Java语言程序设计

第四版前言

Java语言在计算机硬件发展与应用需求的推动下，不断引入新的特性，功能和性能都在不断完善和提高。作为Java语言的教材，本书随着语言自身的发展而不断完善和充实。本书的第1版、第2版和第3版，分别在2005年、2010年、2016年出版。本书第2版是“十一五”普通高等教育本科规划教材，第3版被列入“十二五”普通高等教育本科规划教材。第4版针对Java 的发展，加入了Java SE 9~Java SE 14增加的主要语言新技术，并补充了Java SE 5 ~ Java SE 8 中的注解(Annotation) 、trywithresources机制。另外，为了帮助读者更好地掌握书中的知识点，第4版增加了以上机指导为主要内容的实践篇。第4版在撰写思路上仍然沿袭了本书一贯的风格，注重Java语言核心知识点之间的内在联系，强调整体性、系统性、知识性与实用性。

全书分为3篇，即核心基础篇、应用技术篇以及实践篇。核心基础篇包含由数据处理、输入/输出、图形化用户界面等构成的Java语言基本功能。应用技术篇包含面向复杂应用的高级功能。书中将核心基础篇和应用技术篇的知识点与面向对象方法和Java语言独有特性有机地融合，建立了知识体系。实践篇包含针对重要知识点与综合练习的10个实训。本书内容结构如下所示。

核心基础篇应用技术篇

1. 绪论
2. 面向对象程序设计基本概念
3. Java语言基础
4. Java面向对象特性
5. Java高级特征
6. 异常处理
7. 输入/输出
8. 基于Swing的图形化用户界面
9. Applet程序设计
10. 线程
11. Java网络程序设计
12. JDBC技术
13. Java EE入门
14. Java编程规范
15. 功能驱动的Java程序设计方法

基本语言特征

数据类型和基本数据处理、数据输入/输出以及图形化用户界面面向对象特征面向对象程序设计的基本概念与思想、类与对象、继承与多态、抽象类与接口Java特有性质简单性与安全性机制、分布式、可移植性、多线程和动态性等应用支持功能

实践篇

实训1~8

基本

要求

实践篇

实训9~10

较高

要求

第4版具体修改如下：

（1） 在Java高级特征部分，增加了var局部变量类型推断内容。

var局部变量类型推断是Java SE 10中引入的重要语言特性。可以使用var标识符声明带有初始化的局部变量、增强for循环中的索引变量，以及传统for循环中的局部变量，从而使代码更简洁易读。

（2） 在Java语言基础部分，增加了switch语句扩展与switch表达式。

针对传统switch 存在的一些不方便的地方，在Java SE 12和Java SE 13中，对switch进行扩展，并引入了switch表达式，解决了传统switch语句存在的标签之间的控制流贯穿问题，调整了switch中各语句块的默认作用域，并能够利用switch表达多分支条件的表达式。这些扩展，使得switch语句用法更加灵活、方便。

（3） 在Java高级特征部分，增加了接口中的默认方法与静态方法。

在Java SE 8中，为了解决接口发布后的扩展问题，引入了一种有效的机制——默认方法（default method）。默认方法使人们可以向接口中增加新方法而对已存在的实现类不产生任何影响。另外，Java SE 8还允许在接口中定义静态方法(static method)。接口中的静态方法可以用来定义接口的通用功能。

（4） 在异常处理部分，增加了异常处理中的trywithresources语句。

Java SE 7在异常处理部分引入了trywithresources语句。它是一种try语句，可以确保在try catch语句结束时，自动关闭在 trycatch 语句块中使用的输入/输出等各种资源对象，使得异常处理更简便合理。

（5） 在Java高级特征部分，增加了注解（Annotation）。

注解是从Java SE 5开始引入的对程序代码的一种注释或标注机制。Java中，类、接口、方法、变量、参数等都可以被标注。注解是在代码中添加的可以被编译器、虚拟机或某些框架获取的信息，利用这些信息可以进行代码检查、生成帮助文档、支持代码部署配置等操作，对于代码安全性、代码文档建立等都具有重要意义。

