1.2 实验指导

1.2.1 常用Java编程环境

Java编程环境很多，可以是简单的文本编辑器类软件，比如TextPad；也可以是集成开发环境，比如NetBeans IDE、Eclipse、IntelliJ IDEA等。

1. Java SE Development Kit（简称JDK）

JDK是Java SE平台面下的Java开发工具包，如果要开发Java程序，则必须获得JDK。JDK包括了JRE（ Java运行时环境）以及开发过程中所需要的一些工具程序，常用JDK工具程序的功能见表 1－1。

2.简单的Java程序开发工具——TextPad

TextPad是Wintertree公司开发的文本编辑工具，可以编辑多种类型/格式的文件（如：文本文件、C /C++文件、Java文件、HTML文件），使用简单方便。可以在其中编辑Java源程序，且可以直接编译Java、运行Java Applet和Java Application，很适合初学者进行简单的编辑、编译和运行Java程序。TextPad 4.7.3 中文版的主界面如图 1－1 所示。

3.集成开发环境NetBeans IDE

NetBeans是Sun公司（已被Oracle公司收购）提供的开源软件开发集成环境（ IDE），可用于Java、C /C++、PHP等语言的开发，在进行图形用户界面的Java应用程序开发时尤为方便。使用前需要先下载并安装JDK和NetBeans。NetBeans IDE 8.2 的集成环境如图 1－2所示。

下面通过一个简单的“HelloWorld”Java应用程序，简要介绍NetBeans IDE的工作流程。

（1）新建项目

要创建IDE项目，请执行以下操作：

①启动NetBeans IDE。

②在IDE中，选择“文件”菜单中的“新建项目”（ Ctrl+ Shift+ N）菜单项，如图 1－3所示。

③在“新建项目”向导中，展开“Java”类别，选择“Java应用程序”，然后单击“下一步”，如图 1－4 所示。

④在向导的“名称和位置”页中，执行以下操作，如图 1－5 所示。

a.在“项目名称”字段中，键入： HelloWorldApp;

b.在“项目位置”字段，点“浏览”选择合适的保持位置，此处为D: \Java;

c.其余保留默认状态，无须改动信息。

⑤单击“完成”，项目被创建，在IDE中打开该项目，可以看到以下子窗格，如图 1－6 所示。

a.“项目”窗格：其中包含项目组件（包括源文件、代码所依赖的库等）的树视图；

b.“源”代码编辑器窗格：其中打开了一个名为HelloWorldApp的文件；

c.“导航”窗格：可以使用该窗口在选定类内部的元素之间快速导航；

d.“输出”窗格：列出编译错误或输出运行结果。

（2）向生成的源文件中添加代码

由于在“新建项目”向导中将“创建主类”复选框保留为选中状态，IDE已经创建了一个框架类。将“Hello World! ”消息添加到框架代码，方法是将以下行：

//TODO code application logic here

替换为以下行：

System. out. println(" Hello World! ")；

通过选择“文件”→“保存”来保存所做的更改。

（3）编译并运行程序

由于IDE提供了“在保存时编译”功能，不必手动编译项目即可在IDE中运行它。保存Java源文件时，IDE会自动编译它。

运行程序：选择菜单中的“运行”→“运行主项目”（ F6 ），或者单击工具类中的绿色箭头图标。本程序已正常运行的效果如图 1－7 所示。还可以从“项目”窗口中，右击需要运行的类文件，从快捷菜单中选择“运行文件”，这种方式适合逐个运行类文件看其效果。

如果存在编译错误，将在源代码编辑器的左旁注和右旁注中用红色图标标记出来。左旁注中的图标指示对应行的错误，右旁注中的图标显示文件中出现错误的所有区域，其中包括不可见的代码行中的错误。将鼠标悬停在错误标记上，可以查看有关该错误的描述。单击右旁注中的图标，可以跳至出现该错误的代码行。

（4）生成并部署应用程序（可选择）

编写并试运行应用程序后，选择“运行”菜单中的“清理并构建项目”（ Shift+ F11)，或者右击项目文件名，从快捷菜单选用“清理并构建”命令来生成应用程序以进行部署。

