Java语言是当今流行的面向对象编程语言之一, 它以其健壮性、安全性、可移植性等优点成为了程序员必备的技术。本书以典型项目讲述了面向对象程序设计的相关概念和使用方法。通过本书的学习, 学生不仅能够学习到基本的面向对象程序设计技术, 还能够掌握用Java语言开发软件项目的方法。
Java是SUN公司推出的跨平台程序开发语言，它具有简单、面向对象、分布式、健壮性、安全性、可移植性等特点，这使它在网络开发、网络应用中发挥着重要作用，并伴随因特网的广泛应用而得以迅速发展。
本书作为高职高专计算机应用专业的特色教材。它以培养读者应用能力为主线，严格按照教育部关于“加强职业教育、突出实践技能培养”的要求，依照Java程序设计学习应用的基本过程和规律，采用“以项目开发为主线，任务驱动”的写法贯穿全书，将Java开发的技术知识融入各个工作任务中，突出了“实践与理论紧密结合”的特点。随着项目开发任务的层层递进，再现了软件开发的工作过程，同时也体现了从普通程序员到Web程序员的职业能力的提升。
本书以学生在线系统开发项目为主线，共分为两大篇12个任务。*篇为项目开发前期准备，包括任务1～任务5，任务1和任务2介绍了Java开发环境的下载安装；任务3介绍了Java的基本特性及基本语法，包括Java语言概述、数据类型、运算符与表达式、流程控制语句及数组的使用；任务4、任务5介绍了Java面向对象技术及异常类处理机制。
第二篇为学生在线系统的开发，包括任务6～任务12，通过一个完整的学生在线系统的开发，系统地介绍了图形用户界面设计中的事件、组件、布局、文件输入/输出以及线程等知识点。任务12介绍了用数据库存储数据的相关知识。在每个任务学习中，都是首先介绍学习目标，然后通过任务描述使读者在明确工作任务之后再去学习相关知识，在自测题中，读者可以完成对本章介绍的技术要点的测试。
通过本书的学习，读者不仅可以全面掌握Java的开发知识，而且更能体会到应用Java开发项目的基本思路及全局观念。
本书由汤春华、孙晓范担任主编，袁哲、王威、石春菊担任副主编。其中任务1与任务2由孙晓范编写，任务3与任务4由王威编写，任务5由汤春华、付海娟编写，任务6与任务7由石春菊编写，任务8～任务11由汤春华、高伟聪、乔寿合、牛群编写，任务12由袁哲编写。全书由汤春华与山东山大欧码软件股份有限公司开发部项目经理夏瑞芳负责审核。在本书编写的过程中得到了山东外事翻译职业学院各级领导和同事以及山东浪潮集团有限公司开发经理的大力支持和帮助，在此表示由衷的感谢。
由于编者水平有限，编写时间仓促，错误之处在所难免，敬请广大读者指正，欢迎提出宝贵意见。
编者2017年1月
*篇项目开发前期准备
任务1Java开发环境的安装配置31.1任务描述3
1.2相关知识3
1.2.1Java语言的产生和发展3
1.2.2Java语言的特点5
1.2.3Java工作机制7
1.3任务实施7
1.3.1下载安装JDK7
1.3.2环境变量配置10
自测题13
任务2Eclipse环境下系统功能需求分析与设计15
2.1任务描述15
2.2相关知识15
2.3任务实施17
2.3.1编写*个Java程序17
2.3.2项目需求分析与设计20
自测题22
任务3课程考试系统中学生成绩的处理23
3.1任务描述23
3.2成绩的评价23
3.3成绩的排序32
3.3.1相关知识32
3.3.2任务实施42Java程序设计项目开发教程目录自测题42
任务4课程考试系统中相关类的定义与使用44
4.1任务描述44
4.2相关知识44
4.2.1面向对象编程概述44
4.2.2类47
4.2.3对象48
4.2.4继承52
4.2.5抽象类和接口56
4.2.6包59
4.3任务实施60
自测题62
任务5捕获课程考试系统中的异常64
5.1任务描述64
5.2相关知识64
5.2.1异常类65
5.2.2异常的捕获和处理67
5.2.3异常的抛出69
5.2.4异常的声明70
5.2.5自定义异常类71
5.3任务实施72
自测题74
第二篇学生在线系统的开发
任务6设计用户登录界面796.1任务描述79
6.2相关知识79
6.2.1Java GUI概述79
