Introduction to Java Programming

1. Introduction to Java Programming 講師:曾學文

2. Outline • Course Introduction • Java Introduction • Your First Cup of Java • Your Turn

3. Course Introduction • 上課時間 • 2008.06.30 ~ 2008.07.11 • 09:00 ~ 12:00 • 講師：曾學文 • E-mail: d92005@csie.ntu.edu.tw • 課程網頁 • http://www.csie.ntu.edu.tw/~d92005/course

4. Course Introduction • 課程適合對象 • 對於 Java 程式設計有興趣的初學者 • 課程目的 • 藉由基本 Java 程式設計概念開始，循序漸進地帶領學員進入 Java 程式設計的殿堂。課堂上將著重於基本程式設計觀念以及實作經驗，將藉由大量地練習範例中，讓學員清楚了解 Java 程式設計的方法。期許學員能於課程結束後，具有初步的程式撰寫能力，並且最重要的是具有自行進修進階程式設計技巧。 • 課程進度表 • 依照課程情況做動態調整

5. Course Introduction • 參考書目 • The Java Tutorial 3rd Edition http://java.sun.com/docs/books/tutorial • Java How to Program 4th Edition （Prentice Hall） • Thinking in Java, 3rd Edition http://www.mindview.net/Books/TIJ • Java 2 教學手冊 SDK 1.4版（Beginning Java 2 SDK 1.4 Edition），蔡明志、陳彥仲譯，碁峰出版

6. Course Introduction • 成績評量 • 上課情況（缺曠課、課堂實例練習） • 平均分數達 70 以上將給予結業證書 • 作業繳交情況 • 程式評分標準 • 完成程式基本項目且正確執行：80 分 • 完成進階項目或加強功能：每項酌予加分 • 嚴禁抄襲 • Questions?

7. The Origin of Java • Internet arises in around 1995. • Different computers run on different operating systems wish to communicate with each other more easily. • A new programming language which can run across different platforms is desired. • Java is developed and maintained by Sun Microsystem. • The first Java platform is released at 5/23/1995. • Java platforms are upgraded year by year. • Java 1.0 and 1.1 is called Java 1. • Java 1.2, 1.3, 1.4, and 1.5 is called Java 2.

8. Related Terms about Java • Java application • Standalone Java programs run on PC. • e.g., Borland JBuilder, Intellij IDEA are writen in Java. • Java Applet • Java programs embedded in the Web page. • The functionalities of Java Applet are restricted due to the security reasons. • Java script • Client-side script language running by browser. • Java Server Pages (JSP) • Server-side script language running on the web server.

9. Java Applications Java Applications JVM JVM Windows Linux Various Hardware Various Hardware Important Features of Java • Portability • Java programs are compiled into Java byte code instead of machine-dependent code. • The Java byte code is interpreted by Java Virtual Machine (JVM) upon execution.

10. Important Features of Java • Garbage Collection • You don’t need to address the problems of memory allocation and de-allocation. • The garbage collector in JVM is responsible for managing the memory usage. • Well-organized language structure • The core Java library is implemented based on the object-oriented design. • Some Java-specific features (e.g., interface) increase the reusability of your program.

11. Important Features of Java • Advanced built-in data structures and classes. • Vector, Hashtable, …, etc. • Union and find for set operations. • Object serialization. • Support of multi-thread programming and exception handling • Java provides synchronized block for managing multi-thread execution. • The programmers are forced to handle exception (e.g., I/O error) in the Java language.

12. 其它語言 Java 語言 Important Features of Java • 動態載入（Dynamic Loading） 當需要某個物件時，才將該物件載入。 這種特質，讓動態抽換物件變得可能。 程式開始執行後所有物件就一起載入。 一旦開始執行，就無法做出任何變更。

13. Important Features of Java • 何謂多工 (Multi-tasking) • 例如，撰寫網路程式，模擬程式。 • Java 利用 “執行緒” (Thread) 來實作多工 可將一個程式分成數份， 讓各部份能同時被執行。

14. Important Features of Java • 安全性 • Bytecode 的驗證 • Java編譯器是藉由產出與電腦架構無關的 Bytecode指令，以達到上述功能。 它們能輕易地在任何機器上解譯，並且動態地轉換成原生模式的機器碼。 • 傳遞名稱防護 • 只要有一個名稱在載入時發生和別處一樣的衝突，Class Loader將會載入本地端的版本，而拒絕載入遠端的版本 • 檔案存取的限制 • 瀏覽器不會讓Applet讀取不被用戶允許的文件系統 。 • 不使用指標 • Java與C/C++之間最大的不同點之一在於Java不用指標器 (Pointer)，能排除發生記憶體被蓋寫 (Overwriting Memory)和毀損資料 (Corrupting Data)之可能性

15. Java 位元碼 (Byte Code) Important Features of Java • 安全性 • 在 Java 中執行一個程式需經歷層層把關，而且活動範圍還會被侷限在特定空間。 很好！一切正常！但只准你在特定範圍活動。 別亂跑，我帶你到正確的記憶體位置。 有被竄改過嗎？

16. SERVER DESKTOP PDA’s & SMART-PHONES SMART- CARDS Java 2 Platforms • Java 2stands for the Java programs developed by jdk1.2 or by later version.

17. Java 2 Platforms • Java 2 Platform Standard Edition (J2SE) • Core Java Technology • Provide the compiling and execution environment to build the standard Java application. • Java 2 Platform Enterprise Edition (J2EE) • Provide a component-based approach to the design, development, assembly, and deployment of enterprise applications (e.g., JSP, Servlet, Java Beans). • Java 2 Platform Micro Edition (J2ME) • The core libraries are modified to meet the restricted requirements of embedded device.

