第二章　Java語言的處理流程與開發環境

Java語言的基本概念

一、Java語言的基本要素

程式中的註解行: 多行註解的指令為「/*…*/」。 單行的註解行指令,以雙斜線「//」作為註解行的開始,一直延伸到本行結束。另外還有一種註解指令,其用途是給 javadoc 使用,可以產生Java應用程式文件,其指令為「/**…*/」。

程式中的空白字元: 程式中的空白行(也就是行結束符號)、空白字元、水平跳位字元(tab)、換頁字元等都是「空白字元」。空白字元的功能與註解行一樣,不會影響程式編譯的結果,但是可以增加原始程式碼的可閱讀性。

二、Java程式語言的語彙: 識別字、關鍵字、文字、分隔子、運算子

識別字: 在程式裡所使用到的每一個變數、常數、方法、類別及物件等,這些都是程式語言的識別字。 Java的識別字必需符合下列規則。

• 識別字的第一個字元必須是以字母「大小寫英文字母A至Z」、錢字符號「$」或底線符號「_」；

• 識別字的其餘字元僅可由字母、數字、錢字符號「$」或底線符號「_」組合而成,不可包含空白；

• 識別字不可以是保留字；

• 識別字的長度沒有限制；

• 識別字區分大小寫,因此大寫、小寫視為不同的識別字。

方法名稱的習慣用法

方法名稱：習慣採用小寫字母,如 initial、start、run、display 等。

如果方法名稱包含一個以上的英文字,則後續字的第一個英文字母則使用大寫。例如:displayArray、showLinkedList、quickSort、mergeSort 等等。

關鍵字: 「關鍵字」也叫做「保留字(reserved word)」。它是用來定義語言的語法。不同的程式語言,所使用的關鍵字當然是不相同的。「關鍵字」會出現在程式指令的特定位置,不同的關鍵字各有其不同的功能。

Java 的關鍵字

文 字(1): 文字代表原始程式碼中的「原始(primitive)資料型態」、「字串 (String)型態」與「空字元 (null)」的值。「原始資料型態」包含「整數」、「浮點數」、「邏輯」與「字元」。數值文字簡單的說就是代表數值的文字,可以區分為「整數」與「浮點數」。

文 字(2): 整數的文字通常以十進位來表示。在一般的程式語言中,除了十進位的表示法之外,還提供八進位與十六進位的表示法。如果是使用八進位,只要在數字的開頭加一個0 就可以了。假如使用十六進位時,則要在數字的開頭加上0x 或是 0X。

不同進位的數字文字範例:

整數文字: 整數文字會依據數值的大小,而有不同的內部儲存方式。例如:宣告為 int 的整數變數,是以32位元儲存,因此其範圍是從-2,147,483,648到 2,147,483,647 如果您要處理的整數的數值資料超過前述範圍,則需要使用長整數的資料型態 long。

long是以 64位元儲存,範圍從-9223372036854775808(-2⁶³) 到 9223372036854775807(2⁶³-1) 為了要標示它是一個長整數,必須要在數值的尾巴加上l或L。

整數資料型態

浮點數: 另一種文字形式的數值為浮點數文字。所謂的浮點數是在整數的個位數右側有一小數點,小數點以右的數字表示小於1的數值。符點數在電腦內部的儲存,也分為32位元與64位元。前者為宣告為浮點數 float的變數值,後者則是雙倍精確度的double資料型態。其表示法都是依照IEEE的標準。

浮點數資料型態

Java語言的要素： 「字元」、「字串」與「邏輯」

字 元: 「字元」文字實際代表的是一個字元或者是一個逃脫字元所代表的字。前者通常使用單引號「」將文字括住。後者則是以倒斜線後面接此字元的代表字或字碼。所謂的代表字,像換行符號便是「n」。

逃脫字元所表示的控制符號

一些字元文字的例子: h 代表小寫英文字母h。 % 代表百分比符號。 \t 代表水平跳格字元。 \\ 代表倒斜線符號 。 \ 代表單引號。 \u2152 代表統一碼的字元。 \177 代表八進位的ASCII碼的字元。

