可以定义Dog类和Cat类，继承Animal类，并重写eat方法，实现不同的动物吃不同的食物封装继承多态将数据和操作隐藏在对子类继承父类的属性和同一方法在不同的对象象内部，只对外提供公方法，实现代码重用中具有不同的行为共接口方法和构造函数方法是Java程序中的一段可重用代码，用于执行特定的操作Java中的方法可以有参数和返回值，可以被其他方法调用方法重载是指在同一个类中定义多个同名方法，但参数列表不同构造函数是一种特殊的方法，用于创建对象，构造函数的名字必须与类名相同，没有返回值this关键字用于引用当前对象，可以用于访问对象的属性和方法例如，可以定义一个add方法，用于计算两个数的和，可以定义多个add方法，参数类型不同，实现不同类型的加法运算可以使用构造函数初始化对象的属性，可以使用this关键字访问对象的属性和方法方法重载构造函数关键字this在同一个类中定义多个同名方法，但参用于创建对象，名字与类名相同，没有用于引用当前对象，访问对象的属性和数列表不同返回值方法继承和接口继承是面向对象编程的重要特性，子类可以继承父类的属性和方法，从而实现代码重用Java中的继承使用extends关键字实现，一个类只能继承一个父类接口是一种特殊的类，它只包含抽象方法和常量，用于定义一组规范Java中的接口使用interface关键字定义，一个类可以实现多个接口继承和接口可以帮助你设计更灵活和可扩展的Java程序例如，可以定义一个Animal类，包括name和age属性，以及eat和sleep方法然后可以定义Dog类和Cat类，继承Animal类，并重写eat方法，实现不同的动物吃不同的食物可以定义一个Flyable接口，包括fly方法，然后让Bird类实现Flyable接口，实现鸟类飞行功能继承的实现接口的定义和使用12使用extends关键字实现继承，一个类只能继承一个父类使用interface关键字定义接口，一个类可以实现多个接口异常处理异常是指程序在运行过程中遇到的错误，Java提供了异常处理机制，用于捕获和处理异常，从而保证程序的稳定性和可靠性Java中的异常分为checked exception和unchecked exception，checked exception需要在代码中显式捕获和处理，unchecked exception可以不处理try-catch块用于捕获和处理异常，finally块用于执行无论是否发生异常都需要执行的代码可以自定义异常，用于表示特定的错误情况例如，可以使用try-catch块捕获文件读取异常，可以使用finally块关闭文件流，可以自定义一个InvalidAgeException，用于表示年龄无效的错误块try-catch1捕获和处理异常块finally2执行无论是否发生异常都需要执行的代码自定义异常3表示特定的错误情况集合框架JavaJava集合框架提供了一组接口和类，用于存储和操作数据Java集合框架包括List、Set和Map接口，以及ArrayList、HashSet和HashMap等实现类List接口用于存储有序的、可重复的数据，Set接口用于存储无序的、不可重复的数据，Map接口用于存储键值对数据ArrayList是一种常用的List实现类，HashMap是一种常用的Map实现类掌握Java集合框架可以帮助你更方便地存储和操作数据例如，可以使用ArrayList存储学生的姓名，可以使用HashSet存储用户的ID，可以使用HashMap存储用户的姓名和密码接口List存储有序的、可重复的数据，如ArrayList接口Set存储无序的、不可重复的数据，如HashSet接口Map存储键值对数据，如HashMap泛型编程泛型是一种编程技术，允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，从而实现代码的类型安全和重用Java中的泛型使用尖括号表示，可以定义泛型类、泛型接口和泛型方法类型擦除是指在编译时将泛型类型擦除为原始类型，从而保证与旧版本的Java兼容掌握泛型编程可以帮助你编写更类型安全和可重用的Java代码例如，可以定义一个List