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Java 2 與 UML 物件導向程式設計範例教本

Java 2 與 UML 物件導向程式設計範例教本. 課程名稱： _____________ 指導教授： _____________. 本書特點. Thinking in Object 物件導向的思考： 使用大量圖例說明物件導向技術與觀念，以便幫助讀者建立物件導向思考模式，並且真正使用物件導向技術來建立應用程式。 UML 統一塑模語言： 使用免費的 UML 塑模工具 JUDE 來繪製 UML 圖形，以完整實例說明 UML 的物件導向分析與設計過程，讀者不只可以學習各種 UML 符號圖形，更能夠了解 UML 實際在物件導向分析和設計上所扮演的角色。

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Java 2 與 UML 物件導向程式設計範例教本

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  1. Java 2與UML物件導向程式設計範例教本 課程名稱：_____________ 指導教授：_____________

  2. 本書特點 • Thinking in Object物件導向的思考：使用大量圖例說明物件導向技術與觀念，以便幫助讀者建立物件導向思考模式，並且真正使用物件導向技術來建立應用程式。 • UML統一塑模語言：使用免費的UML塑模工具JUDE來繪製UML圖形，以完整實例說明UML的物件導向分析與設計過程，讀者不只可以學習各種UML符號圖形，更能夠了解UML實際在物件導向分析和設計上所扮演的角色。 • 整合Java與UML類別圖：所有程式範例都配合UML類別圖的符號和閞聯性，讀完本書看到UML類別圖，就知道如何撰寫Java的類別程式碼。

  3. Java整合開發環境-JCreator LE

  4. UML塑模工具-JUDE

  5. 如何閱讀本書-1 • 第一篇的內容屬於Java語言開發環境建立，說明如何在Windows作業系統安裝JDK和JCreator LE整合開發環境。筆者分別說明在「命令提示字元」和JCreator LE開發Java程式的步驟和JCreator LE整合開發環境的使用介面。 • 第二篇是Java語言的基礎，屬於傳統結構化程式語言的變數、運算子、流程式控制和程序與函數，再加上陣列和字串。Java初學者請詳細閱讀本篇，以便建立基本的Java程式設計能力，而且陣列將在第三篇用來實作類別關聯性。

  6. 如何閱讀本書-2 • 第三篇的第7~9章是物件導向分析與設計，說明物件導向觀念和如何建立物件導向應用程式，讀者可以使用第8章的UML塑模過程來逐步從問題分析建立出類別與物件。 • 第10~13章是物件導向程式設計，學習如何使用Java語言來實作第8章UML物件導向分析與設計的結果。筆者依序說明類別與物件、繼承、多形和介面的多重繼承，使用大量程式範例並輔以UML類別圖，輕鬆帶領讀者進入物件導向程式設計的天空。 • 第四篇是大型應用程式開發，詳細說明Java套件的觀念、集合物件、執行緒和Java Applet、AWT與委託事件處理。

  7. 目錄-I • 第一篇 Java開發環境 • 第1章： Java開發環境的建立 • 第2章： 建立Java應用程式 • 第二篇 Java語言的基礎 • 第3章： 變數、資料型態與運算子 • 第4章： 流程控制結構 • 第5章： 程序與函數的類別方法 • 第6章： 陣列與字串

  8. 目錄-II • 第三篇 Java物件導向程式設計與UML • 第7章： 物件導向技術導論 • 第8章： UML的物件導向設計與分析 • 第9章： UML統一塑模語言 • 第10章： 類別與物件 –封裝 • 第11章： 繼承與多重繼承 - 類別架構 • 第12章： 組成、聚合關係與抽象類別 • 第13章： 過載與多形 –名稱再用

  9. 目錄-III • 第四篇 Java應用程式開發 • 第14章： 套件 - 開發大型應用程式 • 第15章： 集合物件 - 實作類別關聯性 • 第16章： Java的例外與檔案處理 • 第17章： Java的執行緒 • 第18章： Java Applet、AWT套件 與委託事件處理 • 附錄A：Math數學類別與字串方法 • 附錄B：UML類別圖與Java程式碼 • 附錄C：UML塑模工具JUDE的使用