使用“清理并构建”命令时，IDE将执行以下任务：

·删除所有以前编译的文件以及其他生成输出；

·重新编译应用程序并生成包含编译后文件的JAR文件。

可以通过打开“文件”窗口并展开“HelloWorldApp”节点来查看生成输出，如图 1－8 所示。编译后的字节代码文件HelloWorldApp. class位于build /classes/helloworldapp子节点内。包含HelloWorldApp. class的可部署JAR文件位于dist节点内。

4.集成开发环境Eclipse

Eclipse是IBM公司提供的一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台，该平台由四部分组成——Eclipse Platform、JDT、CDT和PDE，其中JDT支持Java开发、CDT支持C开发、PDE用来支持插件开发，Eclipse Platform则是一个开放的可扩展IDE，提供了一个通用的开发平台。Eclipse的集成环境如图 1－9 所示。

5.集成开发环境IntelliJ IDEA

IntelliJ IDEA是JetBrains公司的产品，提倡智能编码，减少程序员的工作，尤其在智能代码助手、代码自动提示、重构、Java EE支持、各类版本工具（ git、svn等）、JUnit、CVS整合、代码分析、创新的GUI设计等方面颇具特色。IDEA的集成环境如图 1－10 所示。

1.2.2 Java程序文件的结构

Java采用面向对象的编程方式，源程序都是由若干书写形式互相独立的类组成的。根据程序运行环境的不同，Java程序可以划分为两大类：

（1） Java Application，即Java桌面应用程序，可以独立运行。

（2） Java Applet，即Java小程序，需要嵌入html网页中运行。

Java源程序是扩展名为. java的简单文本文件，Java源程序经由Java编译器javac. exe生成字节码文件； Java字节码是扩展名为. class的可解释执行的二进制文件，Java字节码文件由Java解释器java. exe解释执行。

1. Java Application程序的结构

（1） Java Application字符界面

字符界面的程序基本结构如下：

一个Java应用程序必须有一个类包含main()方法，main方法所在的类是应用程序的主类，也是应用程序运行时的入口。一个程序中有多个类时，主类可以是非public类，但运行时要调用主类名。

（2） Java Application图形界面

图形用户界面（ GraphicalUser Interface，简称GUI，又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。图形界面的Java应用程序可以通过各种组件响应用户操作，实现复杂的交互功能，是目前广泛采用的桌面应用程序界面。

图形界面的程序基本结构如下：

如果要用Swing组件设计图形界面，则需要在上面的框架中，增加一行代码：

import javax. swing. *；//加载javax. swing包中的类

同时将类声明改为：

public class类名extends JFrame //声明该类是继承于JFrame类的子类

其余结构相同。

2. Java Applet小程序的结构

Java Applet是用Java语言编写的一种不能单独运行但可嵌入在其他应用程序中的小程序。一般嵌入在HTML编写的Web页面中，可以通过＜ applet ＞标记把XXX. class嵌入到页面中，由Web浏览器内部包含的Java解释器来解释运行。

Java Applet程序需要在Web浏览器中运行，浏览器运行时自带窗口，所以Java Applet适合以图形化界面展示，其初始化代码一般写在Applet类的init()方法中，运行时自动执行。Applet程序不以main方法为主入口，所以无须包含main方法。

Java Applet的程序结构如下：

嵌入相应的HTML网页文件中的代码如下：

注：代码中的height = 400，width = 500 是设置Applet在网页上的显示区域大小，此数值仅供参考，可根据需要适当修改。

1.2.3 实验例题

本节共设计了 7 道例题，其中基础题 4 道、提高题 2、综合题 1 道，例题演示了如何用Java语言实现各种形式的文本输出、如何用基本的AWT组件进行简单的图形用户界面设计、如何显示图片、如何设置字体、如何设置颜色、如何响应简单的用户动作事件，并提供了一些常见的算法。

例题中应用了部分后续章节才学到的知识点，第一次实验时可先模仿练习使用，待学过后续章节再进一步消化吸收这些知识点。

【基础题】

【例1－1】 编写一个Java Application程序，用字符界面输出两句文字：“祝大家学习顺利!”“期待大家早成Java编程高手!”。

解： 操作步骤如下：

（1）打开TextPad

在文本编辑窗口输入一行代码：

public class JavaExample1_1

（2）保存Java源程序文件

执行“文件”菜单的“另存为”命令，输入文件名（本例为JavaExample1_1，建议从刚输入的代码中复制、粘贴类名，不容易出错），保存文件类型选择“Java(*. java) ”，如图 1－11所示。