6.2.2窗口与面板81
6.2.3常用的组件86
6.2.4布局管理器92
6.3任务实施99
自测题100
任务7处理用户登录事件102
7.1任务描述102
7.2相关知识102
7.2.1Java事件处理机制102
7.2.2动作事件104
7.2.3键盘事件106
7.2.4鼠标事件107
7.2.5窗口事件112
7.3任务实施114
自测题116
任务8用户注册功能的实现117
8.1任务描述117
8.2相关知识118
8.2.1单选按钮和复选框118
8.2.2组合框和列表框122
8.2.3盒式布局管理器125
8.3任务实施127
自测题131
任务9读写考试系统中的文件133
9.1任务描述133
9.2相关知识133
9.2.1输入/输出流134
9.2.2过滤流139
9.2.3数据流141
9.2.4文件操作类143
9.2.5文件的随机访问145
9.2.6标准输入/输出流146
9.2.7对象序列化148
9.3任务实施150
自测题158
任务10考试倒计时功能的实现160
10.1任务描述160
10.2相关知识160
10.2.1线程的创建161
10.2.2线程的管理165
10.3任务实施172
自测题174
任务11考试功能的实现178
11.1任务描述178
11.2相关知识180
11.2.1菜单180
11.2.2菜单的事件处理183
11.2.3工具栏185
11.2.4滚动面板187
11.3任务实施188
自测题200
任务12SQL Server 2008数据库的安装及使用201
12.1任务描述201
12.2相关知识201
12.2.1SQL Server 2008数据库的安装201
12.2.2SQL Server 2008数据库的配置209
12.2.3课程考试系统数据库及数据表的创建210
12.2.4数据的插入、删除、修改和查询214
12.2.5连接数据库222
12.2.6访问数据库233
12.3任务实施238
自测题240
参考文献242
任务1Java开发环境的安装配置任务1Java开发环境的安装配置
(接正文是42mm)学习目标
(1) 了解Java语言的发展历史。
(2) 理解Java的主要特点与实现机制。
(3) 熟悉JDK的安装及配置。
1.1任 务 描 述
本部分的主要学习任务是安装和配置Java开发环境，熟悉Java的机制及特点。
1.2相 关 知 识〖1〗1.2.1Java语言的产生和发展Java是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台的总称。用Java实现的HotJava浏览器（支持Java Applet）显示了Java的魅力: 跨平台，动态的Web、Internet计算。从此，Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展，常用的浏览器现在均支持Java Applet。
Java自1995年诞生，至今已经有15年的历史。Java名字的来源如下: Java是印度尼西亚爪哇岛的英文名称，因盛产咖啡而闻名。Java语言中的许多类库名称多与咖啡有关，JavaBeans(咖啡豆)、NetBeans(网络豆)以及ObjectBeans(对象豆)等。SUN和Java的标识也正是一杯正冒着热气的咖啡。
据James Gosling回忆，*初这个为电视机机顶盒所设计的语言在SUN公司内部一直被称为Green项目，这种新语言需要一个名字。Gosling注意到自己办公室外一棵茂密的橡树Oak，这是一种在硅谷很常见的树，所以他将这个新语言命名为Oak。但Oak是另外一个注册公司的名字，这个名字不可能再用了。
在命名征集会上，大家提出了很多名字。*后按大家的评选次序，将十几个名字排列成表，上报给商标律师。排在*位的是Silk(丝绸)，尽管大家都喜欢这个名字，但遭到James Gosling的坚决反对。排在第二位和第三位的都没有通过律师这一关。只有排在第四位的名字得到了所有人的认可和律师的通过，这个名字就是Java。
