第3章 初识庐山真面目—Java程序要素概览
本章视频教学录像：1 小时33分钟
麻雀虽小，五脏俱全。本章的实例虽然非常简单，但基本涵盖了本篇所讲的内容。可以通过本章来概览Java程序的组成及内部部件（如Java中的标识符、关键字、变量、注释等）。同时，本章还涉及到Java程序错误的检测及Java编程风格的注意事项。
本章要点（已掌握的在方框中打钩）
□ 掌握Java程序的组成
□ 掌握Java 程序注释的使用
□ 掌握Java 中的标识符和关键字
□ 了解Java 中的变量及其设置
□ 了解程序的检测
□ 掌握提高程序可读性的方法
3.1 一个简单的例子
本节视频教学录像：15分钟
从本章开始，我们正式学习Java语言的程序设计。除了认识程序的架构外，本章还将介绍修饰符、关键字以及一些基本的数据类型。通过简单的范例，让读者了解到检测与提高程序可读性的方法，以培养读者良好的编程风格和正确的程序编写习惯。
下面来看一个简单的Java程序。在介绍程序之前，读者先简单回顾一下第1章讲解的例子，之后再来看下面的这个程序，在此基础上理解此程序的主要功能。
【范例3-1】 Java程序简单范例（代码TestJava3 1.java）。
01 /**
02
03 *@ClassName:TestJava3_1
04
05 *@Description:这是Java的一个简单范例
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; //声明一个整型变量num
17 num=5; //将整型变量赋值为3
18 //输出字符串，这里用"+"号连接变量
19 System.out.println("这是数字"+num);
20 System.out.println("我有"+num+"本书！");
21 }
22 }
【运行结果】
保存并运行程序，结果如下图所示，注意该图由Eclipse软件输出的界面，Eclipse软件的使用方法读者参阅第2章。
如果读者现在暂时看不懂上面的这个程序，也没有关系，先把这些Java代码在任意文本编辑器里（Eclipse编辑器、微软的写字板、Notepad++等均可）手工敲出来（尽量不要用拷贝+复制的模式来完成代码输入，每一次编程上的犯错，纠正之后，都是进步！），然后存盘、编译、运行，就可以看到输出结果。
【代码详解】
首先说明的是，例3-1中的行号是为了让读者（程序员）便于理解而人为添加的，真正Java源代码是没有这些行号的。
第1-11行为程序的注释, 会被编译器自动过滤。但通过注释可以提高Java源码的可读性，使得Java程序条理清晰。需要说明的是，第1-11行有部分空白行，空白行同样会被编译器过滤，在这里的主要功能是为了代码的美观。编写程序到了一定的境界，程序员不仅要追求程序功能的实现，还要追求源代码外在的“美”。这是一种编程风格，“美”的定义和理解不同，编程风格也各异。
第12行 public class TestJava3_1中的public与class是Java的关键字，class为“类”的意思，后面接上类名称，在本程序中取名为TestJava3_1。public则是用来表示该类为公有，也就是在整个程序里都可以访问到它。
需要特别注意的是：如果将一个类声明成public，那么需保证文件名称和这个类名称相同，如下图所示。本例中的文件名为TestJava3_1.java，而public之后所接的类名称也为TestJava3_1。也就是说，在一个Java文件里，最多只能有一个public类，否则.java的文件便无法命名。
第14行public static void main(String args[ ])为程序运行的起点。第15～21行（{}花括号之内）的功能类似于一般程序语言中的函数（function），但在Java中称之为method（方法）。因此C语言里的main()函数（主函数），在Java中则被称为main()方法（主方法）。
main()方法的主体（body）从第15行的左大括号“{”到第21行的右大括号“}”为止。每一个独立的Java程序一定要有main()方法才能运行，因为它是程序开始运行的起点。
第16行“int num”的目的是声明num为一个整数类型的变量。在使用变量之前，必须先声明其数据类型。
第17行“num=3”为一赋值语句，即把整数3赋给存放整数的变量num。
第19行的语句如下。
19 System.out.println("这是数字"+num);