  10. 第1章 Java開發環境的建立 • 1-1 程式語言與Java的基礎 • 1-2 Java應用程式開發環境的建立 • 1-3 JCreator LE整合開發環境的安裝

  11. 1-1 程式語言與Java的基礎 • 1-1-1 程式與軟體 • 1-1-2 Java平台 • 1-1-3 Java程式語言的特點

  12. 1-1 程式語言與Java的基礎 • 「程式語言」（Programming Languages）如同我們溝通的語言一般，它是人類告訴電腦如何執行的一種語言，也就是人類與電腦之間溝通的語言。以技術角度來說，程式語言是一種將執行指令傳達給電腦的標準通訊技術。 • 「程式」（Programs）是使用指定程式語言所撰寫沒有混淆文字、數字和鍵盤符號所組成的特殊符號，這些符號組合成指令和敘述，再進一步編寫成程式碼，程式碼可以告訴電腦解決指定問題的步驟。

  13. 1-1-1 程式與軟體-什麼是程式 • 程式如同一個轉換器，當從電腦鍵盤或滑鼠取得輸入資料後，執行程式就可以將資料轉換成有用的資訊，輸出結果可能是在螢幕顯示或列表機印出，電腦只是依照程式的指令將輸入資料進行轉換，以產生所需的輸出結果。

  14. 1-1-1 程式與軟體-軟體與應用程式 • 「軟體」（Softwares）是一種電腦執行的應用程式，通常軟體是一個或多個程式的泛稱，或是一整套應用程式的總稱。「應用程式」（Applications）是一種處理指定工作的電腦程式，例如：數學分析、文書處理、試算表和程式語言開發工具等。

  15. 1-1-2 Java平台-說明 • 「Java」（爪哇）是一種高階程式語言，也是一種物件導向程式語言。類似C++語言的編譯式語言，不過並不完全相同，因為它是結合編譯和直譯優點的程式語言。 • 現在讓我們來看看Java程式語言的「平台」（Platform），平台是一種結合硬體和軟體的執行環境，簡單的說，電腦程式是在平台上執行。因為Java屬於一種與硬體無關和跨平台的程式語言，所以Java平台是一種軟體平台，主要是由JVM和Java API兩個元件所組成。

  16. 1-1-2 Java平台-JVM(說明) • Java編譯程式可以將Java原始程式碼編譯成位元組碼（Bytecode）。位元組碼是一種虛擬的機器語言，這台電腦稱為JVM（Java Virtual Machine）。換句話說，在作業系統需要安裝JVM直譯程式，才能夠直譯和執行位元組碼。 • Java原始程式碼（副檔名.java）在編譯成位元組碼（副檔名.class）後，就可以在Windows、UNIX或Machintosh的Mac OS作業系統上執行。

  17. 1-1-2 Java平台-JVM(圖例) • 只需作業系統安裝JVM直譯程式，同一個位元組碼檔案，可以跨平台在不同作業系統上正確的執行。

  18. 1-1-2 Java平台-Java API • Java API（Java Application Programming Interface）是軟體元件的集合。也就是在C/C++語言所謂的函式庫，提供集合物件、GUI元件、檔案處理、資料庫存取和網路等相關的類別和介面，稱為「套件」（Packages），詳細的說明請參閱第14章。

  19. 1-1-3 Java程式語言的特點-1 • 分散式（Distributed） • Java語言最初的發展是一種網路程式語言，可以支援各種網路通訊協定，屬於一種分散式的程式語言，能夠建立主從架構的應用程式，輕鬆存取網路上其它主機的資源。

  20. 1-1-3 Java程式語言的特點-2 • 多執行緒（Multi-Threading） • Java語言支援多執行緒，在同一程式能夠建立多個執行的小程式，稱為「輕量行程」（Light Weight Process），以便執行不同的工作，並且支援同步功能，能夠避免「鎖死」（Deadlock）情況的發生。