十多年来，Java就像爪哇咖啡一样誉满全球，成为实至名归的企业级应用平台的霸主。而Java语言也如同咖啡一般醇香动人。经过长时间的发展与伴随着互联网时代的来临，Java正扮演着越来越重要的角色。
1994年10月，HotJava和Java平台为公司高层进行演示。1994年，Java 1.0a版本已经可以提供下载，但是Java和HotJava浏览器的*次公开发布却是在1995年5月23日SUN World大会上进行的。SUN公司的科学指导约翰·盖吉正式宣告Java语言的诞生。这个发布是与网景公司的执行副总裁马克·安德森的惊人发布一起进行的，宣布网景将在其浏览器中包含对Java的支持。1996年1月，SUN公司成立了Java业务集团，专门开发Java技术。
Java发展历史如下：
1995年5月23日，Java语言诞生。
1996年1月，*个JDK.JDK 1.0诞生。
1996年4月，10个*主要的操作系统供应商声明将在其产品中嵌入Java技术。
1996年9月，约8.3万个网页应用了Java技术来制作。
1997年2月18日，JDK 1.1发布。
1997年4月2日，Java One会议召开，参与者1万多人，创当时全球同类会议规模的纪录。
1997年9月，Java Developer Connection社区成员超过10万。
1998年2月，JDK 1.1被下载超过200万次。
1998年12月8日，Java 2企业平台J2EE发布。
1999年6月，SUN公司发布Java的三个版本,即标准版、企业版和微型版。
2000年5月8日，JDK 1.3发布。
2000年5月29日，JDK 1.4发布。
2001年6月5日，NOKIA宣布，到2003年将出售1亿部支持Java的手机。
2001年9月24日，J2EE 1.3发布。
2002年2月26日，J2SE 1.4发布，自此Java的计算能力有了大幅提升。
2004年9月30日18:00，J2SE 1.5发布，成为Java语言发展史上的又一里程碑。为了表示该版本的重要性，J2SE 1.5更名为Java SE 5.0。
2005年6月，Java One大会召开，SUN公司公开Java SE 6.0。此时，Java的各种版本已经更名，以便取消其中的数字2: J2EE更名为Java EE，J2SE更名为Java SE，J2ME更名为Java ME。
2006年12月，SUN公司发布JRE 6.0。
2009年4月7日，Google App Engine开始支持Java。
2009年4月20日，甲骨文公司用74亿美元收购SUN公司，取得Java的版权。
2010年11月，由于甲骨文公司对于Java社区的不友善，因此Apache扬言将退出JCP。
2011年7月28日，甲骨文公司发布Java 7.0的正式版。
2014年3月19日，甲骨文公司发布Java 8.0的正式版。
*新版本如下：
2014年11月甲骨文公司发布了Java 9.0的新特性，比较重要的内容如下。
统一的JVM日志。
支持HTTP 2.0。
支持Unicode 7.0。
支持安全数据包传输（DTLS）。
支持Linux/AArch64。
1.2.2Java语言的特点
Java作为一种面向对象语言，具有自己鲜明的特点，包括简单性、面向对象、分布式、健壮性、结构中立、安全性、可移植性、解释性、高性能、多线程、动态性等特点。
1. 简单性
Java是一个精简的系统，无须强大的硬件环境便可以很好地运行。Java的风格和语法类似于C++，因此，C++程序员可以很快就能掌握Java编程技术。Java摒弃了C++中容易引发程序错误的地方，如多重继承、运算符重载、指针和内存管理等，Java语言具有支持多线程、自动垃圾收集和采用引用等特性。Java提供了丰富的类库，便于用户迅速掌握Java。
2. 面向对象
面向对象可以说是Java*基本的特性。Java语言的设计完全是面向对象的，它不支持类似C语言那样的面向过程的程序设计技术。所有的Java程序和Applet均是对象，Java支持静态和动态风格的代码继承及重用。
3. 分布式
