第1章面向對像程序設計語言Java/1
1.1面向對像編程概述1
1.1.1面向對像的程序設計思想1
1.1.2面向對像編程的主要特征2
1.2Java程序設計語言概述4
1.2.1Java發展歷史4
1.2.2Java語言特點6
1.2.3JVM、JRE與JDK7
1.3大數據與Java7
1.4Linux環境下Java開發環境搭建8
1.4.1下載JDK8
1.4.2在CentOS 8中安裝JDK9
1.4.3IDEA簡介11
1.4.4IntelliJ IDEA安裝配置11
1.5IntelliJ IDEA Java開發快速入門12
小結17
習題18
第2章Java基礎語法/19
2.1Java的第一個程序19
2.2標識符、關鍵字與注釋21
2.2.1標識符21
2.2.2關鍵字21
2.2.3注釋22
2.3Java語言中的數據基本表達方式23
2.3.1基礎數據類型23
2.3.2變量24
2.3.3常量25
2.3.4語句與變量的生命周期25
2.3.5轉義字符26
2.4運算符與表達式27〖1〗面向大數據的Java程序設計基礎（微課版）目錄〖3〗〖3〗2.4.1運算符的優先級與結合性27
2.4.2算術運算符28
2.4.3關繫運算符30
2.4.4邏輯運算符31
2.4.5條件運算符32
2.4.6按位運算符32
2.4.7移位運算符32
2.4.8賦值運算符33
2.5數據類型轉換34
2.5.1數值的自動類型轉換34
2.5.2數值的強制類型轉換35
2.5.3類型轉換需要類型承繼關繫36
2.6Java語句結構37
2.6.1順序結構37
2.6.2選擇結構37
2.6.3循環結構42
2.7方法47
2.7.1方法概述47
2.7.2方法定義與調用47
2.7.3Java中的方法50
2.8枚舉51
2.8.1聲明枚舉類型51
2.8.2聲明枚舉類型的變量52
2.8.3枚舉類型的應用52
2.9數組53
2.9.1數組類型變量的聲明53
2.9.2創建數組對像54
2.9.3數組對像的使用56
2.9.4特殊的數組String ［］ args59
小結60
習題60
主題1數值模擬61
T1.1主題設計目標61
T1.2數值模擬的意義61
T1.3主題準備61
T1.4主題討論62
T1.5延展討論63
第3章類、對像與接口/65
3.1面向對像的程序設計概述65
3.2類與對像67
3.2.1建立Java中的類67
3.2.2對像的引用和對像的生成70
3.2.3訪問控制73
3.2.4類定義中的多態——重載75
3.2.5類定義中的其他問題77
3.3繼承81
3.3.1父類是共同代碼的抽像81
3.3.2繼承對於對像和引用變量的影響83
3.3.3重寫與多態84
3.3.4super與final關鍵字85
3.3.5引用類型變量的轉型87
3.4抽像類88
3.4.1抽像類的定義與功能88
3.4.2抽像類與多態89
3.5接口90
3.5.1接口的功能90
3.5.2接口的定義91
3.5.3Java 8中接口92
3.5.4接口與多態94
3.6多態95
3.6.1多態的概念95
3.6.2重載——多態性的一種表現96
3.6.3重寫——多態的核心97
3.7內部類與Lambda方法99
3.7.1內部類99
3.7.2匿名內部類102
3.7.3Lambda表達式103
小結106
習題106
主題2面向對像的程序設計方法107
T2.1主題設計目標107
T2.2面向對像程序設計思路107
T2.3主題準備107
T2.4主題討論107
T2.5擴展討論109
第4章常用基礎類與函數式接口/111
4.1包111
4.1.1包的概念111
4.1.2類的載入112
4.1.3導出Jar包115
4.1.4API文檔118
4.2Object類119
4.2.1toString()方法120
4.2.2相等的對像121
4.3基本數據類型包裝類125
4.3.1包裝類對像125
4.3.2字符串與數值的轉換127