（6） 第4版中的变化是增加了由上机指导构成的实践篇。

为了给读者在Java语言实践环节提供更好的支持，本书增加了包含上机指导的实践篇。上机指导分为10个部分，其中9个部分是针对书中重要章节和知识点的练习题目，另外一个部分是综合练习。除了综合练习部分，其他每个部分有2~3个练习题。书中给出了参考实现代码以及部分题目的难点提示。

本书配套资源丰富，包括教学大纲、教学课件、习题答案和程序源码。

资源下载提示

课件等资源： 扫描封底的“课件下载”二维码，在公众号“书圈”下载。

素材（源码）等资源： 扫描目录上方的二维码下载。

本书第4版的修订得到了多方帮助。感谢广大读者给予的意见和建议，感谢清华大学出版社的大力支持，还要感谢本人研究生的协助和亲人的关心。

在本书修订过程中，阅读了大量国内外文献资料以及Oracle的Java文档，努力使修订内容更科学合理，通俗易懂。由于Java技术涵盖面广并且发展迅速，本人水平有限，书中必有很多不足之处，欢迎广大读者批评指正。

郎波2020年8月

第3版前言

互联网与移动互联网应用发展迅猛。Java以其优良的可移植性、安全性、卓越的并行处理能力，以及健壮、健康的开源生态体系，已经成为网络应用开发的语言，并且成为非常流行的Android移动操作系统的开发语言。TIOBE 编程语言社区排行榜是编程语言流行趋势的一个指标，每月更新，在2015年11月的TIOBE排行榜上，Java超过了C成为当前流行和受欢迎的语言。因此，掌握和熟练使用Java语言，正逐渐成为计算机专业学生的一项必须具有的技能。

Java语言在计算机硬件发展与应用需求的推动下，不断引入新的特性，功能和性能都在不断完善和提高。作为Java语言的教材，本书需要随着语言自身的发展而不断完善和充实。本书第1版在2005年出版，出版后得到广大读者的好评，多次印刷并被多所高校选为教材。本书第2版在2010年出版，是“十一五”普通高等教育本科规划教材。本书第3版被列入“十二五”普通高等教育本科规划教材。第3版中，结合Java语言的发展，对原书的知识体系进行了扩展，纳入了Java 8的新功能，同时增强了实用性。撰写思路上仍然沿袭了本书一贯的风格，注重Java语言核心知识点之间的内在联系，强调整体性、系统性、知识性与实用性。

本书将程序设计语言的基本特征、面向对象方法与实现机制以及Java语言的独有特性这三方面的知识点有机地融合起来，建立Java语言的核心知识体系。Java基本语言特征包括数据类型和基本数据处理、数据输入/输出以及图形化用户界面。Java面向对象特征包括面向对象程序设计的基本概念与思想、类与对象、继承与多态、抽象类与接口。以Java面向对象特征为基础，本书突出Java特有的性质，包括与C  相比的简单性与安全性机制、分布式、可移植性、多线程和动态性等。全书共有15章，分为核心基础篇与应用技术篇。核心基础篇包括Java技术与Java语言概述、面向对象程序设计的基本概念、Java语言基础（包括运算符与表达式、程序流控制、数组）、Java面向对象特性、Java高级语言特性、异常处理、输入/输出、基于Swing的图形化用户界面构造方法、Applet概念与应用。应用技术篇包括多线程、网络编程、基于JDBC的数据库应用开发方法、Java EE技术介绍、Java编程规范以及Java程序的开发方法等。

第3版针对Java语言的发展，以及教材使用中教师和学生的反馈信息进行了修改。首先增加了Java语言的新技术与新机制，主要包括Java 8中重要的特性——Lambda表达式。另外，学习和掌握Java语言不等于具有Java应用开发能力，为了使初学者能够比较快地掌握Java应用的开发方法，提升应用程序的开发能力，本书在应用技术篇中增加了Java程序开发方法相关内容。具体修改如下：

（1） 在核心基础篇中，增加了关于Lambda表达式以及针对Java集合框架的并行化处理内容。

Lambda表达式是Java 8中引入的重要的语言特性。它的意义不仅仅在于解决原来匿名类存在的语法冗杂等问题，而是增强了Java并行处理能力，使Java和Python、Ruby、Scala、C#、C  等语言一样，能够在多核CPU硬件平台上更好地支持细粒度程序并行化。本书介绍了Lambda表达式的由来、Lambda 表达式的语法、Lambda表达式的类型以及变量作用域，以及基于Lambda表达式的集合并行处理方法。