字 串: 「字串」則是由零個或是一個以上的字元所組成。通常使用雙引號來括住字串。在字串當中可以使用逃脫字元或統一碼的字元來表示。

一些字串的範例: "\"" 代表只含雙引號的字串。 "" 代表空的字串。 "This is a string" 代表本句英文的字串。 "This ia a" + 代表由本行與下一行的兩個字串銜接而成的字串"two-line string" 。"Title\tName\t\n" 在字串中使用逃脫字元來控制游標。 "Java測試…" 在字串中使用中文字。 "Java\u7a0b\u5f0f…" 以統一碼來表示中文字,內容與上一列相同。

邏 輯: 邏輯的內容值只有兩種情況,一種是代表邏輯值為真(true),另一種情況則是代表邏輯值為偽(false)。在前面介紹關鍵字時,有特別提到代表邏輯的文字一樣不可以當做識別字。

Java語言的要素： 「分隔子」與「運算子」

分隔子: 分隔子在Java語言中所扮演的角色,是做為程式中元素與元素之間的區隔。例如:在運算式中我們可以使用成對的小括號,將要優先運算的式子括住。要表示複合程式區塊時,是用左右大括弧,將其中所包含的程式碼括住。另外,多數的程式指令結束,要使用分號來與其他的指令區隔。

Java語言所使用到的分隔子

運算子: 運算子多數是用來對變數或常數之間做運算。例如我們可以將代表數值的變數之間進行一般的 加、減、乘、除等數學運算。或者是比較兩數值之間的大小。或是將數值或字串指派給其他變數。

運算式(1): 運算式的主要成元包含運算子(Operator) 與運算元(Operand)。所謂運算子,指的是可以對運算元執行特定功能的特殊符號。

運算式(2): 運算子可以分成五類--指定(Assignment)運算子、算術(Arithmetic) 運算子、條件 (Conditional) 運算子、關係(Relational) 運算子、位元(Bitwise) 運算子

運算子之結合律與優先順序: 每一種運算子都可以再細分為一元運算子與二元運算子。一元運算子只需要一個運算元就可以運算。二元運算子則需要兩個運算元才能夠運算。運算子的結合律與優先順序為其重要特性。優先順序用來決定同一式子擁有多個運算子時,每一個運算子進行運算的優先順序。而結合律則決定了在同一運算式中,相同優先順序的運算子執行的順序。

Java語言要素：運算子的類別

「指定運算子」: 將數值、文字、字串、計算式子,表示式或方法回傳的值等文字,指定給特定的變數。當然也可以是變數之間的指定,例如:將y變數的值指定給x,便是 x=y。其實就是算術中的等號運算的功能,在電腦語言中也是用等號 (=) 來表示。注意關係運算子的等於,是以兩個等號來表示。 結合指定運算子與算術、位元運算子稱為複合指定運算子,此為 C/C++ 與 Java語言特有的運算子,例如程式設計者常會鍵入 sum =sum+5,有了複合指定運算子 +=,所以前面的指令可以寫成 sum+=5。

「算術運算子」: 算術運算子用來執行一般的數學運算,包括負數(-)、加 (+)、減(-)、乘(*)、除(/)、餘數(%)、遞增(++)及遞減(--)等。

「關係運算子」: 比較運算子又稱為關係運算子,用於資料之間的大小比較,比較的結果可得到邏輯的 true 或 false。包括小於 (<)、大於(>)、小於等於(<=)、大於等於(>=)、等於(==)與 不等於(!=)。

「條件運算子」: 當同一個運算式同時存在兩個以上的關係運算子時,每兩個關係運算子之間必須使用條件運算子連結,及關係運算的 例如:AND(&&) 、 OR( || ) 、NOT(!)和條件指定(?:)。 與 if-else敘述有類似功能的條件運算子(?:),條件運算子的用法如下:

條件式? 值1 : 值2； （當條件式為 true時指定「值1」,相反的,若條件式為 false 時,則指定「值2」。）

「位元運算子」: 位元(Bitwise)運算子可以分為兩類:位移(Shift) 運算子與布林運算子：位元AND(&) 、位元OR(|) 、位元XOR(^)等等。位移運算子可以用來把一個整數的各個二進位元向左或是向右移,布林運算子則可以逐位元進行布林運算。

Java程式的開發程序

與一般編譯語言一樣,分為「編輯原始程式」、「編譯原始程式」及「執行程式」三個步驟。 在「編譯」及「執行」的步驟如果有錯誤,需要找出錯誤的地方,接著修改原始程式碼,然後再重新編譯與執行。經過這三個步驟,便可以建立正確的可執行程式碼。但是這並不表示程式在任何狀況下絕對可以執行。

