第1篇Java入門篇
第1章打開Java之門2
任務跟世界打聲招呼2
1.1任務描述2
1.2任務分析2
1.3相關知識2
1.3.1Java的發展歷史2
1.3.2Java語言的特點4
1.3.3Java程序的分類5
1.3.4Java的運行原理6
1.3.5Java的開發工具7
1.4任務實現13
1.5知識拓展15
1.5.1Eclipse的獲取與安裝15
1.5.2Eclipse的使用說明21
1.5.3IDEA的安裝與使用24
1.5.4跟世界打聲招呼(彈出框)31
1.5.5JShell的使用33
1.6本章小結33
1.7強化練習34
1.7.1判斷題34
1.7.2選擇題34
1.7.3簡答題34
1.7.4編程題34第2章Java的基本語法36
任務身高預測36
2.1任務描述36
2.2任務分析36
2.3相關知識36
2.3.1內存和變量36
2.3.2基本的數據類型37
2.3.3變量的聲明和使用38
2.3.4常量38
2.3.5運算符40
2.3.6基本數據類型的轉換44
2.3.7表達式45
2.4任務實現45
2.5知識拓展46
2.5.1轉義字符46
2.5.2注釋46
2.5.3鍵盤輸入51
2.5.4Java標識符53
2.5.5Java關鍵字53
2.5.6Java的命名規範54
2.6本章小結55
2.7強化練習55
2.7.1判斷題55
2.7.2選擇題56
2.7.3簡答題56
2.7.4編程題56第3章選擇結構57
任務分時問候57
3.1任務描述57
3.2任務分析57
3.3相關知識57
3.3.1簡單if結構57
3.3.2ifelse結構58
3.3.3多重ifelse結構59
3.3.4ifelse條件語句的嵌套61
3.3.5switch case結構65
3.4任務實現67
3.5知識拓展69
3.5.1程序流程圖69
3.5.2switch表達式69
3.5.3新的日期時間API70
3.6本章小結74
3.7強化練習74
3.7.1判斷題74
3.7.2選擇題74
3.7.3簡答題75
3.7.4編程題75第4章循環結構77
任務小學生乘法學習軟件77
4.1任務描述77
4.2任務分析77
4.3相關知識78
4.3.1for循環78
4.3.2while循環80
4.3.3dowhile循環81
4.3.4break和continue83
4.3.5循環語句的嵌套84
4.4任務實現88
4.5知識拓展91
4.6本章小結92
4.7強化練習92
4.7.1判斷題92
4.7.2選擇題92
4.7.3簡答題94
4.7.4編程題94第5章數組95
任務歌手大獎賽評分程序95
5.1任務描述95
5.2任務分析95
5.3相關知識96
5.3.1一維數組的聲明和創建96
5.3.2Java中的內存管理97
5.3.3一維數組內存分析98
5.3.4數組的遍歷99
5.3.5一維數組的初始化100
5.3.6一維數組的應用102
5.4任務實現112
5.5知識拓展113
5.5.1Arrays類113
5.5.2對像數組114
5.5.3二維數組116
5.6本章小結118
5.7強化練習119
5.7.1判斷題119
5.7.2選擇題119
5.7.3簡答題120
5.7.4編程題120
第2篇面向對像基礎篇
第6章類和對像124
任務E寵之家(一)124
6.1任務描述124
6.2任務分析124
6.3相關知識124
6.3.1面向對像編程124
6.3.2類和對像126
6.3.3類的定義127
6.3.4成員變量128
6.3.5成員方法129
6.3.6方法重載131
6.3.7構造方法131
6.3.8對像的創建與使用132
6.3.9類的封裝136
6.3.10UML類圖138
6.4任務實現143
6.5知識拓展149
6.5.1代碼塊149
6.5.2static關鍵字使用149
6.5.3方法參數傳值152
6.5.4this關鍵字的使用154
6.5.5包的創建與引用155
6.6本章小結157
6.7強化練習157
6.7.1判斷題157
6.7.2選擇題157
6.7.3簡答題159
6.7.4編程題159第7章繼承161
任務E寵之家(二)161
7.1任務描述161
7.2任務分析161
7.3相關知識162
7.3.1什麼是繼承162
7.3.2變量隱藏和方法重寫164
7.3.3子類的繼承性和繼承特點166
7.3.4super關鍵字的使用167
7.4任務實現170
7.5知識拓展175
7.5.1Object與toString()方法175
7.5.2final關鍵字176
7.5.3abstract關鍵字177
7.5.4訪問權限179
7.6本章小結181
7.7強化練習181
7.7.1判斷題181
7.7.2選擇題182
7.7.3簡答題183
7.7.4編程題183第8章多態185
任務E寵之家(三)185
8.1任務描述185