Lambda表达式与匿名类的概念直接相关，因此，本书中增加了一个小节，对匿名类进行比较完整的介绍。

（2） 在应用技术篇中，增加了功能驱动的Java程序设计方法一章。

在学习并基本掌握Java语言之后，可以进行Java程序的设计与开发。但是初学者，面对系统的功能需求，对于要建立哪些类和对象，每种对象需要具有什么特性与行为，以及对象间如何交互，常常感到无从下手。为此，本书在分析面向对象程序设计方法的基础上，采用Rebecca WirfsBrock等人提出的职责驱动面向对象程序设计方法（ResponsibilityDriven Design）的思想，给出了功能驱动的Java程序设计方法。本书介绍了以类和对象构成的面向对象程序架构、功能驱动的系统级的架构设计以及类的设计方法。本章能够引导读者初步掌握Java程序的开发过程与一些实用方法，为他们进入大型复杂Java应用开发殿堂铺垫道路，奠定良好的基础。

本书第3版的修订得到了很多帮助。感谢广大读者给予的意见和建议，感谢清华大学出版社的大力支持，还要感谢学生和亲人的关心和支持。

在本书修订过程中，阅读了大量国外文献资料以及Oracle的Java教程，努力使修订内容科学合理，通俗易懂。由于Java技术涵盖面广并且发展迅速，本人水平有限，书中必有很多不足之处，欢迎广大读者批评指正。

郎波2016年3月

第2版前言

随着互联网技术的飞速发展，作为互联网应用重要使能技术的Java技术也在不断更新和扩展。Java语言是Java技术体系的基础，在应用开发需求的驱动下，在功能与性能设计上不断提高。作为Java语言的教材，本书也需要随着语言自身的发展而不断充实和完善。本书第1版在2005年出版，得到广大读者的好评，多次印刷并被多所高校选为教材。本书第2版是“十一五”普通高等教育本科规划教材。第2版中结合Java语言的发展，对原书的知识体系进行了扩展与适当调整，撰写思路上仍然注重Java语言核心知识点之间的内在联系，强调整体性、系统性与知识性，保证本书的先进性、科学性和实用性。

本书不仅介绍Java语言的语法机制，更重要的是深入系统地分析了Java语言机制的基本原理，注重知识点之间的内在联系与连贯性，从而层次清晰地展示了的Java语言知识体系，使读者能够对Java语言深入理解。全书共有14章，分为核心基础篇与应用技术篇。核心基础篇包括Java技术与Java语言概述、面向对象程序设计的基本概念、Java语言基础（包括运算符与表达式、程序流控制、数组）、Java面向对象特性、Java高级语言特性、异常处理、基于Swing的图形化用户界面构造方法、输入/输出、Applet概念与应用。应用技术篇包括多线程、网络编程、JDBC数据库连接、Java EE技术介绍以及Java编程规范等。

第2版针对Java语言的发展与应用现状进行了比较大的修改。首先根据Java技术的发展与应用现状，扩展与完善了本书的Java语言知识体系； 增加了Java语言的新技术与新机制，包括泛型、枚举类型等； 结合Java技术应用水平的变化，对原书中的某些知识点的论述进行了一定调整。具体修改如下。

（1） 在核心基础篇中，增加了泛型、枚举类型、自动装箱与拆箱等新的语言机制。

泛型是在JDK 1.5中引入的重要机制。本书中介绍了泛型的基本思想及其定义、泛型子类的概念、通配符、泛化方法以及泛型的实现原理，还结合泛型技术介绍了Java集合类。