程序运行时会在显示器上输出引号（"）内所包含的内容，包括“这是数字”和整数变量num所存放的值。
System.out是指标准输出，通常与计算机的接口设备有关，如打印机、显示器等。其后所续的println，是由print与line所组成的，意思是将后面括号中的内容打印在标准输出设备——显示器上。因此第19行的语句执行完后会换行，也就是把光标移到下一行的开头继续输出。类似的方法还有System.out.print()，同System.out.println()相比，System.out.print()输出指定内容，但不换行。读者可以把System.out.println()改成System.out.print()，看一下换行与不换行的区别。
第21行的右大括号告诉编译器main() method到这儿结束。
第22行的右大括号告诉编译器class TestJava3_1到这儿结束。
这里只是简单地介绍了一下TestJava3_1这个程序，相信读者已经对Java语言有了一个初步的了解。TestJava3_1程序虽然很短，却是一个相当完整的Java程序。在后面的章节中，将会对Java语言的细节部分做详细的讨论。
3.2 感性认识Java程序
在本节，我们将探讨Java语言的一些基本规则及用法。
本节视频教学录像：54分钟
3.2.1 认识Java程序的框架
1. 大括号、段及主体
将类名称定出之后，就可以开始编写类的内容。左大括号“{”为类的主体开始标记，而整个类的主体至右大括号“}”结束。每个命令语句结束时，都必须以分号“;”做结尾。当某个命令的语句不止一行时，必须以一对大括号“{}”将这些语句包括起来，形成一个程序段（segment）或是块（block）。
下面以一个简单的程序为例来说明什么是段与主体（body）。若暂时看不懂TestJava3_2这个程序，也不用担心，以后会讲到该程序中所用到的命令。
【范例3-2】 简单的Java程序（TestJava3 2.java）。
01 //TestJava3_2,简单的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 }
【运行结果】
运行程序并保存，结果如下图所示。
【范例分析】
在上面的程序中，可以看到main() 方法的主体以左右大括号{}包围起来；for循环中的语句不止一行，所以使用左右大括号{}将属于for循环的段内容包围起来；类TestJava3_2的内容又被第3行与第12行的左右大括号{}包围，这个块属于public类TestJava3_2所有。此外，应注意到每个语句结束时，都是以分号“；”作为结尾。
2. 程序运行的起始点 —— main() 方法
Java程序是由一个或一个以上的类组合而成，程序起始的主体也是被包含在类之中。这个起始的地方称为main()，用左右大括号将属于main()段的内容包围起来，称之为“方法”（method）。
main()方法为程序的主方法，如同中国的古话“家有千口，主事一人”。类似的，在一个Java程序中，不论它有千万行，执行的入口只能有一个，而这个执行的入口就是main()方法，它有且仅有一个。通常看到的main() 方法如下面的语句片段所示。
public static void main(String args[]) //main()方法，主程序开始
{
…
}
如前一节所述，main() 方法之前必须加上public static void 这3个标识符。public代表main()公有的方法；static表示main()是个静态方法，可以不依赖对象而存在，也就是说，在没有创建类的对象情况下，仍然可以执行；void英文本意为空的，这里表示main()方法没有返回值。main后面括号（）中的参数String args[]表示运行该程序时所需要的参数，这是固定的用法，我们会在以后的章节介绍这个参数的使用细节。
我们在学习Java中经常遇到“方法”这个概念，而在学习C语言或者C++中，又会遇到“函数”概念，语言都是相通的，那二者又有什么区别和联系呢？
⑴ “函数”是一段实现某种“功能”的代码，函数的操作是对输入数据的处理。函数的英文“function”恰恰有“功能”的含义，可以达到“见名知意”。通过函数的名称来实施函数调用。它能将一些数据（也就是参数）传递进去进行处理，然后返回一些数据（即函数的返回值），也可以没有返回值。所有传递给函数的数据都是显式传递的。而方法的参数传递通常是隐式的，它可以直接操作类内部的数据。
