本书打破了传统的学科内容组织形式，创新性地采用“模块—任务”的全新模式来编排教材内容。
	全书以 Java 21 版本为基础，系统地讲解 Java 程序设计，共分为 4 个模块，每个模块下设有 3 ～ 4 个任务，每个任务都包含了明确的任务描述、职业能力与目标、知识储备、任务实施以及课后实践，特
	别注重实践能力的培养。读者可以根据自身的学习进度和兴趣自由选择学习内容，真正体现了以读者为中心的教学理念。尤为贴心的是，每个子任务中的难点和易错知识点都配有相应的视频讲解，使读
        者能够随时随地反复学习，直至完全掌握。本书通过将 Java 的基本语法、类与对象、继承与多态等核心理论融入程序设计的实践中，使读者在实战中掌握真知。此外，书中还增设了一个综合的实践项目，
	让读者通过实际操作来提升程序设计能力，真正做到学以致用。
	本书的学习内容按照“新手—生手—熟手—高手”的递进方式精心设计，既适合初学者入门，也为进阶学习提供了与 Java 高级阶段相衔接的内容，助力读者向“专家”水平迈进。
	本书可以作为职业院校计算机相关专业的教材，也可供初学者及有一定编程基础的学习者参考。

Java 语言是当前主流的面向对象程序设计语言，自面世以后，伴随着网络的兴起而变得非常流行，发展迅速，现在大约每半年就会有新的版本发布，以适应当前信息技术的迅速发展。Java 语言具有卓越的通用性、健壮性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于 PC、数据中心、游戏控制台、移动电话和互联网等领域，在全球云计算和移动互联网产业环境下，具备显著的优势和广阔的发展前景。
本书在第一版的基础上将软件版本升级为 Java 21，由学校、企业、行业专家合作共同编写，将实际工作岗位中的内容转换成为适应教学的学习情境，教学内容涵盖了 Windows 和 Linux 环境配置、类的定义与使用、继承与多态、Java 系统 API 的应用、数据结构、文件的读写、可视化界面设计、网络程序设计、网页数据读取等内容，有丰富的程序示例和实践训练项目。书中除了提供正确的代码外，还有一些经常容易出错的代码分析，以帮助读者分析代码错误产生的原因，提升读者程序纠错的能力，少走弯路，提高学习效果。每一个学习任务从提出问题开始，以解决问题结束，学习目标明确，学习内容清晰，前后的知识融会贯通，帮助读者提高程序设计能力。本书以红色基因为主线，将党的二十大报告、红色书籍、红色电影、红色歌曲等内容作为程序设计的元素，同时融合了大国工匠、技术能手、民族自主品牌等思政元素。
本书按照“进阶式”设计教学内容，通过学习，让读者从新手进阶为高手，具备 Java 程序员的设计水平。为了帮助读者更好地理解难点，还录制了相关视频，读者可以通过扫描二维码的方
式观看学习。所有示例代码可以登录中国铁道出版社教育资源数字化平台 https://www.tdpress.com/51eds 下载。
本书由杨龙平、颜菲担任主编，李湘林、王岳担任副主编，千锋科技的专家李强参与了编写工作，全国人工智能学会秘书长、北京联合大学的盛鸿宇教授担任主审。
感谢支持本书编写的所有人员，由于时间仓促，加之编者水平有限，书中难免有疏漏与不足之处，欢迎读者批评指正。
编 者
2024 年 3 月