本书论述了Java枚举类型的作用，给出了枚举类型的定义、枚举类型所包含的常用方法，以及枚举类型的使用方法。

本书还介绍了Java对基本类型数据处理中的自动装箱与拆箱机制，并在本书的相应章节增加了可变参数列表、静态成员引入、增强的for循环等内容。

（2） 增加了断言与Java NIO的介绍。

在异常处理部分，增加了断言机制的介绍。在输入/输出部分，考虑到目前开发高性能应用服务器等需要，增加了对Java NIO的介绍。

（3） 在图形化用户界面技术的论述中，突出了Swing技术。

随着Java应用水平的提高，AWT已经不是构造图形化用户界面（GUI）的主要工具，Swing技术成为主流。因此本书删减与压缩了原书中的AWT部分。在GUI的论述中，以Swing技术为主线，把AWT作为构造GUI的技术基础融入Swing技术的介绍中。

（4） Applet内容的调整。

根据Applet的实际应用情况，Applet的安全控制与外界通信等并不是基本常用技术，因此，本书对这些内容进行了删减，增加了利用Swing技术构建Applet图形化用户界面部分。

（5） 在应用技术篇中，增加了对JDBC与Java EE规范的介绍。

在Java SE 6中支持JDBC 4.0，本书增加了对JDBC 4.0新特性的介绍。在对Java EE的介绍中，采用的Java EE 6，增加了对Java EE 6中的新技术与API的论述。

此外，全书所有示例都使用JDK 1.6进行了修改与调试，都能够在JDK 1.6上正常运行。

在本书修订过程中，作者阅读了Sun发布的关于Java语言的各种规范与教程，也参考了国内外优秀的Java教材，努力优化本书的知识体系，加强知识点的透彻分析。由于Java技术发展很快，本人水平有限，书中难免有很多不足之处，欢迎广大读者批评指正。

郎波

2010年6月

第1版前言

Java语言虽然发展历史比较短，但却是优秀的面向对象编程语言。它以C/C  语言为基础，同时对C/C  语言进行了成功改造，在具有强大功能的同时，又具有突出的简单性、可移植性、安全性以及支持并发程序设计等优良特性，使Java语言成为基于Internet的网络应用开发的语言。

本书是一本Java语言的教材。与一般Java书籍不同的是，它不仅介绍Java语言的语法机制，更重要的是深入系统地分析了Java语言机制的基本原理，从而层次清晰地建立了Java语言的知识体系，使读者能够对Java语言深入理解。例如对面向对象特征从方法论到Java的支持机制都进行了系统论述，使读者能够对Java的面向对象特征融会贯通。在多线程、网络编程、JDBC技术的介绍中，首先介绍这些知识的相关理论基础，然后引入并分析Java中的实现机制，从而可以加深读者对于这些知识的理解。同时书中还介绍了多媒体、Applet的安全控制、Swing、网络、JDBC等应用开发技术。因此本书具有系统性、知识性、实用性的特点。目前学习Java语言的人很多。能够利用Java语言编写程序并不难，但针对实际问题充分、恰当利用Java各种特性，编写出高质量的Java程序却并不容易。本书的目标是帮助读者深入、细致、系统地学习Java语言，能够理解Java语言的精髓，掌握Java语言的基本应用技术，为编写优质Java程序奠定基础。

作者于1999年在北京航空航天大学计算机系首先开出了本科生与研究生Java语言及相关课程，至今每年都为北航本科生和研究生讲授，并曾在北京广播电视大学、北京航空航天大学软件学院等单位讲授该课程。本书是在

作者授课讲稿的基础上整理、扩充而成的。其中融入了多年授课过程中获取的学生的反馈信息，突出重点和难点。本书撰写过程中也吸取了Java技术的技术发展，在介绍Java语言的同时，对Java技术体系也进行了整体介绍，尤其对J2EE技术进行了概要讲解，为读者进一步学习高级Java技术做了铺垫。另外，书中为了配合知识的讲解提供了大量的程序实例，所有这些用例都是经过作者调试通过的。

全书共有15章，分为核心基础篇与应用技术篇。核心基础篇包括面向对象程序设计的基本概念、语言基础（包括运算符与表达式、程序流控制、数组）、Java面向对象特性、Java高级语言特性、异常处理、基于AWT的图形化用户界面、输入/输出、Applet概念与应用。应用技术篇包括多线程、Swing、网络编程、JDBC数据库连接、J2EE技术介绍等。具体内容如下所述。