⑵ “方法”也是一段完成某项功能的代码，也通过名字来进行调用，但它依赖于某个特定的对象，例如，我们可以说“调用对象X的Y方法”，而不能“调用Y方法”。简单来讲， 方法和对象相关；而函数和对象无关。因为Java是一门完全面向对象编程的语言，所以在Java里只有方法。
C语言是面向过程的编程语言，所以在C语言中只有函数。C++是C语言的超集，既支持面向过程编程，又支持面向对象编程，所以在C++中，如果一个函数独立于类之外，那它就是函数，如果它存在于一个类中，那它就是方法，所不同的是，C++给这种特殊的方法取了一个新名称——成员函数（member function）。
3.2.2 认识标识符
Java中的包（package）、类、方法、参数和变量的名称，可由任意顺序的大小写字母、数字、下划线（_）和美元符号（$）等组成，但这些名称的标识符不能以数字开头，也不能是Java中保留的关键字。
下面是合法的标识符。
yourname your_name _yourname $yourname
比如，下面的4个标识符是非法的。
class 6num23 abc@sina x+y
非法的原因分别是：class是Java的保留关键字；6num23的首字母为数字；abc@sina中不能包含@等特殊字符；x+y不能包含运算符。此外，读者应该注意，在Java中，标识符是区分大小写的，也就是说，A123和a123是两个完全不同的标识符。
注意
标识符的命名规则属于强制性的，不然编译时会报错。一些刚接触编程语言的读者可能会觉得记住上面的规则很麻烦，所以在这里提醒读者，标识符最好永远用字母开头，而且尽量不要包含其他的符号。规则是必须遵守的，而规范是约定俗成的，鼓励大家都遵守的。
3.2.3 认识关键字
和其他语言一样，Java中也有许多关键字（Keywords，也叫保留字），如public、static、int等，这些关键字不能当做标识符使用。下表列出了Java中的关键字。在程序开发中一旦使用了这些关键字做标识符，编译器在编译时就会报错，而对智能的编辑器（如Eclipse等）会在编写代码时自动提示这些语法错误。在后续的章节中，我们会慢慢学习它们的内涵和用法。
注：*表示该关键字尚未启用；**表示在Java 1.2添加的；***表示在Java 1.3添加的；****表示在Java 5.0添加的。
注意
虽然goto、const在Java中并没有任何意义，却也是保留的关键字，与其他的关键字一样，在程序里不能用来作为自定义的标识符，true、false、null等看起来像关键词，实际上在Java中，它们仅仅是普通的字符串。Java中的所有关键字均由小写字母构成。
3.2.4 认识注释
注释在源代码中的地位非常重要，虽然注释在编译时被编译器自动过滤掉，但为程序添加注释可以解释程序的某些语句的作用和功能，提高程序的可读性。特别当编写大型程序时，多人团队合作，A程序员写的程序B程序员可能很难看懂，而注释能起到非常重要的沟通作用。所以本书强力建议读者朋友养成写注释的好习惯。
Java里的注释根据不同的用途分为以下3种类型。
⑴ 单行注释。
⑵ 多行注释。
⑶ 文档注释。
单行注释，就是在注释内容的前面加双斜线（//），Java编译器会忽略这部分信息。如下所示。
int num; //定义一个整数
多行注释，就是在注释内容的前面以单斜线加一个星形标记（/*）开头，并在注释内容末尾以一个星形标记加单斜线（*/）结束。当注释内容超过一行时，一般可使用这种方法，如下所示。
/*
int c = 10 ;
int x = 5 ;
*/
文档注释，是以单斜线加两个星形标记（/**）开头，并以一个星形标记加单斜线（*/）结束。用这种方法注释的内容会被解释成程序的正式文档，并能包含进如javadoc之类的工具生成的文档里，用以说明该程序的层次结构及其方法。范例3-1中的第1-11行对源代码的注释属于类别（3），通常在程序开头加入作者，时间，版本，要实现的功能等内容注释，方便后来的维护以及程序员的交流。本质上注释类别（3）是（2）的一个特例，（3）中的第2个星号*可看作注释的一部分。由于文档注释比较费篇幅，在后面的范例中，我们不再给出此类注释，读者可在随书配备的光盘中看到注释更为全面的源代码。
提示
还可以用程序注释来暂时屏蔽某些程序语句，让编译器暂时不要处理这部分语句，等到需要处理的时候，只需把注释标记取消即可。这也是程序调试一种技巧。注释在调试和后期的维护过程中也有重要作用，请读者务必重视。