18. A System Implemented in Java

19. Programming Tools • You can write a J2SE application with a text editor and the Java 2 Software Development Kit (SDK) • SDK provides the compiling and executing environment. • Latest version: J2SE 5.0 in http://java.sun.com/ • Java 2 Runtime Environment (JRE) provides only the executing environment. • Java Integrated Development Environment (IDE) • Borland JBuilder Enterprise 2006 • Intellij IDEA 5.0 • JCreator

20. Java 2 SDK Standard Edition v1.3

21. How to Learn A Programming Language as Quickly as Possible • Know how to declare variables and arrays. • Know how to write if-then-else. • Know how to write loops. • Know how many existing functions are available for this language. • Know how to debug.

22. Your First Cup of Java • A Checklist • The Java 2 SDK, Standard Edition • A text editor: UltraEdit, Vim • Steps • Create a source file • Compile the source file into a bytecode file • Run the program contained in the bytecode file

23. Java Program xxx.java Java Applications Compiler JVM Windows Java byte code xxx.class Various Hardware JVM interprets the byte code into machine-dependent code JVM How to write, compile and execute Java

24. /** * The HelloWorldApp Class implements an application that * displays “Hello World!” to the standard output. */ public class HelloWorldApp { public static void main ( String[] args ) { //Display “Hello World!” System.out.println("Hello World!"); } } 註解 程式進入點 主類別 Create a Source File • 用一般文字編輯器 • 存檔成 HelloWorldApp.java

25. Compile the source file into a bytecode file • 開始功能表 • 執行，打入 “cmd” 進入 Command Prompt 模式 • 選擇進入程式所在的資料夾

26. Compile the source file into a bytecode file • 編譯程式 • javac HelloWorldApp.java • 會產生一個叫做 HelloWorldApp.class的 bytecode file

27. Run the Program • 在相同資料夾下，輸入下面指令 • java HelloWorldApp

28. Error Explanations • 指令找不到或是 Class 找不到 • 【我的電腦】【內容】【進階】【環境變數】 • path 環境變數: D:\j2sdk1.4.2_08\bin • classpath 環境變數: .;D:\j2sdk1.4.2_08\jre\lib\ext\abc.jar (外掛 Library)

29. A Closer Look at HelloWorldApp • 程式註解 • 給程式設計師看的，compiler會跳過註解的部分，所以註解部分不會被執行。 • Java 語言支援三種不同的程式註解方式 • /* text */ • 多行註解 • /** documentation */ • 可利用 javadoc 工具將 /** */ 之間的文字抽出，直接作成說明文件 • // 文字 • 單行註解

30. /** * The HelloWorldApp class implements an application that * Displays “Hello World!” to the standard output */ public class HelloWorldApp { public static void main ( String[] args ) { System.out.println(“Hello World!”); // Print the string } } 主類別 A Closer Look at HelloWorldApp • Defining a Class • 藍色粗體字部份即為主類別(Class)。 • Java 程式至少要有一個類別，才能順利執行。 • 主類別名稱習慣上與檔名相同。 (若為 public ，則必須相同)

31. /** * The HelloWorldApp class implements an application that * displays “Hello World!” to the standard output */ public class HelloWorldApp { public static void main ( String[] args ) { System.out.println(“Hello World!”); // Print the string } } 進入點 A Closer Look at HelloWorldApp • 程式進入點 • 藍色粗體字部份即為進入點，為一個程式開始執行的地方。 • Java 的進入點名稱為 “main()” 函數

32. A Closer Look at HelloWorldApp public static void main (String[] args) { 程式碼寫在此處 } main:進入點的函數名稱。一定要取名為 “main” (String[] args):傳遞給 main 的參數。所有的宣告與名稱一定要如此寫。 void: main 的傳回值。void 代表不傳回任何值。 static:宣告 main 是一個靜態函數。可以讓整個 HelloWorld class 使用，而非只有 HelloWorld 的物件可以呼叫而已。 public:允許任何 class 呼叫這個 main method {}:將您想執行的程式填在此處。注意!! Java 每行程式後方都要以分號 “;” 分開。

33. System.out.println System 類別 out 變數 println 程序 A Closer Look at HelloWorldApp • 在螢幕上印字 System: java 提供的一個類別，其中定義了所有與標準輸出入的相關動作。 out: System 類別中的一個變數。其型態為 PrintStream 類別 println: PrintStream 類別內的一個程序，由於 out 變數本身指向一個 PrintStream 物件，所以我們得以透過 out 呼叫 println 程序。 範例：System.out.println(“We are”+ “studying”+ “Java!!”);

34. 程式寫作習慣 • 程式敘述 • ;　程式敘述結束符號 • 程式區塊 • 以 {} 符號包圍 • 習慣先括好後，再繼續往下寫 • 程式碼的縮排 • 擅用 Tab 鍵 • 方便找出錯誤

35. 跳脫字元 Escape Characters • \’：單引號 • \”：雙引號 • \\：反斜線 • \b：倒退一格 • \n：換行 • \t：tab 鍵 • 例：System.out.println(“A\tB\tC”); • 例：System.out.println(“\”Java\””);

36. Your Turn • Practice • Set up your programming environment. • Write a program showing the following messages • 1st line: Your Student Number, eg. JS2001 • 2nd line: Your Name, eg. 王大明 • 3rd line: “Hello everyone!”

37. Your Turn • 寫一隻 Java 程式在螢幕上顯示初以下圖形： • 試著使用 System.out.print() 加上跳脫字元 ***** ** ** ***** ** ** *****