1.2 Java与面向对象的程序设计
Java是一个完全面向对象的程序设计语言。所谓“面向对象”是指将程序中遇到的所有实体都看作一个“对象”（Object），并将具有相同基本特征的对象归属到一个“类”（Class）中，可以将对象理解成类的一个具体实例。类是抽象的、模糊的；而类的对象确是具体的、明确的。例如，隶属于电视机类的某品牌，某型号具体的电视机对象。在使用Java以面向对象的方式进行针对电视机的程序设计时，通常需要先创建一个电视机类，定义出描述电视机所需的特征变量（如尺寸、分辨率、能耗等）和行为方法（如开机、关机、搜台、调整音量和色彩等）。而后，创建电视机类的实例，并通过该实例操作电视机类的特征变量或调用电视机类具有的方法，进而实现程序的预期功能。
1.2.1 Java应用程序的构成
在使用Java进行程序设计时，开发人员的主要工作是进行类及其方法的设计，并通过代码控制类对象的特征变量（也称为字段变量或属性）、调用对象的方法，最终实现程序的设计目标。
一个可以独立运行的Java应用程序由一个或多个相互关联的类组成，每个类中通常包含以下3个最基本的成员。
1）特征变量：也称为字段或属性。一个类中可以包含一个或多个特征变量，如描述一个圆对象的半径值、边线颜色、填充颜色、圆心位置等；描述一个学生对象的学号、姓名、性别、班级、成绩等。
2）方法：它是用于在程序中实现某些具体操作的代码段。一个类中可以包含一个或多个用于实现不同功能的方法，如一个圆对象可以有计算并输出圆面积值的方法、计算并输出周长的方法等；一个学生对象可以有修改学生成绩、计算总分、输出成绩单等方法。
3）构造方法：构造方法是类中一种特殊的方法，用于初始化类的对象，它没有返回值并且其名称必须与类名相同。
下列所示的是一个能根据用户输入的半径值，计算并输出圆面积值的Java应用程序的构成框架。
说明：
1）上述Java应用程序由两个类（主类和圆类）构成，每个类中又包含有各自的方法。
2）若希望一个Java应用程序能独立运行，则其中必须包含有一个命名为“main”的主方法，主方法是程序执行的起始点。它所在的类称为“主类”。
3）通常主方法仅用来提供用户的操作接口，它通过对象的特征变量存储数据，通过调用对象的方法实现程序功能，相当于应用程序的指挥中心。
4）Java除了允许开发人员根据实际需要创建自定义类外，还在JDK中包含了众多可在程序中直接调用的、用于实现各种功能的预定义类。使用这些预定义类可以大幅度提高程序的开发效率，减轻开发人员的工作量。
1.2.2 创建、编译和执行Java应用程序
在Windows命令提示符窗口中编译和运行Java应用程序之前，首先需要在计算机中正确地安装和配置JDK。
1．下载、安装和配置JDK
最新版的JDK安装包可以从Oracle公司的官方网站中免费下载（http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html），下载页面如图1-1所示。该页面中提供了当前JDK的最新版本和Java应用程序开发IDE平台NetBeans with JDK（包含了JDK的NetBeans）的下载链接。下载时应注意根据自己计算机中安装的操作系统选择相应的32位（i586）或64位（x86）版本。
下载并正确安装了JDK后还需要对其运行环境进行一些必要的配置。下面以Windows 10操作系统为例说明JDK的基本配置方法。
JDK 10默认安装在C:\Program Files\java\jdk-10文件夹中，其中包含的JRE 10安装在C:\Program Files\java\jre-10文件夹中。为了使Windows能够找到需要执行的程序文件，需要将JDK的路径添加到Windows的环境变量中。
右击Windows 10桌面上“此电脑”图标，在弹出的快捷菜单中执行“属性”命令，在打开的窗口中单击左侧“高级系统设置”，在打开的对话框中单击“环境变量”按钮，在环境变量设置窗口中选择“系统变量”中的“Path”项，在图1-2所示的窗口中单击“新建”按钮，向环境变量列表中添加一条描述JDK相关文件所在位置的记录“C:\Program Files\java\jdk-10\bin”。