需要注意的是，第3至第6行的注释中，每一行前都有一个*，其实这不是必需的，它们是注释区域的一个“普通”字符而已，仅仅是为了注释部分看起来更加美观。前文我们已提到，实现一个程序的基本功能是不够的，优秀的程序员还会让自己的代码看起来很“美”。
提示
撰写注释部分，看起来比较繁琐。其实完全可借助Eclipse方便地生成漂亮的注释。在Eclipse中选择【窗口】
【首选项】
【Java】
【代码样式】
【代码模板】，设置好一些固定格式的注释模板后，按Alt+ Shift+ J 组合键便可方便插入注释。
3.2.5 认识变量
在Java程序设计中，变量（Variable）在程序语言中扮演着最基本的角色，它是存储数据的载体。计算机中的变量是实际存在的数据。变量的数值可以被读取和修改，它是一切计算的基础。
与变量相对应的就是常量（Constant），顾名思义，常量是固定不变的量，其一旦被定义并赋初值后，它的值就不能再被改变。有关常量的知识介绍，请读者参阅第4章的有关内容。
本节主要关注的是对变量的认知，接下来看看Java中变量的使用规则。Java变量使用和其他高级计算机语言一样：先声明，后使用。即必须实现声明它想要保存数据的类型。
1. 变量的声明
声明一个变量的基本方式为：
数据类型 变量名;
另外，在定义变量的同时，给予该变量初始化，建议读者使用这种声明变量的风格。
数据类型 变量名 = 数值或表达式;
举例来说，想在程序中声明一个可存放整型的变量，这个变量的名称为num。在程序中即可写出如下所示的语句。
int num; //声明num为整数变量
int为Java的关键字，代表基本数据类型——整型（Integer）。若要同时声明多个整型的变量，可以像上面的语句一样分别声明它们，也可以把它们都写在同一个语句中，每个变量之间以逗号分开。下面的变量声明的方式都是合法的。
int num1,num2,num3; //声明三个变量num1，num2，num3，彼此用英文逗号“,”隔开
int num1;int num2;int num3; //用三个语句声明上面的三个变量，彼此用英文分号“;”隔开
虽然上面两种定义多个变量的语句都是合法的，但对它们添加注释不甚方便，特别是对后一种同一行有多个语句，由于可读性不好，建议读者不要采纳此种编程风格。
2. 变量名称
读者可以依据个人的喜好来决定变量的名称，但这些变量的名称不能使用Java的关键字。通常会以变量所代表的意义来取名。当然也可以使用a、b、c等简单的英文字母代表变量，但是当程序很大时，需要的变量数量会很多，这些简单名称所代表的意义就比较容易忘记，必然会增加阅读及调试程序的困难度。变量的命名之美在于：在符合变量命名规则的前提下，尽量对变量做到“见名知意”，如：用num 表示数字，用length 表示高度等。
3. 变量的设置
给所声明的变量赋予一个属于它的值，用赋值运算符（=）来实现。具体可使用如下所示的3种方法进行设置。
⑴ 在声明变量时设置。
举例来说，在程序中声明一个整数的变量num，并直接把这个变量赋值为2 ，可以在程序中写出如下的语句。
int num=2; //声明变量，并直接设置
⑵ 声明后再设置。
一般来说也可以在声明后再给变量赋值。举例来说，在程序中声明整型变量num1、num2及字符变量ch，并且给它们分别赋值，在程序中即可写出下面的语句。
int num1,num2; //声明两个整型变量num1和num2
char ch; //声明一个字符变量ch
num1=2; //将变量num1赋值为2
num2=3; //将变量num2赋值为3
ch='z'; //将字符变量ch赋值为字母z
⑶ 在程序的任何位置声明并设置。
以声明一个整数的变量num为例，可以等到要使用这个变量时再给它赋值。
int num; //声明整型变量num
…
num=2; //用到变量num时，再赋值
3.2.6 认识数据类型
除了整数类型之外，Java还提供有多种数据类型。Java的变量类型可以是整型（int）、长整型（long）、短整型（short）、浮点型（float）、双精度浮点型（double），或者字符型（char）和字符串型（String）等。下面对Java中的基本数据类型给予简要介绍，读者可参阅相关章节获得更为详细的介绍，基本数据类型的使用可参阅第5章；用户自定义数据类型（class）的使用可参阅第9章；String类型的使用可参阅第16章。