8.2任務分析185
8.3相關知識185
8.3.1什麼是多態185
8.3.2如何實現多態186
8.3.3instanceof運算符188
8.4任務實現190
8.5知識拓展194
8.6本章小結195
8.7強化練習196
8.7.1判斷題196
8.7.2選擇題196
8.7.3簡答題197
8.7.4編程題197第9章接口199
任務E寵之家(四)199
9.1任務描述199
9.2任務分析199
9.3相關知識199
9.3.1接口的概念199
9.3.2接口的定義和實現200
9.3.3接口的使用場合201
9.4任務實現207
9.5知識拓展211
9.5.1抽像類和接口比較211
9.5.2Java 8中關於接口的改進212
9.5.3設計模式之適配器設計模式 212
9.5.4設計模式之簡單工廠設計模式213
9.5.5內部類214
9.6本章小結217
9.7強化練習217
9.7.1判斷題217
9.7.2選擇題217
9.7.3簡答題219
9.7.4編程題219第10章異常處理221
任務計算平均成績221
10.1任務描述221
10.2任務分析221
10.3相關知識221
10.3.1生活中的異常221
10.3.2Java中的異常222
10.3.3異常類224
10.3.4Java如何進行異常處理226
10.3.5自定義異常231
10.4任務實現233
10.5知識拓展235
10.5.1JDK新語法trywithresource235
10.5.2JDK 1.7對異常處理的改進236
10.5.3在Eclipse中查看類的繼承結構236
10.5.4在IDEA中查看類的繼承結構237
10.6本章小結238
10.7強化練習238
10.7.1判斷題238
10.7.2選擇題238
10.7.3簡答題239
10.7.4編程題240
第3篇進階篇
第11章圖形用戶界面設計242
任務單機版商場收銀繫統242
11.1任務描述242
11.2任務分析242
11.3相關知識243
11.3.1圖形用戶界面設計概述243
11.3.2容器243
11.3.3JFrame類243
11.3.4布局管理247
11.3.5事件處理256
11.4任務實現267
11.5知識拓展271
11.6本章小結276
11.7強化練習277
11.7.1判斷題277
11.7.2選擇題277
11.7.3簡答題277
11.7.4編程題277第12章輸入輸出流279
任務單詞記憶卡279
12.1任務描述279
12.2任務分析280
12.3相關知識281
12.3.1Java I/O流概述281
12.3.2File類281
12.3.3字節流和字符流284
12.3.4內存操作流288
12.3.5打印流289
12.3.6緩衝流291
12.3.7又見Scanner294
12.3.8對像序列化295
12.4任務實現298
12.5知識拓展302
12.5.1文件選擇器——JFileChooser302
12.5.2裝飾設計模式304
12.6本章小結307
12.7強化練習307
12.7.1判斷題307
12.7.2選擇題307
12.7.3簡答題308
12.7.4編程題308第13章Java集合框架309
任務電話號碼管理程序309
13.1任務描述309
13.2任務分析309
13.3相關知識309
13.3.1Java集合框架概述309
13.3.2List接口310
13.3.3Set接口317
13.3.4迭代器——Iterator324
13.3.5Map接口325
13.3.6再談泛型327
13.4任務實現330
13.5知識拓展336
13.5.1Stack336
13.5.2Queue336
13.6本章小結338
13.7強化練習338
13.7.1填空題338
13.7.2讀程序並回答問題338
13.7.3簡答題339
13.7.4編程題339第14章Java網絡編程341
任務智能聊天機器人341
14.1任務描述341
14.2任務分析341
14.3相關知識342
14.3.1URI與URL基礎知識342
14.3.2URL類343
14.3.3InetAddress類348
14.3.4網絡連接與處理的API349
14.4任務實現354
14.4.1使用舊的網絡API實現與聊天服務器的一次通信354
14.4.2使用新的網絡API實現與聊天服務器的一次通信355
14.4.3使用新的網絡API實現聊天機器人任務356
14.5知識拓展359
14.5.1OSI與TCP/IP體繫模型359
14.5.2IP與端口360
14.5.3面向連接與面向無連接360
14.5.4TCP360
14.5.5Socket原理361
14.5.6ServerSocket類362
14.5.7Socket類363
14.5.8UDP364
14.5.9UDP編程的一般步驟365