Java包括一个支持HTTP和FTP等基于TCP/IP协议的子库。因此，Java应用程序可凭借URL打开并访问网络上的对象，就像访问本地文件一样简单方便。Java的分布性为在分布环境尤其是Internet下实现动态内容提供了技术途径。
4. 健壮性
Java是一种强类型语言，它在编译和运行时要进行大量的类型检查。类型检查帮助用户检查出许多开发早期出现的错误。Java自己操纵内存，减少了内存出错的可能性。Java的数组并非采用指针实现，从而避免了数组越界的可能。Java通过自动垃圾收集器避免了许多由于内存管理而造成的错误。Java在程序中由于不采用指针来访问内存单元，从而也避免了许多错误发生的可能。
5. 结构中立
作为一种网络语言，Java编译器将Java源程序编译成一种与体系结构无关的中间文件格式。只要是Java运行系统的机器都能执行这种中间代码，从而使同一版本的应用程序可以运行在不同的平台上。
6. 安全性
作为网络语言，安全是非常重要的。Java的安全性可从两个方面得到保证： 一方面，在Java语言里，像指针和释放内存等C++功能被删除，避免了非法的内存操作；另一方面，当Java用来创建浏览器时，语言功能和浏览器本身提供的功能结合起来，使它更安全。Java语言在机器上执行前，要经过很多次的测试。它经过代码校验，检查代码段的格式，检测指针操作、对象操作是否恰当以及试图改变一个对象的类型。另外，Java拥有多个层次的互锁保护措施，能有效地防止病毒的入侵和破坏行为的发生。
7. 可移植性
Java与体系结构无关的特性使Java应用程序可以在配备了Java解释器和运行环境的任何计算机系统上运行，这成为Java应用软件便于移植的良好基础。不仅如此，如果基本数据类型设计依赖于具体实现，那么也会为程序的移植带来很大不便。Java通过定义独立于平台的基本数据类型及其运算，使Java数据得以在任何硬件平台上保持一致，这也体现了Java语言的可移植性。另外，Java编译器本身就是用Java语言编写的，这说明Java本身具有较强的可移植性。同时Java语言的类库也具有可移植性。
8. 解释性
Java解释器(运行系统)能直接对Java字节码进行解释执行。链接程序通常比编译程序所需资源少。
9. 高性能
虽然Java是解释执行程序，但它具有非常高的性能。另外，Java可以在运行时直接将目标代码翻译成机器指令。
10. 多线程
线程有时也称小进程，是一个大进程中分出来的、小的独立运行的基本单位。Java提供的多线程功能使在一个程序里可同时执行多个小任务，即同时进行不同的操作或处理不同的事件。多线程带来的更大好处是具有更好的网上交互性能和实时控制性能，尤其是在实现多媒体功能方面。
11. 动态性
Java的动态特性是其面向对象设计方法的扩展。它允许程序动态地装入运行过程中所需要的类，而不影响使用这一类库的应用程序的执行，这是采用C++语言进行面向对象程序设计时所无法实现的。
1.2.3Java工作机制
大多数高级语言程序的运行，只需将程序编译或者解释为运行平台能理解的机器代码后即可执行程序。然而这种方式会带来程序的移植性出问题，机器代码对计算机处理器和操作系统会有一定的依赖性。
Java语言为了避免此类问题，将程序编译及运行工作机制调整，Java的程序需要经过两个过程才能被执行。首先，将Java源程序进行编译，并不直接将其编译为与平台相对应的原始机器语言，而是编译为与系统无关的字符码。 其次，再通过Java虚拟机（Java Virtual Machine,JVM）将编译生成的字节码在虚拟机上解释执行并生成相应的机器代码。如图1.1所示，所有的.class文件都在JVM上运行，再由各种对应的JVM去适应各种不同的操作系统，通过JVM实现在不同平台上的运行。
图1.1Java工作机制
1.3任 务 实 施〖1〗1.3.1下载安装JDKJava语言有两种开发环境: 一种是命令行方式的Java开发工具集（Java Developers Kits,JDK）;另一种是集成开发环境，如NetBeans、JBuilder、Eclipse、JCreator等。不同的开发环境所使用的方法及方便性会有所不同，但是无论在哪种开发环境下运行Java程序，都必须首先安装JDK。JDK是SUN公司对Java开发人员发布的免费软件开发工具包。