，用于存储字符串类型的列表，可以定义一个Map，用于存储字符串类型的键和整数类型的值可以使用泛型方法实现不同类型的排序算法泛型类泛型方法类型擦除在类定义中使用类型参数在方法定义中使用类型参数编译时将泛型类型擦除为原始类型文件操作I/O文件I/O操作用于读取和写入文件，Java提供了FileInputStream和FileOutputStream类用于读取和写入二进制文件，提供了FileReader和FileWriter类用于读取和写入文本文件可以使用BufferedReader和BufferedWriter类提高文件I/O的效率序列化是指将对象转换为字节流的过程，反序列化是指将字节流转换为对象的过程掌握文件I/O操作可以帮助你处理各种文件数据例如，可以使用FileInputStream读取图片文件，可以使用FileWriter写入文本文件，可以使用序列化将对象保存到文件中，可以使用反序列化从文件中读取对象文件写入21文件读取序列化3多线程编程多线程是指在一个程序中同时运行多个线程，Java提供了多线程编程的支持，可以创建和管理线程，实现并发执行线程的创建可以通过继承Thread类或实现Runnable接口实现，线程的管理包括线程的启动、停止、挂起和恢复等同步是指多个线程访问共享资源时，保证数据的一致性和完整性可以使用synchronized关键字和Lock接口实现线程同步掌握多线程编程可以提高程序的性能和响应速度例如，可以使用多线程下载多个文件，可以使用多线程处理用户的请求，可以使用synchronized关键字保证多个线程访问共享变量时的线程安全线程的创建和管理同步和线程安全继承Thread类或实现Runnable接口，启动、停止、挂起和恢复使用synchronized关键字和Lock接口实现线程同步，保证数据线程一致性编程Java GUIGUI（Graphical UserInterface）是指图形用户界面，Java提供了Swing和JavaFX等GUI库，用于创建图形用户界面程序Swing是一种轻量级的GUI库，提供了丰富的组件，如JButton、JTextField和JTable等事件处理是指程序对用户操作的响应，Swing使用事件监听器机制处理事件掌握Java GUI编程可以帮助你创建各种图形用户界面程序例如，可以使用Swing创建一个计算器程序，可以使用Swing创建一个文本编辑器程序，可以使用事件监听器处理按钮点击事件和文本框输入事件组件1SwingJButton、JTextField、JTable等常用组件事件处理2事件监听器机制处理用户操作数据库连接（）JDBCJDBC（Java DatabaseConnectivity）是指Java数据库连接，Java提供了JDBC API，用于连接和操作数据库要连接数据库，首先需要加载JDBC驱动，然后创建Connection对象，prepareStatement对象，通过prepareStatement对象执行SQL查询和更新操作可以使用ResultSet对象获取查询结果掌握JDBC可以帮助你访问和操作各种数据库例如，可以使用JDBC连接MySQL数据库，可以使用JDBC执行SELECT语句查询用户信息，可以使用JDBC执行INSERT语句插入新的用户数据驱动JDBC加载数据库的JDBC驱动查询和更新SQL使用prepareStatement对象执行SQL语句基础Java WebJava Web是指使用Java技术开发Web应用，Java提供了Servlet和JSP等Web技术，用于创建动态Web页面Servlet是一种Java类，用于处理HTTP请求，JSP是一种特殊的Servlet，用于生成动态HTML页面Web容器是一种运行Servlet和JSP的环境，常用的Web容器包括Tomcat和Jetty掌握JavaWeb基础可以帮助你开发各种Web应用例如，可以使用Servlet处理用户的登录请求，可以使用JSP生成动态的用户信息页面，可以使用Tomcat部署和运行Web应用容器Servlet