14.6本章小結367
14.7強化練習367
14.7.1判斷題367
14.7.2選擇題368
14.7.3簡答題368
14.7.4編程題368第15章多線程370
任務龜兔賽跑370
15.1任務描述370
15.2任務分析370
15.3相關知識371
15.3.1多線程概述371
15.3.2線程的創建和啟動374
15.3.3線程的控制380
15.3.4線程的同步386
15.3.5等待和通知392
15.3.6同步引發的死鎖問題397
15.4任務實現399
15.5知識拓展402
15.5.1線程池402
15.5.2CyclicBarrier類的使用404
15.6本章小結405
15.7強化練習405
15.7.1判斷題405
15.7.2選擇題406
15.7.3簡答題406
15.7.4編程題407第16章數據庫訪問408
任務書籍管理繫統408
16.1任務描述408
16.2任務分析408
16.3相關知識409
16.3.1JDBC的定義與工作原理409
16.3.2JDBC的相關類與接口API410
16.3.3使用JDBC連接數據庫的步驟411
16.3.4JDBC程序的一般工作模板412
16.3.5JDBC對數據的CRUD基本操作412
16.3.6預處理操作423
16.4任務實現427
16.5知識拓展429
16.5.1數據庫相關知識簡介429
16.5.2不同數據庫的連接方式431
16.5.3存儲過程432
16.5.4分頁查詢435
16.6本章小結438
16.7強化練習438
16.7.1判斷題438
16.7.2選擇題439
16.7.3簡答題439
16.7.4編程題439參考文獻441

在TIOBE最新公布的最受歡迎編程語言排行榜中，Java語言仍然名列前茅，該排行榜是通過各方資料的彙總分析而得出的結果。Java是一種可以撰寫跨平臺應用軟件的面向對像的程序設計語言，是由Sun Microsystems公司於1995年5月推出的Java程序設計語言和Java平臺（即Java EE、 Java ME、Java SE）的總稱。Java自面世後就非常流行，發展迅速，對C 語言形成了有力衝擊。Java 技術具有卓越的通用性、高效性、平臺移植性和安全性，廣泛應用於個人PC、數據中心、遊戲控制臺、科學超級計算機、移動電話和互聯網，同時擁有全球最大的開發者專業社群。在全球雲計算、大數據和移動互聯網的產業環境下，Java更具備了顯著優勢和廣闊前景。
本書內容豐富，包含16個任務，以任務描述→任務分析→相關知識→任務實現→知識拓展→強化練習為主線，全書共分為3篇。
（1）Java入門篇： 主要針對零起點的讀者，如果你具備了C或C 的基礎，該篇可以簡單學習或者直接跳過。
（2）面向對像基礎篇： 主要介紹類、對像、面向對像的三大特性（封裝性、繼承性和多態性）、接口、異常處理。本書通過對現實生活的情節模擬，將面向對像思想進行引入，旨在讓學生真正理解並能夠靈活地運用面向對像的思想進行程序設計。
（3）進階篇： 主要介紹圖形用戶界面、Java集合框架、多線程、網絡編程、多線程和數據庫訪問方面的知識。通過該篇的學習，相信讀者會受益匪淺。
本書具有如下特色。
（1）任務驅動： 圍繞任務展開教學，學習目標十分明確，適合學生的特點，使“教與學”生動有趣，易於接受。
（2）案例經典： 教材中的案例均來源於生活和實踐，以故事講述的形式展開，構思巧妙，並配以形像逼真的圖片說明，將復雜的知識簡單化。
（3）輕松易學： 生動的比喻，細致深入的講解，讓讀者輕松入門。
（4）思政融入： 在任務、案例或強化練習中潤物無聲地融素。
（5）目標清晰： 基於布魯姆認知目標分類參考動詞，課程每一章在本章小結環節都設定了清晰可評測的達成目標，讀者可自檢目標達成情況。
（6）適用面廣： 從起點上來說，本書兼顧了零起點和有語言基礎的讀者；從目標上來說，本書適合Java程序設計基礎目標和進階目標的讀者。
（7）互動輔助： 提供在線學習資源，通過學習平臺實現互動學習，幫助學生解決問題、提升學習效果。
本書凝結了全體編者的智慧結晶，是編者結合實際的教學情況、總結教學經驗，在積累多年幾經修改的教案基礎上執筆成稿。
本書在編寫的過程中，得到了很多人的支持和鼓勵，特別要感謝莊波老師和我的摯友常梅，很多案例的產生都是受到他們的啟發，還要感謝背後默默支持我的家人，同時感謝所有在出版過程中給予幫助的人，在此表示衷心的感謝。
為方便老師教學，本書配有在線慕課資源，已發布在國家高等教育智慧教育平臺和智慧樹平臺，線上課程名稱為基於任務的Java程序設計，為省級線上線下混合式一流課程。本書的讀者對像定位於高校計算機科學與技術相關專業的本科大專學生或是從事Java軟件開發及相關領域的工程技術人員，旨在培養讀者面向對像的技術分析和解決問題的能力，從而適應信息化時代的需求。由於編者水平有限，書中難免存在欠妥之處，懇請讀者幫助指正。

作者2023年9月