图1-1 下载JDK安装包
图1-2 设置Windows环境变量
设置完毕后，打开Windows命令提示符窗口，在窗口中输入命令“java-version”后按〈Enter〉键，该命令表示要在命令提示符窗口中显示当前计算机中安装的JDK版本，若能在窗口中显示出图1-3所示的信息，则表明JDK的基本配置正确。
图1-3 检查环境变量设置是否正确
2．创建Java应用程序
创建一个Java应用程序最直接的方法，就是在类似于Windows记事本的纯文本编辑软件中直接按Java语言规范写出程序的源代码。图1-4所示的就是在Windows记事本中编写的，可在屏幕上显示一段文本的，一个简单Java应用程序。代码编写完毕后，需要将源代码文件以主类名为文件名，以.java为文件扩展名保存。本例将源程序文件以MyDemo.java为文件名，保存在d:\javacode文件夹中。
图1-4 在Windows记事本中创建Java应用程序
需要注意以下几点：
1）在一个Java应用程序中至少要包含一个类（class），该类称为应用程序的主类。由于主类是执行程序的入口，所以它不能使用private（私有的）修饰符。
2）Java源程序文件名必须与源程序文件中使用public（公有的）修饰的类的名称相同，并以.java为文件扩展名。使用public修饰的类不一定是主类。
3）如果希望应用程序能直接运行，则主类中必须包含一个公有的、静态的（static）、没有返回值的（void）、名为“main”的方法。该方法称为应用程序的“主方法”，也是应用程序执行时的切入点。
应用程序运行时，首先要找到主类中的主方法并执行书写在主方法中的代码。如果应用程序中包含有多个类或多个方法，则其他类或方法中的代码只能被主方法中的代码调用才能被执行。
3．编译和运行Java应用程序
在Windows命令提示符窗口中编译和运行Java应用程序需要经过以下几个步骤（设：编写完毕的Java源程序存储在d:\javacode文件夹下，文件名为MyDemo.java）。
1）打开Windows命令提示符窗口，输入“d:”后按〈Enter〉键，将当前驱动器变更为d盘。
2）输入“cd javacode”后按〈Enter〉键，将当前目录变更为前面已编写完成的Java源程序文件所在目录d:\javacode。
3）输入“javac MyDemo.java”后按〈Enter〉键（javac是Java源程序的编译命令），对Java源程序文件进行编译。命令正确执行后，源程序文件夹中将生成一个可被JVM识别并执行的、名为MyDemo.class的Java字节码文件。
4）编译完成后，可继续在命令提示符窗口中输入“java MyDemo”（这里表示的是主类名区分大小写，不带扩展名）命令后按〈Enter〉键（java是执行字节码文件的命令），命令被正确执行后，窗口中将显示出程序的运行结果（在窗口中显示一段文字“Welcome to Java.”）。
5）主方法中的“String[] args”是一个字符串型参数数组，用于接收Java程序运行语句传递给主方法的若干个字符串型数据。例如，在运行Java程序时可以使用下列所示的命令格式向主方法传递两个数据12和13。
在主方法中可以使用类似下列所示的语句接收传递来的数据。
1.2.3 Java源程序的编写要求
在编写Java源程序时有以下一些注意事项。
1）Java中所有变量、类、方法等的名称和Java关键字区分大小写。
2）一条语句原则上要书写在同一行中，行尾使用英文分号表示结束。
3）代码中二元操作符的左右应当各留一个空格。
4）块结构语句要使用缩进格式。
如：
5）Java源程序中的注释语句分为以“//”开头的“行注释”和以“/**”开头以“*/”结束的、可以书写在多行中的“块注释”。在程序中恰当地使用注释可有效提高程序的可读性，是一种良好的编程习惯。
6）书写大小括号时要注意它们都是成对出现的，最好输入前括号后立即输入后括号，而后再书写括号中的内容。此外，还要注意表示语句行结束的分号“；”、表示字符串的“"”和用于分隔数据列表的逗号“,”都是英文符号，要注意中英文输入法的切换。