JSPWeb处理HTTP请求的Java生成动态HTML页面的运行Servlet和JSP的环类特殊Servlet境框架简介SpringSpring是一个开源的Java应用框架，提供了依赖注入（DI）和面向切面编程（AOP）等功能依赖注入是指将对象之间的依赖关系通过配置文件或注解注入，从而降低代码的耦合性面向切面编程是指将横切关注点（如日志、安全和事务）从业务逻辑中分离出来，从而提高代码的可维护性Spring框架提供了丰富的功能模块，如SpringMVC、Spring Data和Spring Security等掌握Spring框架可以帮助你开发更模块化、可维护和可扩展的Java应用例如，可以使用Spring DI注入对象的依赖关系，可以使用Spring AOP实现日志记录和安全控制，可以使用Spring MVC开发Web应用依赖注入1降低代码耦合性编程2AOP分离横切关注点，提高代码可维护性服务RESTful WebREST（Representational StateTransfer）是一种Web服务架构风格，它使用HTTP协议的GET、POST、PUT和DELETE等方法对资源进行操作RESTful Web服务遵循REST原则，具有简单、易用和可扩展等特点Spring Boot是一个快速构建Spring应用的框架，可以使用Spring Boot构建RESTfulAPI掌握RESTful Web服务可以帮助你开发各种Web API例如，可以使用Spring Boot创建一个RESTful API，用于获取用户信息、创建用户和更新用户等操作，可以使用HTTP的GET方法获取用户信息，可以使用POST方法创建用户，可以使用PUT方法更新用户信息Spring Boot21原则REST构建RESTful API3单元测试Java单元测试是指对程序中的最小单元（如方法和类）进行测试，Java提供了JUnit等单元测试框架，用于编写和运行测试用例测试用例用于验证代码的正确性和可靠性编写良好的测试用例可以帮助你发现代码中的错误，提高代码质量掌握Java单元测试可以帮助你编写更健壮和可靠的Java程序例如，可以使用JUnit测试add方法的正确性，可以使用JUnit测试文件读取方法的异常处理，可以使用Mockito模拟对象的行为，进行更复杂的测试框架测试用例编写JUnit编写和运行测试用例验证代码的正确性和可靠性设计模式设计模式是指在软件设计中经常使用的、经过验证的解决方案Java中常用的设计模式包括单例模式、工厂模式和观察者模式等单例模式用于保证一个类只有一个实例，工厂模式用于创建对象，观察者模式用于实现对象之间的依赖关系掌握设计模式可以帮助你编写更可维护、可扩展和可重用的Java代码例如，可以使用单例模式管理数据库连接，可以使用工厂模式创建不同类型的对象，可以使用观察者模式实现事件驱动的程序单例模式工厂模式保证一个类只有一个实例用于创建对象观察者模式实现对象之间的依赖关系性能优化JavaJava性能优化是指提高Java程序的性能，使其运行更快、更高效Java性能优化包括JVM调优和代码优化技巧JVM调优是指调整JVM的参数，如堆大小、垃圾回收器和线程池大小等，从而提高JVM的性能代码优化技巧包括减少对象创建、避免使用字符串连接、使用缓存和使用并发等掌握Java性能优化可以帮助你编写更高效的Java程序例如，可以使用JVM调优提高Web应用的响应速度，可以使用缓存减少数据库查询次数，可以使用并发提高图像处理的速度调优代码优化JVM调整JVM参数，提高JVM性能减少对象创建、避免字符串连接、使用缓存和并发函数式编程函数式编程是一种编程范式，它将计算视为函数的求值，避免使用可变状态和副作用Java8引入了Lambda表达式和Stream API，使得Java可以支持函数式编程Lambda表达式是一种匿名函数，可以作为参数传递给方法Stream API提供了一种处理集合数据的方式，可以使用Stream API进行过滤、映射、排序和聚合等操作掌握函数式编程可以帮助你编写更简洁、可读性更强的Java代码例如，可以使用Lambda表达式简化事件监听器的编写，可以使用Stream API过滤出大于18岁的用户，可以使用Stream