  21. 1-1-3 Java程式語言的特點-3 • 垃圾收集（Garbage Collection） • 垃圾收集是指如何處理程式不再使用的記憶體空間，在C/C++語言需要自行處理記憶體的配置與釋放，當程式配置的記憶體不再使用時，程式需要提供程式碼釋放記憶體歸還給作業系統，如此作業系統才能夠再配置給其它的應用程式。 • Java語言擁有垃圾收集能力，程式設計者不用擔心記憶體配置的問題，因為在執行Java程式時，自動會將不再使用的記憶體歸還給作業系統。

  22. 1-1-3 Java程式語言的特點-4 • 例外處理（Exception Handling） • 電腦程式不可能沒有「小臭蟲」（Bugs），一些小錯誤可能只會產生錯誤的結果，但是有一些小錯誤可能導致嚴重的系統當機問題，傳統程式語言並沒有完善的例外處理，所以常常會出現一些不明的系統錯誤。 • Java語言的例外處理可以讓程式更加「強壯」（Robust），這算程式執行時遇到不尋常的情況，也不會造成程式的「崩潰」（Crashing）或整個系統當機的情況。

  23. 1-2 Java應用程式開發環境的建立 • 1-2-1 Java語言的開發環境 • 1-2-2 昇陽JDK的安裝 • 1-2-3 JDK的環境設定 • 1-2-4 安裝JDK說明文件 • 1-2-5 程式編輯與開發工具

  24. 1-2 Java應用程式開發環境的建立 • Java程式的開發環境需要安裝昇陽的JDK，然後配合Windows的記事本、編輯工具或整合開發環境來建立Java應用程式。 • 程式語言的「開發環境」（Development Environment）是一組工具程式用來建立、編譯和維護程式語言所建立的應用程式。

  25. 1-2-1 Java語言的開發環境-終端機模式的開發環境 • 對於傳統MS-DOS或UNIX、Linux系統的使用者，或稱為「終端機」（Terminals）模式，程式執行環境輸入資料和輸出資料都是「命令列模式」（Command-line Interface），即文字模式的鍵盤輸入或單純文字內容的輸出。 • 在終端機模式的開發環境只需安裝Sun的Java開發工具「Java Development Kit」（JDK），然後配合vi、edit或記事本等程式編輯程式碼，就可以開發Java應用程式。

  26. 1-2-1 Java語言的開發環境-整合開發環境(說明) • 目前高階程式語言大都擁有「整合開發環境」（Integrated Development Environment、簡稱IDE），在同一個應用程式就可以編輯、編譯、執行和除錯特定語言的應用程式。 • 目前巿面上有多套支援Windows作業系統的Java整合開發環境，只需配合JDK就可以在同一工具軟體編輯、編譯和除錯Java程式。

  27. 1-2-1 Java語言的開發環境-整合開發環境(種類1) • Sun Java Studio Standard：Sun昇陽公司的Java整合開發環境，它是以NetBeans應用程式平台為基礎建立的整合開發環境，其網址為：http://wwws.sun.com/software/sundev/jde/index.html。 • NetBeans IDE：NetBeans是一個開放原始碼計劃，屬於一個全功能的Java整合開發環境，其網址為：http://www.netbeans.org/。 • Borland JBuilder：Borland公司的Java整合開發環境，分成數個版本，Personal版可以免費下載，其網址：http://www.borland.com/

  28. 1-2-1 Java語言的開發環境-整合開發環境(種類2) • Gel：Gexperts公司的免費整合開發環境，這是由Gerald Nunn使用Delphi所開發支援中文使用介面的Java/JSP IDE，其網址為：http://www.gexperts.com/index.html。 • JCreator：Xinox軟體公司的JCreator整合開發環境，這是Windows作業系統使用C++語言所開發的應用程式，分為LE（Lite Edition）和Pro（Pro Edition）兩種版本，其網址：http://www.jcreator.com/。