4.4字符串130
4.4.1String類字符串130
4.4.2StringBuffer類字符串135
4.4.3String類與StringBuffer類的區別與聯繫136
4.5繫統時間137
4.5.1System類中的時間表示137
4.5.2Date類138
4.5.3Calendar類139
4.5.4java.time包中簡化的時間表示142
4.6工具類144
4.6.1數學運算工具類——Math類144
4.6.2數組服務類——Arrays類145
4.7函數式接口與函數式對像147
4.7.1Supplier模板147
4.7.2Consumer模板148
4.7.3Function模板150
4.7.4Predicate模板151
4.7.5其他模板151
4.7.6Arrays類中使用的函數式接口152
小結154
習題155
第5章異常處理/156
5.1異常基礎156
5.1.1程序出錯和解決方案156
5.1.2Error和Exception158
5.2異常處理160
5.2.1異常出現160
5.2.2主動異常處理——定義異常處理代碼161
5.2.3委托異常處理——方法拋出異常163
5.2.4異常處理的一些注意事項166
5.3異常對像的拋出與定義168
5.3.1異常主動拋出——自定義異常對像的生成與拋出169
5.3.2自定義異常類170
小結172
習題172
主題3CSV格式數據轉換173
T3.1主題設計目標173
T3.2實驗數據的記錄173
T3.3主題問題的提出174
T3.4主題討論175
T3.5主題拓展176
第6章數據的輸入與輸出/179
6.1Java中的I/O流對像179
6.1.1I/O流的概念179
6.1.2I/O流的分類180
6.1.3I/O流四個基礎類: InputStream、OutputStream、Reader、Writer181
6.1.4使用I/O流對像的數據輸入/輸出基本框架185
6.2結點流185
6.2.1結點流之FileInputStream和FileOutputStream186
6.2.2結點流之FileReader和FileWriter193
6.2.3結點流之ByteArrayInputStream和ByteArrayOutputStream196
6.2.4結點流對像System.out與System.in199
6.3處理流200
6.3.1為字符串服務的處理流200
6.3.2為數據服務的處理流205
6.3.3PrintStream212
6.3.4I/O流管道的構建214
6.4文件繫統的管理方法216
6.4.1File類的構造方法216
6.4.2File類的常用方法217
6.5nio.file包中文件管理類223
6.5.1文件繫統與路徑的抽像223
6.5.2Files類對文件繫統的管理224
小結227
習題228
主題4數據存儲與文件管理228
T4.1主題設計目標228
T4.2實驗數據的記錄228
T4.3主題準備——HDFS229
T4.4主題討論230
T4.5實踐完成232
T4.6主題延伸233
主題5緩存調優初探234
T5.1執行效率234
T5.2矩陣乘法——緩存命中率235
T5.3減少調用低速設備的頻率236
T5.4盡量利用高速設備作為緩存237
第7章容器框架類/239
7.1容器框架239
7.1.1容器的特點240
7.1.2容器的分類與通用成員方法241
7.1.3容器與泛型244
7.2List容器246
7.2.1List容器的通用方法246
7.2.2List接口實現類249
7.2.3實現Deque接口的LinkedList252
7.3Set容器253
7.3.1Set容器的通用方法253
7.3.2HashSet256
7.3.3TreeSet258
7.4迭代器261
7.4.1Iterable接口262
7.4.2迭代器接口Iterator263