API计算用户的平均年龄表达式Lambda StreamAPI匿名函数，可以作为参数传递给方法处理集合数据，进行过滤、映射、排序和聚合等操作新特性Java9+Java9及以后的版本引入了许多新特性，如模块系统、var关键字和Switch表达式等模块系统用于将代码组织成模块，从而提高代码的可维护性和安全性var关键字用于自动推断变量类型，从而简化代码的编写Switch表达式用于简化switch语句的编写掌握Java9+新特性可以帮助你编写更现代化、更高效的Java代码例如，可以使用模块系统将代码组织成模块，可以使用var关键字声明变量，可以使用Switch表达式简化switch语句的编写模块系统关键字12var代码组织成模块，提高可维护自动推断变量类型，简化代码性和安全性编写表达式3Switch简化switch语句的编写并发编程高级主题并发编程是Java编程中的一个重要主题，高级主题包括线程池和并发集合等线程池用于管理线程的创建和销毁，可以提高程序的性能和稳定性并发集合是指线程安全的集合，可以在多线程环境下安全地访问和操作数据掌握并发编程高级主题可以帮助你编写更高效、更稳定的Java并发程序例如，可以使用线程池处理用户的请求，可以使用ConcurrentHashMap存储用户的会话信息，可以使用BlockingQueue实现生产者-消费者模式线程池并发集合管理线程的创建和销毁，提高性能和稳定性线程安全的集合，安全地访问和操作数据安全编程JavaJava安全编程是指编写安全的Java程序，防止恶意攻击和数据泄露Java安全编程包括加密和解密、安全编码实践等加密和解密用于保护数据的机密性，可以使用AES、DES和RSA等加密算法安全编码实践包括输入验证、输出编码和权限控制等掌握Java安全编程可以帮助你编写更安全的Java程序例如，可以使用AES加密用户的密码，可以使用输入验证防止SQL注入攻击，可以使用输出编码防止跨站脚本攻击，可以使用权限控制限制用户的访问权限加密和解密保护数据的机密性安全编码实践输入验证、输出编码和权限控制大数据处理大数据处理是指处理海量数据的技术，Java提供了Hadoop和Spark等大数据处理框架Hadoop是一个分布式存储和计算框架，可以存储和处理海量数据Spark是一个快速的、内存计算框架，可以进行大规模数据分析和机器学习可以使用Java API操作Hadoop和Spark掌握大数据处理可以帮助你处理各种大数据问题例如，可以使用Hadoop存储用户的行为数据，可以使用Spark分析用户的偏好，可以使用Spark进行推荐算法的开发基础1Hadoop分布式存储和计算框架2Spark withJava快速的、内存计算框架项目实践项目实践是指将所学知识应用于实际项目中，从而提高编程能力和解决问题的能力可以通过综合应用案例，如开发一个Web应用或一个大数据分析程序，来巩固所学知识代码审查是指对代码进行检查，发现代码中的错误和不规范之处，从而提高代码质量遵循代码审查和最佳实践可以帮助你编写更规范、可维护和可扩展的Java代码通过项目实践，你将能够更好地掌握Java编程技术，并为未来的职业发展做好准备综合应用案例代码审查开发Web应用或大数据分析程检查代码，发现错误和不规范之序处最佳实践遵循代码规范，编写可维护和可扩展的代码课程总结和职业发展本课程全面介绍了Java编程的基础知识和高级主题，包括Java语法、面向对象编程、常用框架、并发编程、性能优化和大数据处理等通过本课程的学习，你已经具备了Java开发的基本技能，可以独立完成小型Java项目Java开发者职业路径包括JavaWeb开发者、Java后端开发者、Java大数据开发者和Java移动开发者等可以继续学习Spring、MyBatis、Hadoop和Spark等框架和技术，提高自己的竞争力，并为未来的职业发展打下坚实的基础希望你在Java开发的道路上越走越远，取得更大的成就！开发者职业路径1JavaJava Web开发者、Java后端开发者、Java大数据开发者和Java移动开发者等继续学习资源2Spring、MyBatis、Hadoop和Spark等框架和技术。