注意： 源代码文件名必须与此处public类名完全一致，即JavaExample1_1，若字母大小写不一致，将无法通过编译。

保存为Java源程序文件后，编辑区将自动显示为Java语法敏感格式，关键字为蓝色，括号为红色，系统自带的API为深蓝色，如果拼写不正确则为黑色，以便于发现输入错误。

（3）在代码编辑窗口继续输入全部代码

本例程序清单如下：

每行代码输入完毕按回车键，系统会自动按Java编程规范缩进。此外，输入左大括号“{”回车后，系统会自动将随后输入的代码按规范的格式产生一次缩进，输入右大括号“}”时，系统还会自动与之前的“{”匹配对齐，使得源程序格式整齐规范。

注意： Java语言是区分字母大小写的，在输入上述程序时，注意字母大小写，特别是所有标点符号均需要采用英文输入法状态下的半角符号。

（4）编译和运行

首先从“工具”菜单中单击编译“Java”，如果有错误需要对代码进行修改。编译通过后，回到源程序编辑窗口，再单击“运行Java应用程序”，如图 1－12、图 1－13 和图 1－14 所示。

本程序运行结果如图 1－15 所示。

思考： 如何修改代码以实现图 1－16 所示的分行效果？

提示： 可以在字符中用换行符\n实现，也可以用println()方法实现换行。

【例1－2】 编写一个Java Application程序，在图形界面上分别用标签和文本框输出 2个成语：“勤能补拙”“水滴石穿”。

解： 操作步骤同例 1－1，保存时注意源文件名应为： JavaAppGraphics. java。

程序清单如下：

本程序运行结果如图 1－17 所示。

思考： 若改用两个标签或者两个文本框来显示以上文字，如何修改代码？

【例1－3】 编写一个Java Applet小程序，用图形界面输出两句文字：“如何快速成为Java高手？”“每天敲 100 行代码、坚持 100 天!^_^”。

解： 操作步骤与例 1－1 基本相同，保存时注意源文件名应为： JavaAppletShow.java，且最后一步选择：“运行Java Applet”，如图 1－18 所示。

程序清单如下：

本例运行结果如图 1－19 所示。

【例1－4】 编写一个Java Application字符界面程序，对输入的一个 3 位数，判断其是否为水仙花数。

解： 水仙花数是一个三位数，其各位数字的立方和等于这个数本身。程序中通过Scanner类的nextInt()方法获取输入的整数，通过while循环实现多次输入并判断。首先判断是否为结束标志 0，接着判断如果是一个三位数，则求出其百位、十位、个位上的数字i、j、k，再判断i、j、k的立方和是否等于该数n，如果是则输出该数是水仙花数，否则输出不是水仙花数。程序中用到了Math.pow(x，3)，这是Java中用来求某数x立方的API。

程序清单如下：

本例运行结果如图 1－20 所示。

【提高题】

【例1－5】 Java基本数据类型与流程控制结构的综合使用示例。

解： 本例源程序由 2 个类组成，包含main()方法的主类名为Example1_5，另外一个普通类名为Process，其中封装了 8 个方法，用不同算法分别实现了一些常用功能。在主类中创建了一个Process的对象p，通过p调用了每个方法。

程序清单如下：

本例运行时需要带参数，从TextPad的“工具”菜单中选择“运行……”命令，在对话框中填写如图 1－21 所示的信息，当类名后所给参数为 1 时，运行结果如图 1－22 所示，当所给参数为 5 时，运行结果如图 1－23 所示。

建议：根据程序清单中的代码，测试带不同参数（1 ～7 之间某一个数字）的运行情况，逐行分析输出结果，以加深对Java语法基础知识的理解。

【例1－6】 编写一个Java图形界面程序，实现多张图片的轮播。

解： 方法 1——用Applet小程序实现文本和图片的显示，并进行简单的用户动作事件响应。该类继承于Applet类，程序中用数组存储多张图片，单击“下一张”按钮，更换一张新图片；当显示至最后一张图片时，再单击按钮，则自动从第一张图片重新开始显示。