7.4.3雙向迭代器接口ListIterator266
7.5Map容器268
7.5.1Map容器通用方法268
7.5.2HashMap類273
7.5.3TreeMap類275
7.6容器的工具類276
7.6.1容器與數組之間的轉換276
7.6.2Collections類的主要功能277
7.6.3Collections中容器的包裝方法280
7.7針對容器的流式編程——內部迭代實現283
7.7.1配適容器的Stream流283
7.7.2Stream流管道的創建285
7.7.3終端操作collect與Collectors工具類289
小結293
習題293
主題6文本詞頻統計294
T6.1主題設計目標294
T6.2自行設計程序完成詞頻統計295
T6.3使用框架方案實現的詞頻統計298
T6.4拓展討論: MapReduce框架的模擬重現302
主題7列存儲數據表查詢的簡單實現302
T7.1主題背景302
T7.2數據準備304
T7.3主題討論304
T7.4主題拓展306
T7.5延伸思考307
附錄ALinux環境下偽分布式Hadoop平臺的簡單部署/309
A.1依賴的操作繫統——Linux309
A.2Hadoop偽分布式模式整體流程310
A.3準備工作——Java與SSH的安裝310
A.4Hadoop本地(獨立)模式的安裝312
A.5Hadoop偽分布式模式的安裝314
A.6簡單HDFS命令320

大數據專業作為近幾年我國高校新興建設專業，面臨著教師遷移和課程再造的問題，原先通用知識體繫需要針對大數據的框架進行重新構建，方能在有限的教學時間內，幫助學生有條理地開展相關學習和研究，減少課程學習的撕裂感，提升學生的學習興趣，鑄造學習成就感。
Java作為一種面向對像的編程語言，其優異的跨平臺性和內存管理機制在大數據平臺上得以大量應用。現階段大數據生態圈基本都是建立在JVM這個基礎平臺上的，這意味著學習Java語言是學習大數據行之有效的敲門磚，Java程序設計的學習也成為大數據專業人纔培養中重要的一環。
本書特色
本書根據大數據專業教學實際需要，從數據處理的角度，對Java中涉及的基礎知識進行了優化整理。所選內容充分銜接大數據處理技術，為大數據專業後續並行編程、分布式數據管理提供語言和思想基礎。另外，本書延續了河南省研究生教育優質課程研究生精品課程——“面向對像技術及應用”的建設成果，設計了以章節為知識單位的反轉課堂。教師可以根據學生的學習能力、學時長短和教學內容的難易程度有針對性地構建自己的教學體繫，豐富教學手段，提高學生學習的積極性和課堂參與感。
全書理論結合實踐，配以趣味性的程序實例，安排有精心設計的主題討論問題。立足Java基礎，面向大數據未來，在精選的知識的基礎上盡可能地穿插大數據處理的相關知識，在潛移默化中將大數據技術的一些重要思想和思路植入本課程的學習過程中，爭取在教與學的過程中錘煉大數據思維。當然，為了幫助學生在自主學習過程中突破難點，本書在重要章節都配備了課堂講解視頻，視頻內容簡明扼要、信息豐富，既方便了反轉課堂設計，又降低了讀者學習難度。
本書設計符合目前數據科學方向的研究生、本科、大專、高職院校大數據專業的課時及教學大綱，非常適合高校相關專業教學使用，也適合有志於大數據領域學習的Java初學者自學使用。這裡根據眾多大數據專業教學特點、課程教學體繫設置以及學生學習進度，假設本書的讀者有過C語言的學習經歷並且具有一定的Linux繫統的操作經驗。
內容設置
本書主要內容是Java SE的基礎程序設計，語言版本選用了廣泛應用於大數據平臺的Java 8為基準。全書內容包含7章內容和7個反轉教學主題，1個附錄。〖1〗面向大數據的Java程序設計基礎（微課版）前言〖3〗〖3〗全書知識體繫如下。
第1章涉及面向對像的程序設計思想概述、Java程序設計語言概述及歷史、大數據與Java之間的關繫、開發環境搭建、IntelliJ IDEA開發工具使用方法等內容。通過本章內容的學習，讀者可以了解Java語言的歷史和現狀，Java中重要組件JDK、JRE和JVM之間的關繫，理解Java程序設計與大數據專業的關繫，熟悉Linux環境下JDK 8的安裝配置方法以及集成開發環境的搭建，為後續的Java學習打下理論和實踐基礎。