編輯原始程式: 首先以「編輯程式」編輯Java原始程式碼(source code)檔案,副檔名為 .java。 這裡所提到的「編輯程式」,是指純文字編輯軟體。例如,視窗的 notepad.exe程式、「命令提示字元」下的 edit.com。一般整合的開發環境,會提供編輯原始程式的環境。有些整合的開發環境允許使用者設定自己的編輯程式。完成程式編輯後,將它儲存成副檔名為 .java 的檔案。注意檔案的名稱與Java 程式的類別名稱一致,習慣上採用第一個字母大寫。

編譯原始程式: 將原始程式編譯(compile)成「位元組碼 (byte code)」,副檔名為.class。這個階段需要使用到 JDK的編譯程式 javac.exe,編譯程式提供許多參數來指定編譯時需要用到的功能選項。在一般情況的使用,只要在原始程式所在的資料夾中執行,編譯程式名稱後留一個空白,接 Java 原始程式檔案的全名,即可進行編譯的工作。所產生的位元組碼檔案會存放在目前資料夾,而且檔案名稱與原始程式檔案名稱一樣。

執行程式: 完成程式編譯,接著就可以執行程式。這個階段需要使用到 JDK的相關程式,依程式的類別有所不同。如果是Java應用程式(Application)，則使用 java.exe解譯程式。 假如是Java網頁程式(Applet),則使用 appletviewer.exe程式來執行。在一般情況的使用,只要在位元組碼檔案所在的資料夾中執行,在解譯程式名稱後留一個空白,接Java位元組碼的全名,即可執行該 Java程式,如果是Java網頁程式,我們需要另外建立html網頁,使用標籤將位元組碼檔案載入執行。執行時在 appletviewer後留一個空白,接 html網頁的檔案名稱,即可執行該Java網頁程式

Java程式的開發環境: Java程式的開發環境包括「JDK工具開發環境」、「簡易的整合開發環境」與「專業的整合開發環 境」。「JDK工具開發環境」是使用JDK所提供的工具, 直接在 Windows的「命令提示行」下或類似UNIX 主機的提示字元的模式下進行編譯與執行的工作,編輯程式則是我們自己選用的文字編輯軟體。「簡易的整合開發環境」為免費的開發軟體,提供的功能有限，但是足夠用來學習 Java語言。「專業的整合開發環境」則是提供功能完整,可以實際開發大型專案的環境。相對的操作介面較為複雜,可以分為免費版與商業版兩大類。

JDK工具開發環境: 這是安裝好Sun JDK的開發環境,然後進行作業系統的「搜尋路徑」與「JDK環境變數」相關設定,就可以使用JDK工具與編輯程式來撰寫與開發 Java程式。 Windows的「命令提示行」下。UNIX主機的提示字元的模式下。

簡易的整合開發環境: 提供從程式編寫、編譯、測式與執行的環境。相對於第一種陽春的「JDK工具開發環境」,可以算是有相當程度的改善。常見「簡易的整合開發環境」有Jeliot、Jedit、Jcreator、TextPad與UltraEdit等。其中TextPad與UltraEdit又屬於這類當中較為簡單的整合方式,其主要功能是運用現有的文字編輯軟體來撰寫程式。在編輯軟體中,以執行外掛程式的方式來編譯與執行程式,因此相當容易使用。

專業的整合開發環境: 常用的「專業的整合開發環境」有Eclipse、NetBeans與Jbuilder等。 前二者為開放原始碼軟體,後者則是Borland公司所開發的軟體。這些「專業的整合開發環境」相當複雜,相對的功能較強,可以開發各類不同的應用程式。本書選用的是 Eclipse「專業的整合開發環境」。

安裝JDK程式

安裝與設定Eclipse軟體（JDK不是很方便使用；整合的開發環境，更方便而且有效率；適合大型專案的開發）

Eclipse工作環境簡介

如何執行課本的範例程式

使用Eclipse 開發程式的步驟

首先在Eclipse中建立test專案,再將Java新程式建立在test/src底下的套裝資料夾下:

程式撰寫: 過程中若有語意錯誤,會在行列序號前顯示,點選可看到錯誤的描述;物件的子類別、方法、屬性分類的對話框也會跳出提供參考與選擇,最後將寫好的程式儲存。

編譯程式: javac.exe編譯好的位元組碼檔案會存在test專案的bin資料夾

執行程式: