第3章 初識廬山真面目—Java程序要素概覽

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麻雀雖小，五臟俱全。本章的實例雖然非常簡單，但基本涵蓋了本篇所講的內容。可以通過本章來概覽Java程序的組成及內部部件（如Java中的標識符、關鍵字、變量、注釋等）。同時，本章還涉及到Java程序錯誤的檢測及Java編程風格的注意事項。

本章要點（已掌握的在方框中打鉤）

□ 掌握Java程序的組成

□ 掌握Java 程序注釋的使用

□ 掌握Java 中的標識符和關鍵字

□ 了解Java 中的變量及其設置

□ 了解程序的檢測

□ 掌握提高程序可讀性的方法

3.1 一個簡單的例子

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從本章開始，我們正式學習Java語言的程序設計。除了認識程序的架構外，本章還將介紹修飾符、關鍵字以及一些基本的數據類型。通過簡單的范例，讓讀者了解到檢測與提高程序可讀性的方法，以培養讀者良好的編程風格和正確的程序編寫習慣。

下面來看一個簡單的Java程序。在介紹程序之前，讀者先簡單回顧一下第1章講解的例子，之后再來看下面的這個程序，在此基礎上理解此程序的主要功能。

【范例3-1】 Java程序簡單范例（代碼TestJava3 1.java）。

        01  /**
        02
        03  *@ClassName:TestJava3_1
        04
        05  *@Description:這是Java的一個簡單范例
        06
        07  *@author:YuHong&Kerl
        08
        09  *@date:2014年1月14日下午9:40:39
        10
        11  */
        12   public class TestJava3_1
        13   {
        14     public static void main(String args[])
        15     {
        16       int num;         //聲明一個整型變量num
        17       num=5;        //將整型變量賦值為3
        18       //輸出字符串，這里用"+"號連接變量
        19       System.out.println("這是數字"+num);
        20       System.out.println("我有"+num+"本書！");
        21     }
        22   }

【運行結果】

保存并運行程序，結果如下圖所示，注意該圖由Eclipse軟件輸出的界面，Eclipse軟件的使用方法讀者參閱第2章。

如果讀者現在暫時看不懂上面的這個程序，也沒有關系，先把這些Java代碼在任意文本編輯器里（Eclipse編輯器、微軟的寫字板、Notepad++等均可）手工敲出來（盡量不要用拷貝+復制的模式來完成代碼輸入，每一次編程上的犯錯，糾正之后，都是進步！），然后存盤、編譯、運行，就可以看到輸出結果。

【代碼詳解】

首先說明的是，例3-1中的行號是為了讓讀者（程序員）便于理解而人為添加的，真正Java源代碼是沒有這些行號的。

第1-11行為程序的注釋, 會被編譯器自動過濾。但通過注釋可以提高Java源碼的可讀性，使得Java程序條理清晰。需要說明的是，第1-11行有部分空白行，空白行同樣會被編譯器過濾，在這里的主要功能是為了代碼的美觀。編寫程序到了一定的境界，程序員不僅要追求程序功能的實現，還要追求源代碼外在的“美”。這是一種編程風格，“美”的定義和理解不同，編程風格也各異。

第12行 public class TestJava3_1中的public與class是Java的關鍵字，class為“類”的意思，后面接上類名稱，在本程序中取名為TestJava3_1。public則是用來表示該類為公有，也就是在整個程序里都可以訪問到它。

需要特別注意的是：如果將一個類聲明成public，那么需保證文件名稱和這個類名稱相同，如下圖所示。本例中的文件名為TestJava3_1.java，而public之后所接的類名稱也為TestJava3_1。也就是說，在一個Java文件里，最多只能有一個public類，否則.java的文件便無法命名。

第14行public static void main(String args[ ])為程序運行的起點。第15～21行（{}花括號之內）的功能類似于一般程序語言中的函數（function），但在Java中稱之為method（方法）。因此C語言里的main()函數（主函數），在Java中則被稱為main()方法（主方法）。

main()方法的主體（body）從第15行的左大括號“{”到第21行的右大括號“}”為止。每一個獨立的Java程序一定要有main()方法才能運行，因為它是程序開始運行的起點。

第16行“int num”的目的是聲明num為一個整數類型的變量。在使用變量之前，必須先聲明其數據類型。

第17行“num=3”為一賦值語句，即把整數3賦給存放整數的變量num。

第19行的語句如下。

        19   System.out.println("這是數字"+num);

程序運行時會在顯示器上輸出引號（"）內所包含的內容，包括“這是數字”和整數變量num所存放的值。

System.out是指標準輸出，通常與計算機的接口設備有關，如打印機、顯示器等。其后所續的println，是由print與line所組成的，意思是將后面括號中的內容打印在標準輸出設備——顯示器上。因此第19行的語句執行完后會換行，也就是把光標移到下一行的開頭繼續輸出。類似的方法還有System.out.print()，同System.out.println()相比，System.out.print()輸出指定內容，但不換行。讀者可以把System.out.println()改成System.out.print()，看一下換行與不換行的區別。

第21行的右大括號告訴編譯器main() method到這兒結束。

第22行的右大括號告訴編譯器class TestJava3_1到這兒結束。

這里只是簡單地介紹了一下TestJava3_1這個程序，相信讀者已經對Java語言有了一個初步的了解。TestJava3_1程序雖然很短，卻是一個相當完整的Java程序。在后面的章節中，將會對Java語言的細節部分做詳細的討論。

3.2 感性認識Java程序

在本節，我們將探討Java語言的一些基本規則及用法。

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3.2.1 認識Java程序的框架

1. 大括號、段及主體

將類名稱定出之后，就可以開始編寫類的內容。左大括號“{”為類的主體開始標記，而整個類的主體至右大括號“}”結束。每個命令語句結束時，都必須以分號“;”做結尾。當某個命令的語句不止一行時，必須以一對大括號“{}”將這些語句包括起來，形成一個程序段（segment）或是塊（block）。

下面以一個簡單的程序為例來說明什么是段與主體（body）。若暫時看不懂TestJava3_2這個程序，也不用擔心，以后會講到該程序中所用到的命令。

【范例3-2】 簡單的Java程序（TestJava3 2.java）。

        01 //TestJava3_2,簡單的Java程序
        02 public class TestJava3_2
        03 {
        04   public static void main(String args[])
        05   {
        06     int x;
        07     for(x=1;x<3;x++)
        08     {
        09       System.out.println(x+"*"+x+"="+x*x);
        10     }
        11   }
        12 }

【運行結果】

運行程序并保存，結果如下圖所示。

【范例分析】

在上面的程序中，可以看到main() 方法的主體以左右大括號{}包圍起來；for循環中的語句不止一行，所以使用左右大括號{}將屬于for循環的段內容包圍起來；類TestJava3_2的內容又被第3行與第12行的左右大括號{}包圍，這個塊屬于public類TestJava3_2所有。此外，應注意到每個語句結束時，都是以分號“；”作為結尾。

2. 程序運行的起始點 —— main() 方法

Java程序是由一個或一個以上的類組合而成，程序起始的主體也是被包含在類之中。這個起始的地方稱為main()，用左右大括號將屬于main()段的內容包圍起來，稱之為“方法”（method）。

main()方法為程序的主方法，如同中國的古話“家有千口，主事一人”。類似的，在一個Java程序中，不論它有千萬行，執行的入口只能有一個，而這個執行的入口就是main()方法，它有且僅有一個。通常看到的main() 方法如下面的語句片段所示。

        public static void main(String args[])  //main()方法，主程序開始
        {
        …
        }

如前一節所述，main() 方法之前必須加上public static void 這3個標識符。public代表main()公有的方法；static表示main()是個靜態方法，可以不依賴對象而存在，也就是說，在沒有創建類的對象情況下，仍然可以執行；void英文本意為空的，這里表示main()方法沒有返回值。main后面括號（）中的參數String args[]表示運行該程序時所需要的參數，這是固定的用法，我們會在以后的章節介紹這個參數的使用細節。

我們在學習Java中經常遇到“方法”這個概念，而在學習C語言或者C++中，又會遇到“函數”概念，語言都是相通的，那二者又有什么區別和聯系呢？

⑴ “函數”是一段實現某種“功能”的代碼，函數的操作是對輸入數據的處理。函數的英文“function”恰恰有“功能”的含義，可以達到“見名知意”。通過函數的名稱來實施函數調用。它能將一些數據（也就是參數）傳遞進去進行處理，然后返回一些數據（即函數的返回值），也可以沒有返回值。所有傳遞給函數的數據都是顯式傳遞的。而方法的參數傳遞通常是隱式的，它可以直接操作類內部的數據。

⑵ “方法”也是一段完成某項功能的代碼，也通過名字來進行調用，但它依賴于某個特定的對象，例如，我們可以說“調用對象X的Y方法”，而不能“調用Y方法”。簡單來講， 方法和對象相關；而函數和對象無關。因為Java是一門完全面向對象編程的語言，所以在Java里只有方法。

C語言是面向過程的編程語言，所以在C語言中只有函數。C++是C語言的超集，既支持面向過程編程，又支持面向對象編程，所以在C++中，如果一個函數獨立于類之外，那它就是函數，如果它存在于一個類中，那它就是方法，所不同的是，C++給這種特殊的方法取了一個新名稱——成員函數（member function）。

3.2.2 認識標識符

Java中的包（package）、類、方法、參數和變量的名稱，可由任意順序的大小寫字母、數字、下劃線（_）和美元符號（$）等組成，但這些名稱的標識符不能以數字開頭，也不能是Java中保留的關鍵字。

下面是合法的標識符。

        yourname    your_name    _yourname    $yourname

比如，下面的4個標識符是非法的。

        class    6num23    abc@sina             x+y

非法的原因分別是：class是Java的保留關鍵字；6num23的首字母為數字；abc@sina中不能包含@等特殊字符；x+y不能包含運算符。此外，讀者應該注意，在Java中，標識符是區分大小寫的，也就是說，A123和a123是兩個完全不同的標識符。

3.2.3 認識關鍵字

和其他語言一樣，Java中也有許多關鍵字（Keywords，也叫保留字），如public、static、int等，這些關鍵字不能當做標識符使用。下表列出了Java中的關鍵字。在程序開發中一旦使用了這些關鍵字做標識符，編譯器在編譯時就會報錯，而對智能的編輯器（如Eclipse等）會在編寫代碼時自動提示這些語法錯誤。在后續的章節中，我們會慢慢學習它們的內涵和用法。

3.2.4 認識注釋

注釋在源代碼中的地位非常重要，雖然注釋在編譯時被編譯器自動過濾掉，但為程序添加注釋可以解釋程序的某些語句的作用和功能，提高程序的可讀性。特別當編寫大型程序時，多人團隊合作，A程序員寫的程序B程序員可能很難看懂，而注釋能起到非常重要的溝通作用。所以本書強力建議讀者朋友養成寫注釋的好習慣。

Java里的注釋根據不同的用途分為以下3種類型。

⑴ 單行注釋。

⑵ 多行注釋。

⑶ 文檔注釋。

單行注釋，就是在注釋內容的前面加雙斜線（//），Java編譯器會忽略這部分信息。如下所示。

        int num;    //定義一個整數

多行注釋，就是在注釋內容的前面以單斜線加一個星形標記（/*）開頭，并在注釋內容末尾以一個星形標記加單斜線（*/）結束。當注釋內容超過一行時，一般可使用這種方法，如下所示。

        /*
        int c = 10 ;
        int x = 5 ;
        */

文檔注釋，是以單斜線加兩個星形標記（/**）開頭，并以一個星形標記加單斜線（*/）結束。用這種方法注釋的內容會被解釋成程序的正式文檔，并能包含進如javadoc之類的工具生成的文檔里，用以說明該程序的層次結構及其方法。范例3-1中的第1-11行對源代碼的注釋屬于類別（3），通常在程序開頭加入作者，時間，版本，要實現的功能等內容注釋，方便后來的維護以及程序員的交流。本質上注釋類別（3）是（2）的一個特例，（3）中的第2個星號*可看作注釋的一部分。由于文檔注釋比較費篇幅，在后面的范例中，我們不再給出此類注釋，讀者可在隨書配備的光盤中看到注釋更為全面的源代碼。

需要注意的是，第3至第6行的注釋中，每一行前都有一個*，其實這不是必需的，它們是注釋區域的一個“普通”字符而已，僅僅是為了注釋部分看起來更加美觀。前文我們已提到，實現一個程序的基本功能是不夠的，優秀的程序員還會讓自己的代碼看起來很“美”。

3.2.5 認識變量

在Java程序設計中，變量（Variable）在程序語言中扮演著最基本的角色，它是存儲數據的載體。計算機中的變量是實際存在的數據。變量的數值可以被讀取和修改，它是一切計算的基礎。

與變量相對應的就是常量（Constant），顧名思義，常量是固定不變的量，其一旦被定義并賦初值后，它的值就不能再被改變。有關常量的知識介紹，請讀者參閱第4章的有關內容。

本節主要關注的是對變量的認知，接下來看看Java中變量的使用規則。Java變量使用和其他高級計算機語言一樣：先聲明，后使用。即必須實現聲明它想要保存數據的類型。

1. 變量的聲明

聲明一個變量的基本方式為：

        數據類型 變量名;

另外，在定義變量的同時，給予該變量初始化，建議讀者使用這種聲明變量的風格。

        數據類型 變量名 = 數值或表達式;

舉例來說，想在程序中聲明一個可存放整型的變量，這個變量的名稱為num。在程序中即可寫出如下所示的語句。

        int num;    //聲明num為整數變量

int為Java的關鍵字，代表基本數據類型——整型（Integer）。若要同時聲明多個整型的變量，可以像上面的語句一樣分別聲明它們，也可以把它們都寫在同一個語句中，每個變量之間以逗號分開。下面的變量聲明的方式都是合法的。

        int num1,num2,num3;  //聲明三個變量num1，num2，num3，彼此用英文逗號“,”隔開
        int num1;int num2;int num3; //用三個語句聲明上面的三個變量，彼此用英文分號“;”隔開

雖然上面兩種定義多個變量的語句都是合法的，但對它們添加注釋不甚方便，特別是對后一種同一行有多個語句，由于可讀性不好，建議讀者不要采納此種編程風格。

2. 變量名稱

讀者可以依據個人的喜好來決定變量的名稱，但這些變量的名稱不能使用Java的關鍵字。通常會以變量所代表的意義來取名。當然也可以使用a、b、c等簡單的英文字母代表變量，但是當程序很大時，需要的變量數量會很多，這些簡單名稱所代表的意義就比較容易忘記，必然會增加閱讀及調試程序的困難度。變量的命名之美在于：在符合變量命名規則的前提下，盡量對變量做到“見名知意”，如：用num 表示數字，用length 表示高度等。

3. 變量的設置

給所聲明的變量賦予一個屬于它的值，用賦值運算符（=）來實現。具體可使用如下所示的3種方法進行設置。

⑴ 在聲明變量時設置。

舉例來說，在程序中聲明一個整數的變量num，并直接把這個變量賦值為2 ，可以在程序中寫出如下的語句。

        int num=2; //聲明變量，并直接設置

⑵ 聲明后再設置。

一般來說也可以在聲明后再給變量賦值。舉例來說，在程序中聲明整型變量num1、num2及字符變量ch，并且給它們分別賦值，在程序中即可寫出下面的語句。

        int num1,num2;      //聲明兩個整型變量num1和num2
        char ch;           //聲明一個字符變量ch
        num1=2;          //將變量num1賦值為2
        num2=3;          //將變量num2賦值為3
        ch='z';            //將字符變量ch賦值為字母z

⑶ 在程序的任何位置聲明并設置。

以聲明一個整數的變量num為例，可以等到要使用這個變量時再給它賦值。

        int num;    //聲明整型變量num
        …
        num=2;   //用到變量num時，再賦值

3.2.6 認識數據類型

除了整數類型之外，Java還提供有多種數據類型。Java的變量類型可以是整型（int）、長整型（long）、短整型（short）、浮點型（float）、雙精度浮點型（double），或者字符型（char）和字符串型（String）等。下面對Java中的基本數據類型給予簡要介紹，讀者可參閱相關章節獲得更為詳細的介紹，基本數據類型的使用可參閱第5章；用戶自定義數據類型（class）的使用可參閱第9章；String類型的使用可參閱第16章。

整型是取值為不含小數的數據類型，包括byte類型、short類型、int類型及long類型，默認情況下為int類型，可用八進制、十進制及十六進制來表示。另一種存儲實數的類型是浮點型數據，主要包括float型（單精度浮點型，占4個字節）和double型（雙精度浮點型，占8個字節）。用來表示含有小數點的數據，必須聲明為浮點型。在默認情況下，浮點數是double型的。如果需要將某個包括小數點的實數聲明為單精度，則需要在該數值后加字母‘F’（或小寫字母‘f’）。

下面的語句是主要數據類型的定義說明。

        01  int num1=10;//定義4字節大小的整型變量num1，并賦初值為10
        02  byte age=20; //定義1個字節型變量age，并賦初值為20
        03  //byte age2=129; //錯誤：超出了byte類型表示的最大范圍（-128～127）

        04  float price=12.5f; //定義4字節的單精度float型變量price，并賦初值為12.5
        05  float price=12.5; //錯誤：類型不匹配
        06  double weight=12.5;//定義8字節的單精度float型變量weight，并賦初值為12.5

定義數據類型時，要注意兩點。

⑴ 在定義變量后，對變量賦值時，賦值大小不能超過所定義變量的表示范圍。例如，在本例第3行是錯誤的，給age2賦值129，已超出了byte類型（一個字節）所能表示的最大范圍（-128～127）。這好比某人在賓館定了一個單人間（聲明byte類型變量），等入住的時候，說自己太胖了，要住雙人間，這時賓館服務員（編譯器）是不會答應的。解決的辦法很簡單，需要重新在一開始就定雙人間（重新聲明age2為short類型）。

⑵ 在定義變量后，對變量賦值時，運算符（=）左右兩邊的類型要一致。例如，在本例第5行是錯誤的，因為在默認情況下，包含小數點的數（12.5）是雙精度double類型的，而“=”左邊定義的變量price是單精度float類型的，二者類型不匹配！這好比一個原本定了雙人間的顧客，非要去住單人間，刻板的賓館服務員（編譯器）一般也是不答應的，因為單人間可能放不下雙人間客人的那么多行李，丟了誰負責呢？如果住雙人間的顧客非要去住單人間，那需要雙人間的顧客顯式聲明，我確保我的行李在單人間可以放得下，或即使丟失點行李，我也是可以承受的（即強制類型轉換）。下面的兩個語句都是合法的。

        float price=12.5f;  //中規中矩的定義，一開始就保證“=”左右類型匹配
        float price=(float)12.5; //一開始“=”右邊不匹配，通過強制類型轉換后，“=”左右類型匹配

3.2.7 認識運算符和表達式

計算機的英文為Computer，顧名思義，它存在的目的就是用來做計算（Compute）的。而要運算就要使用各種運算符。最簡單的算術運算符是加（“+”）、減（“-”、）、乘（“*”）、除（“/”）、取余（“%”）等。

表達式則是由操作數與運算符所組成，操作數可以是常量、變量，甚至可以是方法。下面的語句說明了這些概念的使用。

        int result=1+2;

在這個語句中，1+2 為表達式，操作符為“+”，計算結果為 3，通過“=”賦值給整型變量result對于表達式，由于操作符是有優先級的，所以即使有計算相同的操作數和相同的操作符，其結果也是有可能不一樣的，例如：

        c = a + b /100; //假設變量a，b，c為已定義的變量

在上述的表達式中，由于除法操作符“/”的優先級比加法操作符“+”高，所以c的值為b除以100后的值再加上a之和，這可能不是程序員的本意，如果希望是a+b之和一起除以100，那么就需要加上括號（）來消除這種模糊性，如下所示：

        c = (a + b) /100; // a+b之和除以100

3.2.8 認識類

Java程序是由類（class）所組成。類的概念在以后會詳細講解，讀者只要記住，類是一種用戶自定義的類型就可以了，所有的Java程序都是由類組成的。下面的程序片段即為定義類的典型范例。

        public class Test            //定義public類—Test
        {
        …
        }

程序定義了一個新的public類Test，這個類的原始程序的文件名稱應取名為Test.java。類Test的范圍由一對大括號所包含。public是Java的關鍵字，指的是對于該類的訪問方式為公有。

需要注意的是：由于Java程序是由類所組成，因此在一個完整的Java程序里，至少需要有一個類。在第1章中，我們曾提到，在Java程序的文件名不能隨意命名，必須和public類名稱一樣（大小寫也必須保存一致）。因此，在一個獨立的源碼程序里，只能有一個public類，卻可以有許多non-public（非公有）類。若是在一個Java程序中沒有一個類是public，那么對該Java程序的文件名就可以隨意命名了。

Java提供了一系列的訪問控制符來設置基于類（class）、變量（variable）、方法（method）及構造方法（constructor）等不同等級的訪問權限。Java的訪問權限主要有4類：默認模式（default）、private（私有）、public（公有）和protected（保護）。對類和接口概念的深度理解，讀者可分別參閱第9章和第13章，這里僅需讀者了解，在Java中有這么4種訪問控制方式即可。

3.2.9 輸入與輸出

在Java中，流（Stream）是一個重要的但初學者很容易困惑的概念。輸入/輸出（I/O）是指程序與外部設備或其他計算機進行交互的操作。幾乎所有的程序都具有輸入與輸出功能，如從鍵盤上讀取數據，向屏幕或文件輸出數據等。通過輸入和輸出操作可以從外界接收信息，或者把信息傳遞給外界。Java把這些輸入與輸出操作用流的模式來實現，通過統一的接口來表示，從而使程序設計更為簡單。

流(stream)的概念最早源于UNIX操作系統中管道(pipe)的概念。在UNIX中，管道是一條不間斷的字節流，用來實現進程或程序間的通信，或讀寫外圍設備、外部文件之間的信息交互等。一個流必須有起源端和目的端，它們可以是計算機內存的某部分區域，也可以是某個磁盤文件，甚至可以是Internet上的某個URL。

為了便于理解，讀者可以將Java中流想象成一種“數據流通的管道”，文件和程序之間一旦有了數據請求，二者之間就會建立某種形式的連接，從而形成了一個數據流。

就如在真正的管道中，可以傳輸不同形態的東西，既可以是水，也可以是天然氣。類似的， Java中的數據流也有不同的形式，既可以是基于二進制的字節流，也可以是基于某種編碼方式（如Unicode、UTF-8等）的字符流。

流的方向是重要的，根據流的方向，流可大致分為兩類：輸入流和輸出流。當程序需要讀取數據時，就會開啟一個通向數據源的管道，程序可從該管道中提取數據，這種模式下的流稱之為輸入流。類似地，如果程序想要輸出數據，也會建立一個通往輸出目的地管道，一旦建立后，程序就可以經由此管道輸出數據，這種模式的流稱之為輸出流。關于數據流，它們的輸入、輸出關系可用下圖來說明。

作為程序輸入數據源，其對象可以是鍵盤，也可以是某個文件或磁盤。作為程序輸出數據源，其對象可以是顯示器，也可以是某個文件或磁盤。為了方便一些頻繁的設備交互，Java語言系統預定了3個可以直接使用的流對象，它們分別是：

⑴ System.in（標準輸入），通常代表鍵盤輸入。

⑵ System.out（標準輸出）：通常輸出到終端顯示器。

⑶ System.err（標準錯誤輸出）：通常將錯誤信息輸出到終端顯示器。

System.in是個標準的輸入流（InputStream ）對象，它主要是用來連接控制臺程序和鍵盤的輸入。目前System.in并不經常用到，這是因為Java命令行應用程序主要是通過命令行參數或配置文件來傳遞數據的，對于圖形用戶界面（GUI）程序，則主要是用圖形界面來接納用戶的鍵盤輸入。

System.out是打印輸出流（PrintStream）對象，主要向控制臺輸出數據，這個對象經常會被面向控制臺的程序使用到，它也常被程序員用作程序調試輸出的工具。

System.err也是打印輸出流（PrintStream）對象，除了其主要用于錯誤輸出之外，它和System.out沒有太大區別。有些應用程序（如Java程序員常用的Eclipse）用System.err以紅色字體來輸出錯誤信息。它可以看作一個專門用于輸出錯誤信息的System.out。

數據的輸入、輸出屬于I/O操作部分，Java把處理輸入/輸出相關的類放在java.io包中，這個包不屬于java.lang包，沒有被默認加載，所以如果需要使用與I/O相關的類和對象時，需要把java.io顯式的導入（import）到相應的程序中。下面用范例3-3來說明標準輸入和輸出的使用。

【范例3-3】 簡單的輸入、輸出流使用范例（StreamInTest3 3.java）。

        01 //Syetem.in、Syetem.out、Syetem.err的使用范例
        02  import java.io.*;    //導入Java中支持I/O類的包
        03  public class StreamInTest3_3
        04  {
        05     public static void main(String args[])
        06     {
        07      String str;
        08      //創建標準輸入流對象stdin來接收鍵盤System.in的輸入
        09      InputStreamReader stdin=new InputStreamReader(System.in);
        10      //以緩沖流模式來接收stdin
        11      BufferedReader bufin=new BufferedReader(stdin);
        12      //使用try和catch機制來處理輸入的異常
        13      try{

        14        System.out.print ("請輸入字符：");
        15        //用str字符串對象來接收鍵盤輸入的一行數據
        16        str=bufin.readLine();18
        17        System.out.println ("你輸入的字符為："+str);
        18        }catch(Exception e){
        19          //System.out.println("發生I/O錯誤!!!");
        20          System.err.println("發生I/O錯誤!!!");
        21          e.printStackTrace();
        22      }
        23    }
        24  }

【運行結果】

運行程序并保存，結果如下圖所示。

【代碼詳解】

程序第2行，如果要完全使用Java輸入、輸出流類模塊，就必須導入相應的包庫（java.io.*）支持。java.io.*中的字母“i”表示input（輸入），字母“o”表示output（輸出），“*”是代表任何含義的通配符，它表示輸入/輸出（io）下所有模塊。在Java中，“.”表示對象與組件之間的所有關系，為了方便起見，讀者可以直接用中文“的”來代替之。譬如：

        import java.io.*;

我們可以直接讀成“導入java“的”io包庫下“的”所有模塊”。

程序的第9行表示創建標準輸入流對象stdin ，來接收鍵盤System.in的輸入。

程序的第11行表示以緩沖流模式來接收stdin。緩沖機制主要是為了處理應用程序和外設（輸入/輸出）之間速度不匹配的問題。

程序的第15和19行，使用的是標準輸出對象System.out，這在前面的范例中頻繁使用。

程序第20行用System.err對象輸出程序的錯誤信息。

其實程序20行的功能完全可以用被注釋掉的第19行代替，二者均可輸出程序的錯誤信息，二者在此處可通用，所不同的是，使用System.err代碼的可讀性更好一點，其中err表示error（錯誤）。System.err可以理解為專用于輸出錯誤信息的System.out特例。

程序的13行到22行，使用了Java的try-catch錯誤捕捉處理機制。正如“天有不測之風云”一樣，在Java程序設計過程中，程序員雖已盡量考慮全面以避免各種錯誤，但從軟件工程角度來看，在程序運行過程中還是不可避免的發生各種不可預測的異常情況，程序越大，此類情況越是明顯。對此，一個良好的程序需要有一定的容錯機制，即不能因為程序成員的某個潛在的設計缺陷或用戶可能的操作失誤（如輸入信息出錯），而導致整個程序崩潰。因此，需要添加相應的代碼來處理程序中異常（Exception）錯誤。try-catch機制對于程序的健壯性（Robust）非常重要，我們會在第19章講到這方面的知識，這里讀者只需有個感性認識即可。

3.3 程序的檢測

本節視頻教學錄像：6分鐘

學習到本節，相信讀者大概可以依照前面的例子“照貓畫虎”，寫出幾個類似的程序了。而在編寫程序時，不可避免的會遇到各種編譯時（語法上的）或運行時（邏輯上的）的錯誤，接下來我們做一些小檢測，看看讀者能否準確地找出下面的程序中存在的錯誤。

3.3.1 語法錯誤

通過下面的范例應學會怎樣找出程序中的語法錯誤。

【范例3-4】 找出下面程序中的語法錯誤（代碼TestJava3 4.java）。

        01 //下面程序的錯誤屬于語法錯誤，在編譯的時候會自動檢測到
        02 public class TestJava3_4
        03 {
        04   public static void main(String args[])
        05   {
        06    int num1=2;//聲明整數變量num1，并賦值為2
        07    int num2=3;聲明整數變量num2，并賦值為3
        08
        09    System.out.println("我有"+num1"本書！");
        10    System.out.println("你有"+num2+"本書！")
        11   )
        12 }

【范例分析】

程序TestJava3_4在語法上犯了幾個錯誤，若是通過編譯器編譯，便可以把這些錯誤找出來。事實上，在Eclipse中，語法錯誤的部分都會顯示紅色的下劃線，對應的行號處會有紅色小×。

首先，可以看到第4行，main() 方法的主體以左大括號開始，應以右大括號結束。所有括號的出現都是成雙成對的，因此第11行main() 方法主體結束時應以右大括號做結尾，而TestJava2_4中卻以右括號“）”結束。

注釋的符號為“//”，但是在第7行的注釋中，沒有加上“//”。在第9行，字符串的連接中少了一個“+”號。最后，還可以看到在第10行的語句結束時，少了分號“；”作為結束。

上述的3個錯誤均屬于語法錯誤。當編譯程序發現程序語法有錯誤時，會把這些錯誤的位置指出來，并告訴程序設計者錯誤的類型，程序設計者可根據編譯程序所給予的信息加以更正。比如，在沒有糾正第7行的錯誤時，編譯器會顯示下圖所示的錯誤信息。

將程序第7行的錯誤更改后，重新編譯，若還是有錯誤，再依照上述的方法重復測試，這些錯誤就會被一一改正，直到沒有錯誤為止。糾正上述錯誤后，保存并運行程序，正確的運行結果如下圖所示。

3.3.2 語義錯誤

若程序本身的語法都沒有錯誤，但是運行后的結果卻不符合程序設計者的要求，此時可能犯了語義錯誤，也就是程序邏輯上的錯誤。讀者會發現，想要找出語義錯誤比找出語法錯誤更加困難。因為人都是有思維盲點的，如果在編寫程序時，一旦陷入某個錯誤的思維當中，有時很難跳出來。排除一個邏輯上的語義錯誤，糟糕時可能需要經歷一兩天，才突然“頓悟”錯誤在哪里。

舉例來說，想在程序中聲明一個可以存放整數的變量，這個變量的名稱為num。在程序中即可寫出如下所示的語句。

【范例3-5】 程序語義錯誤的檢測（TestJava3 5.java）。

        01 //下面這段程序原本是要計算一共有多少本書，但是由于錯把加號寫成了減號，
            //所以造成了輸出結果不正確，這屬于語義錯誤
        02 public class TestJava3_5
        03 {
        04   public static void main(String args[])
        05     {
        06     int num1=4;      //聲明一整型變量num1
        07     int num2=5;      //聲明一整型變量num2
        08
        09      System.out.println("我有"+num1+"本書!");
        10      System.out.println("你有"+num2+"本書!");
        11      //輸出num1-num2的值s
        12      System.out.println("我們一共有"+(num1-num2)+"本書!");
        13   }
        14 }

【范例分析】

可以發現，在程序編譯過程中并沒有發現錯誤，但是運行后的結果卻不正確，這種錯誤就是語義錯誤。在第12行中，因失誤將“num1+num2”寫成了“num1-num2”，雖然語法是正確的，但是卻不符合程序設計的要求，只要將錯誤更正后，程序的運行結果就是想要的了。

【運行結果】

保存并運行程序，結果如下圖（左）所示，顯然不符合設計的要求。在糾正12行的語義錯誤之后的輸出結果如下圖（右）所示。

糾正語義錯誤的輸出結果

3.4 提高程序的可讀性

本節視頻教學錄像：3分鐘

能夠寫出一個功能正確的程序，的確很讓人興奮。但如果這個程序除了本人之外，其他人都很難讀懂，那這就不算是一個好的程序。所以程序的設計者在設計程序的時候，除了完成程序必需的功能，也要學習程序設計的規范格式。除了前面所說的加上注釋之外，還應當保持適當的縮進，保證程序的邏輯層次清楚。我們前面的范例程序都是按縮進的方法來編寫的，“美的東西都是丑的東西襯托出來的”。讀者可以比較下面的兩個范例，相信看完之后，就會明白程序中使用縮進的好處了。