第2章是Java語言基礎。本章內容主要涵蓋Java語言基礎語法: 數據類型及轉換、運算符、邏輯控制、枚舉、數組等內容。對本章內容，學生可以與其他編程語言進行對比性學習，加速學習流程。
第3章涉及類、對像、繼承、多態、抽像類、接口、內部類和Lambda表達式等內容。本章是面向對像的核心內容，讀者需要適應以數據為核心的程序設計思想，理解多態在構建面向對像的程序中的用途和作用，理解並掌握Lambda表達式與內部類之間的關繫。
第4章主要介紹了包的概念和制作方法、Object類等基本概念，並圍繞基礎類型數據與字符串的轉換、字符串處理和計算機中的時間三個問題，介紹了Java中的常用類以及Java 8中的函數式接口。
第5章是Java中的異常處理。這一章介紹了異常的定義和分類，捕獲和處理異常對像的方法，以及自定義異常的一些規範。
第6章是Java中的I/O文件處理。這一章介紹了Java中I/O管道的基本設計概念，I/O流對像構造及使用方法，圍繞著數據的讀寫和文件繫統管理展開。
第7章是Java中的容器類。這一章主要介紹 List、Set和Map容器的具體特征和使用方法，其中包括服務於容器的迭代器、泛型以及Collections工具類的相關內容，以及基於Stream的流式編程理念。
反轉課堂設置對齊章節內容。
主題1可在第2章教學內容完成後實施。旨在鍛煉學生計算思維，展示程序設計與生產實踐之間的關繫，對於學生的創新性思維的培養有一定的作用。
主題2可在第3章教學內容完成後實施。通過討論與實踐的過程，加深學生對於面向對像程序思想的理解，並從中體會面向對像程序設計模式的特點和優勢。
主題3可在第5章教學內容完成後實施。通過簡單的字符串與數字的轉換處理，讓學生了解數據預處理過程中的一些技術手段，並體會面向對像的異常處理思想的重要性和優勢。
主題4可在第6章教學內容完成後實施。HDFS是現階段最成熟、最常用的大數據分布式存儲的文件繫統，但其本質仍然是外部數據源。通過引導學生快速學習少量API文檔，將其嫁接於現有知識體繫之上，打破大數據的神秘感。
主題5可在第6章教學內容完成後實施。這個主題主要討論了程序設計中緩存的使用對於程序運行效率的影響，讓學生理解程序設計中合理利用高速設備的重要性，對於日後對大數據處理過程優化可以起到積極作用。
主題6可在第7章教學內容完成後實施。單詞統計(WordCount)是各種大數據平臺的開篇程序，這裡立足於Java SE知識體繫，逐步將程序思維從串行的數組思維提升到容器思維，再到鍵值對思維，最後落實到並行的MapReduce框架，引導學生了解串行程序與並行程序之間的聯繫和區別，明白並行程序設計的一些基本問題。
主題7可在第7章教學內容完成後實施。本主題從熟悉的學生成績管理繫統入手，討論了大數據存儲中常用的列式數據表的存儲方法和查詢運算方案，從Java的角度引入了分布式數據庫的查詢原理和工作機制。
為了幫助讀者更好地滿足主題討論中的分布式文件繫統和MapReduce框架的使用，我們將Linux環境下偽分布式Hadoop的簡單部署加入附錄中。
創作與致謝
本書由河南理工大學軟件學院組織，吳正江、毋東、王海濤負責編寫，其中，毋東負責前三章內容的編寫工作；王海濤負責主題5、6、7的設計和編寫工作；吳正江負責其餘部分內容的編寫和主題設計工作；翟海霞負責統稿和技術把控、大綱劃定等工作。特別感謝高岩教授在本書寫作期間提出的寶貴意見和建議。
本書的出版受到河南省研究生教育優質課程研究生精品課程——“面向對像技術及應用”項目和河南理工大學創新團隊支持計劃的鼎立支持。
本書初次出版，如有寶貴意見和建議，懇請同行專家學者和讀者朋友不吝指正，我們將不勝感激，並在重印時及時予以更正。您在使用本書時，發現任何問題或需要幫助，都可以與編者聯繫，期待與您的交流。

編者
2023年9月