程序清单如下：

本例采用Applet小程序结构实现的运行结果如图 1－24 所示。

方法 2——用Application程序实现图片的显示并进行用户动作事件响应。该类继承于JFrame，与方法 1 不同的是没有用paint()方法绘图，而是直接改用标签组件JLabel来显示图片，并且设置了图片按给定的尺寸显示在标签上。此外，用本类的构造方法替代Applet的init()方法来实现图形界面的初始化，在main()方法中构造了该窗体对象。

本例采用Application程序结构实现的运行结果如图 1－25 所示。

方法 3——用JavaFX技术编程实现。JavaFX是开发富客户端的Java API，目的是为富客户端应用程序提供一个现代、高效、功能齐全的工具包，适用于基于Java的桌面、移动端和嵌入式系统开发。用JavaFX编写的图形界面程序要定义成Application类的子类，与前两种方法的程序结构有所不同，请注意其中差别。程序清单如下：

本例采用JavaFX技术实现的运行结果如图 1－26 所示。

【综合题】

【例1－7】 编写一个Java Application图形界面程序，实现以下功能：

（1）在文本框中输入一个数值，单击“求平方”按钮，则在文本域中输出该数的平方；

（2）在文本框中输入一行字符串，单击“统计”按钮，则对字符串中包含的数字、大写字母、小写字母及其他字符的个数进行统计，并在文本域中分行输出统计结果；

（3）在文本框中输入一行字符串，单击“排序”按钮，则对字符串按ASCII码升序排列并在文本域中输出。

解： 本例综合应用了Java语言基础的相关知识，如：用数组的长度属性chs.length作为循环上界；数据类型转换double x = Double. parseDouble （ s) ；字符串转换为字符数组s. toCharArray()； if单分支、for循环、if-else if-else多分支结构的嵌套；逻辑运算符＆＆；自增运算符++ ；换行符\n;增强for循环for(char c: chs)等。此外，提前用到了少量后续章节的知识，如：设置字体、设置颜色、用匿名类实现窗口上“X”按钮的关闭功能、判断事件源的两种方法、Arrays类的排序方法sort()等，供感兴趣的学习者参考练习。

程序清单如下：

本例运行后，在文本框输入数字，单击“求平方”，结果如图 1－27 所示。

若输入其他大小写混合字符，单击“统计”按钮，则在下方的文本域中输出分类统计结果，如图 1－28 所示。

单击“排序”按钮，则在下方的文本域中按照ASCII码顺序输出排序后的字符串，如图1－29 所示。

1.2.4 初学者编程时的常见问题

Java初学者，特别是有一定C语言或者VB编程基础的同学，容易将过去的编程习惯带入到Java编程中，造成一些编译错误。常见问题归纳如下：

① Java是大小写敏感的语言，不管是在文件名中还是在源程序中，都要注意字母的大小写问题。

②Java源程序保存时，文件名应该和源程序中的主类名一致，不可随意取名。避免出错的技巧是：保存时先复制类名，再粘贴，不要自己输入文件名。

③源程序中的标点符号都是英文的，如果在中文输入状态下输入了引号、逗号、分号等标点符号，则会引起编译错误。排查技巧：外观看起来比较“胖”的标点符号，十有八九是中文符号。

④除了类头、方法头、程序控制、判断等部分特殊语句外，Java每行语句以分号“;”结束。特别要小心的是：不要在for()、while()这行语句后面加分号“;”。

⑤ Java Applet和Java Application程序结构不完全相同，在一种结构中必需的代码内容，在另外一种结构中不一定需要，有些方法含义特殊，不能照抄。最容易被混淆的方法有:main()、init()、paint()，其用法请参阅前面的例题。此外，在运行Java程序时，很有可能因为没有正确区分Java Application和Java Applet的程序结构而导致运行错误。

⑥图形界面与字符界面的输入输出方式不同，尽量不要混用，比如：在图形界面中尽量不要出现System.out.println("")；因为用户一旦看到了图形用户界面，一般就不会再留意到DOS控制台的输出内容。

⑦在TextPad中调试Java程序时，如果看到报错，用鼠标双击报错内容，系统会自动跳到源程序中的对应位置。

⑧面对Java编译器报出的诸多错误时不要紧张，很可能是前面所说的第（1）（3）条引起的，将错误修改后重新编译程序，之前的错误可能就自动消失了。 /9lEqGrIxK9b0YDx1Yjoqg9bHKtHB5xVRhzilqaqepus3yxjiBpIrA9C41F2z0DK