模块一 类的初步使用 1
任务 1 编写第一个 Java 程序 2
任务描述  2
职业能力与目标  2
知识储备  2
一、认识 Java  2
二、为什么要学习 Java 程序 . 3
任务实施  4
一、配置 Windows 下的 Java 运行
  环境  4
二、第一个 Java 程序 . 5
三、在 Linux 中编写 Java 程序 . 7
课后实践  8
任务 2 利用 Java 解决简单问题 .9
任务描述  9
职业能力与目标  9
知识储备  9
一、标识符的使用  9
二、认识数据类型  10
三、常量与变量的使用  11
四、运算符和表达式的使用  13
五、程序逻辑控制的使用  15
六、数组的初步使用  22
任务实施  24
应用实例——编写一个程序查找图书
 名称  24
课后实践  25
任务 3 类与对象的使用 26
任务描述  26
职业能力与目标  26
知识储备  27
一、什么是面向对象程序设计  27
二、如何定义和使用类  30
三、方法的定义  37
四、构造方法  42
五、this 关键字 . 47
六、static 关键字  53
七、字符串  60
八、对象数组  65
任务实施  67
应用实例——利用链表设计网络
书店  67
课后实践  73
模块二 类的高级应用 75
任务 4 利用继承技术编写网络商城商品
 管理程序 .76
任务描述  76
职业能力与目标  76
知识储备  76
一、初探继承技术  76
二、什么是重写技术  86
三、认识抽象类  90
四、认识接口  98
五、认识 Object 类 . 101
六、认识基本类型类  104
七、内部类  108
八、包的定义与应用  110
任务实施  116
应用实例——网络商城商品管理
程序  116
课后实践  125
任务 5 预防应用程序崩溃 126
任务描述  126
职业能力与目标  126
知识储备  126
一、认识 Java 程序的异常 . 126
二、处理程序中的异常  129
三、自己定义异常类  136
任务实施  137
应用实例——模拟电脑故障处理  137
课后实践  139
任务 6 接收不同类型的参数 .140
任务描述  140
职业能力与目标  140
知识储备  140
一、认识泛型  140
二、泛型接口和泛型方法的应用  145
任务实施  147
应用实例——模拟在书包中装书或者
笔记本计算机  147
课后实践  148
任务 7 常用 API 和开发工具的使用 .149
任务描述  149
职业能力与目标  149
知识储备  149
一、时间日期类的使用  149
二、认识数学函数类  155
三、正则表达式的应用  156
四、比较器的应用  164
任务实施  167
一、配置 Java 集成开发工具 . 167
二、应用实例——验证网络注册
信息  170
课后实践  174
模块三 Java 高级开发技术 175
任务 8 编写多用户多任务的应用系统 176
任务描述  176
职业能力与目标  176
知识储备  176
一、为什么使用多线程  176
二、编写多线程的程序  178
三、探析线程的状态  180
四、认识常用线程方法  181
五、解决多线程资源冲突  183
任务实施  191
应用实例——模拟多生产者与
多消费者  191
课后实践  194
任务 9 数据的存储与读取 195
任务描述  195
职业能力与目标  195
知识储备  195
一、认识集合  195
二、存储与读取集合中的数据  197
三、List 接口及其实现类 . 201
四、Set 接口及其实现类  205
五、认识 Properties 类  209
任务实施  211
应用实例——二叉树的实现  211
课后实践  214
任务 10 分割与合并文件 215
任务描述  215
职业能力与目标  215
知识储备  215
一、操作文件对象  215
二、认识字节流  219
三、利用字符流读 / 写文件 . 225
四、解决文件显示乱码的问题  230
五、认识数据流和打印流  233
六、解决不同线程读取文件的通信
问题 . 237
任务实施  240
应用实例——文件的分割与合并  240
课后实践  244
模块四 编写可视化界面网络程序 245
任务 11 编写一个简单记事本 .246
任务描述  246
职业能力与目标  246
知识储备  246
一、认识图形开发界面  246
二、处理组件产生的事件  251
三、设计对话框  261
任务实施  265
应用实例——开发简单记事本  265
课后实践  270
任务 12 编写网络聊天室 271
任务描述  271
职业能力与目标  271
知识储备  271
一、认识网络编程  271
二、基于 TCP 的网络编程  272
三、基于 UDP 的网络编程  283
任务实施  286
应用实例——简单网络聊天室开发 . 286
课后实践  299
任务 13 利用 Java 读取 XML 数据 .300
任务描述  300
职业能力与目标  300
知识储备  300
一、XML 语言的初步应用  300
二、利用 Java 读取 XML 文档的
数据 . 305
任务实施  312
应用实例——编写网络红色歌曲信息
查询程序  312
课后实践  317

杨龙平，男，柳州铁道职业技术学院副校长，教授。在教学一线从事工作20多年，担任过《Java程序设计》《C程序设计》《信息技术》等多门课程的教学任务，教学效果良好；指导学生参加全国职业院校技能竞赛，获得三等奖2次，并获得广西职业院校技能竞赛一等奖2次，专业知识和教学能力比较强。主持、参与省部级以上的教育教学改革课题10多项，撰写论文近20篇，主持项目获得省级教学成果二等奖。担任全国铁道职业教育教学指导委员会铁道装备制造专业委员会副主任委员、广西轨道交通行业职业教育教学指导委员会委员；担任过全国职业院校技能竞赛的裁判工作。

颜菲，女，柳州铁道职业技术学院人事处处长，教授。1997年7月毕业于西南交通大学，获工学学士学位。1997年8月至2018年3月在柳州铁道职业技术学院信息技术学院（现通信与物联网学院）从事移动应用开发（软件技术）专业教学、科研工作。2004年9月至2007年6月在职攻读北京工业大学软件工程硕士，并获硕士学位。近几年，颜菲主持或作为主要完成人参与完成课题12项，其中省部级课题5项；公开发表论文7篇，其中中文核心3篇，出版专著1项；获得实用新型专利3项、软件著作权5项。

本书的学习内容按照“新手—生手—熟手—高手”的递进方式精心设计，既适合初学者入门，也为进阶学习提供了与 Java 高级阶段相衔接的内容，助力读者向“专家”水平迈进。