  29. 1-2-2 昇陽JDK的安裝 • 雖然有些Java整合開發環境在安裝時就會安裝JDK，例如：Borland JBuilder，不過大部分整合開發環境需要自行安裝JDK。昇陽的JDK分成多種版本，本書使用的是J2SE（Java 2 Platform Standard Edition）。 • 在昇陽網站可以免費下載JDK，本書使用的版本是5.0 Update 2，其內部版本為1.5.0.02版，網址為：http://java.sun.com/j2se/。

  30. 1-2-3 JDK的環境設定-說明 • 在安裝好JDK後，如果使用整合開發環境，整合開發環境會自動搜尋JDK的安裝路徑，然後選擇使用的JDK版本。 • 對於在「命令提示字元」視窗編譯和執行Java程式，我們需要設定JDK的執行環境。 • JDK的環境設定是在Windows XP新增環境變數Path的搜尋路徑「C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_02\bin」，即JDK的安裝路徑。

  31. 1-2-3 JDK的環境設定-設定 • 在「編輯系統變數」對話方塊的【變數值】欄最後加上【;C:\Program Files\Java\jdk1.5.0_02\bin】，之前是「;」號，按3次【確定】鈕完成JDK的環境設定。

  32. 1-2-4 安裝JDK說明文件 • JDK Java Documents說明文件提供Java語言的特點、新增功能和API套件的詳細說明，在下載JDK時，我們可以一起下載JDK Document說明文件，1.5.0版的檔案名稱為【jdk-1_5_0-doc.zip】。 • JDK說明文件是ZIP格式的壓縮檔案，只需使用WinZIP等解壓縮工具，或是Java JDK內建的jar工具程式進行解壓縮，如下所示： C:\>jar xvf d:\jdk-1_5_0-doc.zip Enter

  33. 1-2-5 程式編輯與開發工具 • Java語言的程式碼檔案是ANSI標準的文字檔案，可以使用任何文字編輯器，例如：Windows記事本和WordPad等進行程式碼的編輯。

  34. 1-3 JCreator LE整合開發環境的安裝 • 1-3-1 安裝JCreator LE整合開發工具 • 1-3-2 啟動和設定JCreator LE整合開發工具

  35. 1-3 JCreator LE整合開發環境的安裝 • JCreator是Xinox軟體公司的產品，一套Windows環境功能強大的Java整合開發環境，提供專案管理、範本、類別瀏覽和除錯介面，能夠在整合環境中直接編輯、編譯和執行Java程式，分為：LE和Pro兩種版本。 • LE版本是免費軟體，和Pro版本的差異在一些進階功能和精靈工具。例如：Pro版擁有類別精靈、Interface介面精靈和Bean屬性編輯器等，Pro版本是一套共享軟體，可以免費下載試用30天。

  36. 1-3-1 安裝JCreator LE整合開發工具 • 當在作業系統安裝好JDK和JavaDocs說明文件後，我們就可以下載JCreator LE程式檔案進行安裝，其基本系統需求支援Windows 95/98/ME/XP/NT4或2000作業系統。 • JCreator LE是JCreator的簡化版本，目前版本是3.5版，因為使用C++語言開發，其執行效能比以Java語言開發的整合環境來的高。JCreator LE的下載網址：http://www.jcreator.com/。 • JCreator LE的下載檔案是ZIP格式的壓縮檔【jcrea350.zip】，請將它解壓縮到暫存目錄，就可以開始安裝JCreator LE。

  37. 1-3-2 啟動和設定JCreator LE整合開發工具-步驟一 • 第一步是將JCreator LE指定成.java、.jcp、.jcw、.jsp和.xml等檔案預設開啟的應用程式。

  38. 1-3-2 啟動和設定JCreator LE整合開發工具-步驟二 • 第二步JCreator LE將自動搜尋目前安裝JDK的路徑，以此例是JDK 1.5.0.02，如果作業系統同時安裝多種不同版本的JDK，請按【Browse】鈕選擇JDK路徑。

  39. 1-3-2 啟動和設定JCreator LE整合開發工具-步驟三 • 在第三步請按【Browse】鈕選擇JavaDocs安裝的路徑。

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