【范例3-6】 縮進格式的程序（TestJava3 6.java）。

        01 //以下這段程序是有縮進的樣例，可以發現這樣的程序看起來比較清楚
        02 public class TestJava3_6
        03 {
        04   public static void main(String args[])
        05   {
        06     int x;
        07
        08     for(x=1;x<=3;x++)
        09     {
        10       System.out.print("x="+x+",");
        11       System.out.println("x*x="+(x*x));
        12     }

        13    }
        14 }

【運行結果】

保存并運行程序，范例3-6結果如下圖所示。

【范例3-7】 非縮進格式的程序（代碼TestJava3 7）。

        01 //下面的程序與前面程序的輸出結果是一樣的，但不同的是，
        02 //這個程序沒有采用任何縮進，代碼閱讀者看起來很累，代碼邏輯關系不明顯，不易排錯
        03 public class TestJava3_7{
        04 public static void main(String args[]){
        05 int x;for(x=1;x<=3;x++){
        06 System.out.print("x="+x+",");
        07 System.out.println("x*x="+(x*x));}}}

【范例分析】

TestJava3_7這個例子雖然簡短，而且也沒有語法錯誤，但是因為編寫風格（Programming Style）的關系，閱讀起來肯定沒有TestJava3_6這個程序好讀，所以建議讀者盡量使用縮進，養成良好的編程習慣。良好代碼編寫風格是優秀程序員需要達到的境界，在滿足程序基本的功能和性能目標前提下，還要滿足代碼的“雅致”之美。良好編程風格可增強代碼的可讀性、可移植性，更加有利于團隊合作（teamwork）。只有程序設計者自己能明白的代碼注定是“孤單的”。

3.5 高手點撥

本節視頻教學錄像：5分鐘

注意Java源代碼中的字符半角和全角之分

Java繼承了C/C++的很多語法，其中一個語法就是每個語句（Statement）后加一個分號“;”作為本語句的結束。這本是一個很簡單的語法要求，但是對于東方國家的初學者來說，卻是一個極容易犯錯的問題。其主要原因在于混淆了半角“;”和全角“；”的區別。那么什么是字符的半角和全角呢？

傳統上，在西歐語系使用的計算機系統中，每一個字母或符號使用1個字節的空間，而1個字節由8比特（bit）組成，因此共有28=256個編碼空間，這對西歐語系的字符足夠用了；但是對于漢語、日語及韓語文字，由于其數量遠遠超過256個，故慣常使用兩字節來儲存一個字符，為了使字體看起來齊整，英文字母、數字及其他符號，也由原來只占1個字空間，改為用2個字的空間來顯示，并用2個字節來儲存。所以，中、日、韓等文字沒有半角之說，統一為全角字符。相比起來，英文字母、數字及其他西歐符號用1個字節表示就是半角，用2個字節表示就是全角，如下圖所示。

Java的初學者，在使用中文輸入法輸入英文字符時，很容易在中文輸入模式輸入全角的分號“；”、左右花括號“{”、“}”、左右括號“（”、“）”及逗號“，”，而Java的編譯器在語法識別上僅僅識別這些字符對應的半角。因此建議初學者在輸入Java語句（不包括注釋和字符串的內容）時，在中文輸入模式下，要么按“Ctrl+Shift”組合鍵切換至英文模式，要么將中文輸入法轉變為半角模式，如下圖所示，中文輸入法中的“太陽”標記為全角模式，單擊該圖標可以切換為“月亮”標記——半角模式。

3.6 實戰練習

本節視頻教學錄像：10分鐘

1.分析下面程序代碼的運行結果，運行程序并查看實際結果，分析產生結果的原因。

        01 public class Exercise3-1
        02 {
        03   public static void main(String args[])
        04   {
        05     int x=10;
        06     int y=3;
        07     System.out.println(x/y);
        08   }
        09 }

2. 用float型定義變量：float f = 3.14; 是否正確? （Java面試題）

解析:不正確。賦值運算符（=）左右兩邊的精度類型不匹配。在默認情況下，包含小數點的實數，如本題中的3.14，被存儲為double類型（即雙精度），而float類型定義的變量，如本題中的f，是單精度的。如果想讓上面的語句編譯正確，應該對賦值運算符（=）右邊的值做強制類型轉換，即把常量3.14強制轉換為單精度（即float類型），如下所示：

        float f=(float)3.14;  //正確

或者，一開始就把3.14存儲為單精度類型，在3.14后加上小寫字母‘f’或大寫字母‘F’，如下所示：

        float f=3.14f;  //正確
        float f=3.14F;  //正確