JAVA清华大学教程连载（3） - JAVA

1.3 一切都是对象
　
　1.3.1 面向过程

　　面向对象的第一个原则是把数据和对该数据的操作都封装在一个类中，在程序设计时要考虑多个对象及其相互间的关系。有些功能并不一定由一个程序段完全实现，可以让其它对象来实现，在本例中就由类Max完成求最大值的功能。而面向对象的另外一个好处是实现代码的重复使用，例如其它的程序中如果需要求最大值的功能，只需要通过类Max的对象就可以达到目的。但是如果象面向过程的代码段那样把求最大值的算法都实现在该代码段中，则无法复用。

　　早期的编程语言如FORTRAN、C基本上都是面向过程的语言，其编程的主要思路专注于算法的实现。例如下面是一个面向过程的求正整数最大值的程序：

　　int maxSoFar=0,price=1; 　　//最大值maxSoFar的初始值为0，price是输入的值
　　　　while(price>0){ 　　　　//循环输入price的值
　　　　if (price>maxSoFar)　　 //输入的值price大于最大值maxSoFar
　　　　maxSoFar=price; 　　　　//则maxSoFar的值为price的值
　　String input=JoptionPane.showInputDialog("Enter the next price")；
　　　　　　　　　　　　　　//继续输入price
　　　　price=Double.parseDouble(input); 　//把字符串input转换成整数price
　　　　}
　　System.out.println("The maximum is "+maxSoFar); //打印最大值maxSoFar
　　}

　　该程序段主要实现了求最大值的算法，但是，如果考虑用面向对象的编程，可以是另外一种方式：

　　Max max=new Max( ); 　　　　//max是类Max的一个对象
　　while(price>0){
　　　　　max.updateMax(price);　//对象max调用updateMax方法，更新最大值
　　　　　price=max.getPrice( ); //对象max调用getPrice获得下一个price的值
　　　　　}
　　System.out.println("The maximum is "+max.getMax( ));//对象max调用getMax方法获得最大值，并打印出来

1.3.2 面向对象

　纯粹的面向对象程序设计方法是这样的：

　　1．所有的东西都是对象。可以将对象想象成为一种新型变量，它保存着数据，而且还可以对自身数据进行操作。例如类Max中保留着数据的最大值，同时还有方法updateMax根据新加入的price值产生最新的最大值，还有getMax方法返回数据的最大值。

　　2．程序是一大堆对象的组合。通过消息传递，各对象知道自己应该做些什么。如果需要让对象做些事情，则须向该对象"发送一条消息"。具体来说，可以将消息想象成为一个调用请求，它调用的是从属于目标对象的一个方法。例如上面面向对象的程序段应该是属于某个类的，比如说是属于类Shopping，则Shopping中就包含了类Max的对象max，调用方法updateMax就相当于Shopping对象对max对象发出一条指令"updateMax"，要求对象max重新计算最大值。

　　3．每个对象都有自己的存储空间。可容纳其它对象，或者说通过封装现有的对象，可以产生新型对象。因此，尽管对象的概念非常简单，但是经过封装以后却可以在程序中达到任意高的复杂程度。

　　4．每个对象都属于某个类。根据语法，每个对象都是某个"类"的一个"实例"。一个类的最重要的的特征就是"能将什么消息发给它？"，也就是类本身有哪些操作。例如max是类Max的实例。

1.4 构建java程序

　1.4.1 第一个java application

　　java程序分为java application（java 应用程序）和java applet（java小应用程序）两种。下面让我们编写一个java应用程序，它能够利用来自java标准库的System对象的多种方法，打印出与当前运行的系统有关的资料。其中"//"代表一种注释方式，表示从这个符号开始到这行结束的所有内容都是注释。在每个程序文件的开头，如果这个文件的代码中用到了系统所提供的额外的类，就必须放置一个import语句。说它是额外的是指一个特殊的类库"java.lang"会自动导入到每个java文件。

　 //这是我们的第一个java application。
　import java.util.*; /*下面我们用到了Date和Properties这两个类，是属于java.util这个包的；*/
　　　　　　　　　　　　/*而System和Runtime这两个类，是属于java.lang这个包的。*/

　public class Property { //程序员给这个类取名为Property
　　public static void main(String args[]){ //main是类的主方法
　　System.out.println(new Date( )); //在命令行下面打印出日期
　　Properties p=System.getProperties( ); //获得系统的Properties对象p
　　p.list(System.out); //在命令行下打印出p中的各个系统变量的值
　　System.out.println("--- Memory Usage:"); /*打印一行字符串---Memory Usage*/
　　Runtime rt=Runtime.getRuntime( ); //获得系统的Runtime对象rt
　　System.out.println("Total Memory= "
　　　　　　　　　　+ rt.totalMemory( ) //打印总内存大小
　　　　　　　　　　+" Free Memory = "
　　　　　　　　　　+rt.freeMemory( )); //打印空闲内存大小
　　　　}
　　}　　

　　在java中，程序都是以类的方式组织的，java源文件都保存在以java为后缀的.java文件当中。每个可运行的程序都是一个类文件，或者称之为字节码文件，保存在.class文件中。而作为一个java application，类中必须包含主方法，程序的执行是从main方法开始的，方法头的格式是确定不变的：

　　　public static void main(String args[])