在Oracle公司的网站www.oracle.com可以下载JDK的*新版。JDK下载网址为http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html。如图1.2所示，单击下载界面中的*后一项Java Archive右侧的DOWNLOAD按钮，进入JDK早期版本下载页面，单击Java SE项下的Java SE 6下载按钮，进入早期版本列表页面，选择Java SE Development Kit 6u20，进入Java SE Development Kit 6u20安装文件下载页面，首先选择Accept License Agreement 单选按钮，然后单击Windows（32）操作系统的安装文件jdk.6u20.windows.i586.exe的下载按钮，下载安装文件jdk.6u20.windows.i586.exe。
图1.2JDK下载界面
下载完成后，运行安装文件。本书以jdk1.6.0_20版本为例，对安装过程进行说明。
(1) 双击jdk.6u20.windows.i586.exe，开始JDK的安装，进入安装协议条款界面，如图1.3所示，单击“接受”按钮。
图1.3安装JDK(2) 接着进入JDK安装选项，如图1.4所示，安装路径设置为d:\\java\\jdk1.6.0_20\\。若需要更改到其他路径，可直接输入新的路径，然后单击“确定”按钮。
图1.4选择安装路径
(3) 开始安装后，可以看到进度条完成的安装进度，如图1.5所示。
图1.5安装进度条
(4) JDK安装完成后弹出JRE安装界面,将安装路径设置为d:\\java\\jre6，如图1.6所示。
图1.6JRE安装界面
(5) 单击“完成”按钮，结束JDK的安装,如图1.7所示。
图1.7安装完成
Java运行环境（Java Runtime Environment，JRE）是运行Java程序所必需的环境的集合，包含JVM标准实现及Java核心类库，其包括两部分: Java Runtime Environment和Java Plug.in Runtime Environment。JRE是可以在其上运行、测试和传输应用程序的Java平台。JRE包括Java虚拟机、Java平台核心类和支持文件，但不包含编译器、调试器和其他工具。JRE需要辅助软件Java plug.in，以便在浏览器中运行Applet。如果要自行开发 Java软件，请下载JDK，在JDK中附带有JRE。注意，由于Microsoft对Java的支持不完全，请不要使用IE浏览器自带的虚拟机来运行 Applet，务必安装一个JRE或JDK。
图1.8“我的电脑”的快捷菜单1.3.2环境变量配置
(1) 在“我的电脑”上右击，选择“属性”，如图1.8所示。
(2) 选择“系统属性”面板上的“高级”选项卡，然后单击“环境变量”按钮，如图1.9所示。
图1.9“系统属性”对话框
(3) 在打开的“系统变量”列表中，查找变量名为JAVA_HOME的系统变量，如果没有出现，则单击“新建”按钮，在弹出的对话框中，“变量名”中填入JAVA_HOME，“变量值”中填入jdk的安装路径（本书为d:\\java\\jdk1.6.0_20），如图1.10所示。
图1.10配置JAVA_HOME
(4) 查找变量名为Path的环境变量，然后单击“编辑”按钮，在变量值的*后面加上;e:\\java\\jdk1.6.0_20\\bin，如图1.11所示。
图1.11配置Path
(5) 查找或者新建变量名为CLASSPATH的环境变量，如果系统变量中没有找到该环境变量名，则单击“新建”按钮，如图1.12所示，在“变量名”中填入CLASSPATH，在“变量值”中填入“E:\\java\\jdk1.6.0_20\\lib\\dt.jar;E:\\java\\jdk1.6.0_20\\lib\\tools.jar;”。
……
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