（1） 第1篇： 核心基础篇。

核心基础篇系统介绍了Java语言的基本机制与语法元素。在第1章 “绪论”中，介绍Java技术的起源与发展、Java的特征以及Java技术体系的构

成。第2章“面向对象程序设计基本概念”，从面向对象基本概念入手，对面向对象数据抽象、封装、继承与多态等基本特征进行系统论述，并介绍对象的生命周期与面向对象的程序设计方法。第3章“Java语言基础”，对Java语言的基本语法成分进行介绍，包括标识符、数据类型、表达式、语句、程序流控制与数组等。第4章“Java面向对象特性”，在第2章面向对象程序设计基本概念的基础上，介绍Java语言中类和对象的含义与定义方式，并介绍Java中对OOP 3个关键特征的支持机制。第5章“Java高级特征”，在第4章Java面向对象特征的基础上，进一步介绍Java的高级面向对象特征，包括抽象类、接口（interface）、package、类及其成员的访问控制，以及类变量、类方法和初始化程序块、final关键字、内部类等。第6章“异常处理”，介绍Java的异常处理机制，包括异常的基本概念，如何进行异常处理以及自定义异常的实现方法。第7章“输入/输出”，对Java的I/O系统进行介绍，包括Java流式I/O、文件的随机读写、Java的文件管理以及对象I/O等。第8章“AWT及AWT事件处理”，介绍Java图形化用户界面GUI设计基础——AWT(Abstract Window Toolkit，抽象窗口工具集)的基本原理，包括利用AWT构建GUI的方法，以及AWT事件处理模型等。第9章“Applet基础与高级编程”，介绍Applet的基本概念、Applet的编写方法，并进一步介绍如何使用AWT组件构建Applet的图形化用户界面、Applet对多媒体的支持、Applet的安全控制等方法与技术。

（2） 第2篇： 应用技术篇。

应用技术篇介绍了Java语言在实际应用开发中的常用技术，并对J2EE技术进行了概要介绍，为读者进一步学习J2EE相关技术奠定基础。在第10章“线程”中，介绍了Java中多线程的概念与基本操作方法，以及线程的并发控制、线程同步等技术。第11章“Java网络程序设计”，简要介绍有关网络通信的基础知识以及Java对网络通信的支持，并重点介绍Java基于URL的3W资源访问技术，以及基于底层Socket的有连接和无连接的网络通信方法。第12章“基于Swing的GUI开发”，Swing是Java为开发GUI提供的更加实用的新技术。与AWT相比，Swing提供了更加丰富的组件，并且增加了很多新的特性与功能。本章比较详细地介绍基于Swing的GUI框架以及常用Swing组件的使用方法。第13章“JDBC技术”，JDBC是Java数据库应用开发中的一项核心技术。本章首先介绍JDBC的相关概念以及 JDBC API，重点介绍利用JDBC开发数据库应用的一般过程和方法。第14章“J2EE入门”，J2EE是以J2SE为基础的面向企业级应用开发的平台，是Java的高级技术。本章对J2EE技术体系进行概要介绍，包括J2EE的体系结构、重要概念术语以及J2EE应用的开发、装配与部署方法。第15章“Java编程规范”，总结了一些Java语言的编程规范，在读者开发Java应用时可以参考这些规范，编写良好的程序。

读者在学习本书的过程中，可以结合书中的例子与习题加强实际编程操作，以加深对Java语言核心原理与方法的理解。

本书的完成要感谢广大同学的关心和厚爱，感谢亲人的理解和支持，同时要感谢很多优秀Java语言书籍或文献的作者。由于时间紧迫、水平有限，书中难免有不少僻陋之处，欢迎广大读者批评指正。

作者

2004年9月

本书在介绍Java语言的同时，更注重Java语言的知识体系，系统性地分析了Java核心机制与基本原理。全书分为核心基础篇与应用技术篇。在核心基础篇中，论述了面向对象程序设计的基本概念、Java语言基础（包括运算符与表达式、程序流控制、数组）、Java面向对象特性、异常处理方法、基于Swing的图形化用户界面构造方法、输入/输出、Applet概念与应用。应用技术篇介绍了开发Java的高级应用技术，包括多线程、网络编程、JDBC数据库连接、J2EE技术、功能驱动的Java程序开发方法以及Java编程规范。书中还提供了大量实例。