　　其中关键字public意味着方法可以由外部世界调用。main方法的参数是一个字符串数组args，虽然在本程序中没有用到，但是必须列出来。

　　程序的第一行非常有意思：

　　　　System.out.println(new Date());
　　
　　打印语句的参数是一个日期对象Date，而创建Date对象的目的就是把它的值发给println()语句。一旦这个语句执行完毕，Date对象就没用了，而后"无用内存回收器"会将其收回。

　　第二行中调用了System.getProperties( )。从帮助文档中可知，getProperties( )是System类的一个静态方法（static 方法），由于它是"静态"的，所以不必创建任何对象就可以调用该方法。在第三行，Properties对象有一个名为list( )的方法，它将自己的全部内容都发给一个PrintStream对象，该对象就是list()方法的参数。

　　第四行和第六行是典型的打印语句，其中第六行通过运算符"＋"的重载来连接多个字符串对象，在java中只有当"＋"运算符作用于字符串时在能够进行重载。但是让我们仔细观察下述语句：
　　　System.out.println("Total Memory= "
　　　　　　　　　　　+ rt.totalMemory( ) //打印总内存大小
　　　　　　　　　　　+" Free Memory = "
　　　　　　　　　　　+rt.freeMemory( )); //打印空闲内存大小

　　其中，totalMemory( )和freeMemory( )返回的是数值，并非String对象。如果将一个字符串与一个数值相加，结果会如何？在这种情况下，编译器会自动调用一个toString()方法，将该数值（int型或者float型）转换成字符串。经过这样处理以后，就可以用"＋"进行字符串连接了。

　　main()的第五行通过调用Runtime的getRuntime()方法创建了一个Runtime对象，该对象中包含了内存等信息。

1.4.2 java程序的编辑

　　java程序的编辑可以使用任何一种文本编辑器，例如UltraEdit、Notepad、Wordpad甚至word，然后只要把编辑好的文件存成.java文件。当然也可以用一些集成开发环境，例如Borland公司的JBuilder，IBM公司的Visualage for Java，此外还有cafe、kawa等其它集成开发环境。下面两幅图分别是用UltraEdit和JBuilder编辑Property.java文件的情况。

1.4.3 java程序的编译

　　Sun公司为全世界的java程序员提供了一个免费的java程序开发包（Java Develop Kit，简称JDK），其中包括了java编译器命令"javac"，以及java执行命令"java"，还有帮助文档生成器命令"javadoc"等等。所有这些命令都可以在命令行下运行，例如我们要编译上述java文件Property.java，如果是在windows中进行开发，就可以在"命令提示符"下进行编译，在命令行中敲入"javac Property.java"，如图所示：

1.4.4 java application的执行

　　当编译结束以后，在java源文件中的每一个类都会生成相应的 .class 文件，例如上图中就会生成一个Property.class文件，而java程序在执行时调用的是.class 文件。Java application的执行是在命令行下进行的，如果是在windows系统中，就可以"命令提示符"下敲入"java Propery"进行执行，该"java"命令会启动java虚拟机，并读入Property.class文件进行执行。如所示：

　　由于该程序的运行结果直接在命令行下进行输出，其结果如所示：

1.4.5 第一个java applet

　　java程序的另一种形式是java applet，applet没有main()方法，它必须嵌在超文本文件中，在浏览器中进行运行。下面这个程序将在浏览器中显示一行字符串。

　//这是我们的第一个java applet。
　import java.awt.Graphics; //在进行显示输出时，需要用到类Graphics的对象；
　import java.applet.Applet; //Applet类是所有的java applet的父类；

　public class HelloEducation extends Applet {
　　　　　　　　　　//程序员给这个类取名为HelloEducation
　　　　　　　　　　//所有的applet程序都是Applet类的子类
　　　public String s;
　　　public void init() { 　　　　　　　//
　　　　　s=new String("Welcome to Tongfang Education");
　　　　　　　　　　　　　　//生成一个字符串对象
　}
　public void paint(Graphics g){
　　　　　g.drawString(s,25,25);
　　　　　　　　　　　　　//在浏览器中坐标为（25，25）的位置显示字符串s
　　　}
　}　　

　　applet程序是从方法init( )开始执行的，在该方法中完成了对字符串s的初始化工作，而显示功能是在方法paint( )中执行的。paint( )方法是类Applet的一个成员方法，其参数是图形对象Graphics g，通过调用对象g的drawString( )方法就可以显示输出。

1.4.6 java applet的执行

　　java applet程序也是一个类，其编译方式与java application完全一样，HelloEducation.java程序经过编译以后就生成了HelloEducation.class文件。java applet的执行方式与java application完全不同，java applet程序必须嵌入到html文件中才能够执行，因此必须编写相应的html文件。下面为HelloEducaiton.html文件的内容：

　　然后可以通过JDK所提供的命令"appletviewer"，在命令行下面执行java applet程序。如果是在windows操作系统中，就可以在"命令提示符"下敲入"appletviewer HelloEducation.html"，如图所示。

　　此时系统会弹出另外一个窗口运行该applet程序，结果如图所示。

　　applet还可以采用另外一种方式运行，那就是直接在浏览器中打开HelloEducation.html程序，结果如图所示。在主流的浏览器如IE、Netscape中都包含有java虚拟机，负责解释执行java applet程序。