整型是取值为不含小数的数据类型，包括byte类型、short类型、int类型及long类型，默认情况下为int类型，可用八进制、十进制及十六进制来表示。另一种存储实数的类型是浮点型数据，主要包括float型（单精度浮点型，占4个字节）和double型（双精度浮点型，占8个字节）。用来表示含有小数点的数据，必须声明为浮点型。在默认情况下，浮点数是double型的。如果需要将某个包括小数点的实数声明为单精度，则需要在该数值后加字母‘F’（或小写字母‘f’）。
下面的语句是主要数据类型的定义说明。
01 int num1=10;//定义4字节大小的整型变量num1，并赋初值为10
02 byte age=20; //定义1个字节型变量age，并赋初值为20
03 //byte age2=129; //错误：超出了byte类型表示的最大范围（-128～127）
04 float price=12.5f; //定义4字节的单精度float型变量price，并赋初值为12.5
05 float price=12.5; //错误：类型不匹配
06 double weight=12.5;//定义8字节的单精度float型变量weight，并赋初值为12.5
定义数据类型时，要注意两点。
⑴ 在定义变量后，对变量赋值时，赋值大小不能超过所定义变量的表示范围。例如，在本例第3行是错误的，给age2赋值129，已超出了byte类型（一个字节）所能表示的最大范围（-128～127）。这好比某人在宾馆定了一个单人间（声明byte类型变量），等入住的时候，说自己太胖了，要住双人间，这时宾馆服务员（编译器）是不会答应的。解决的办法很简单，需要重新在一开始就定双人间（重新声明age2为short类型）。
⑵ 在定义变量后，对变量赋值时，运算符（=）左右两边的类型要一致。例如，在本例第5行是错误的，因为在默认情况下，包含小数点的数（12.5）是双精度double类型的，而“=”左边定义的变量price是单精度float类型的，二者类型不匹配！这好比一个原本定了双人间的顾客，非要去住单人间，刻板的宾馆服务员（编译器）一般也是不答应的，因为单人间可能放不下双人间客人的那么多行李，丢了谁负责呢？如果住双人间的顾客非要去住单人间，那需要双人间的顾客显式声明，我确保我的行李在单人间可以放得下，或即使丢失点行李，我也是可以承受的（即强制类型转换）。下面的两个语句都是合法的。
float price=12.5f; //中规中矩的定义，一开始就保证“=”左右类型匹配
float price=(float)12.5; //一开始“=”右边不匹配，通过强制类型转换后，“=”左右类型匹配
3.2.7 认识运算符和表达式
计算机的英文为Computer，顾名思义，它存在的目的就是用来做计算（Compute）的。而要运算就要使用各种运算符。最简单的算术运算符是加（“+”）、减（“-”、）、乘（“*”）、除（“/”）、取余（“%”）等。
表达式则是由操作数与运算符所组成，操作数可以是常量、变量，甚至可以是方法。下面的语句说明了这些概念的使用。
int result=1+2;
在这个语句中，1+2 为表达式，操作符为“+”，计算结果为 3，通过“=”赋值给整型变量result对于表达式，由于操作符是有优先级的，所以即使有计算相同的操作数和相同的操作符，其结果也是有可能不一样的，例如：
c = a + b /100; //假设变量a，b，c为已定义的变量
在上述的表达式中，由于除法操作符“/”的优先级比加法操作符“+”高，所以c的值为b除以100后的值再加上a之和，这可能不是程序员的本意，如果希望是a+b之和一起除以100，那么就需要加上括号（）来消除这种模糊性，如下所示：
c = (a + b) /100; // a+b之和除以100
3.2.8 认识类
Java程序是由类（class）所组成。类的概念在以后会详细讲解，读者只要记住，类是一种用户自定义的类型就可以了，所有的Java程序都是由类组成的。下面的程序片段即为定义类的典型范例。
public class Test //定义public类—Test
{
…
}
程序定义了一个新的public类Test，这个类的原始程序的文件名称应取名为Test.java。类Test的范围由一对大括号所包含。public是Java的关键字，指的是对于该类的访问方式为公有。
需要注意的是：由于Java程序是由类所组成，因此在一个完整的Java程序里，至少需要有一个类。在第1章中，我们曾提到，在Java程序的文件名不能随意命名，必须和public类名称一样（大小写也必须保存一致）。因此，在一个独立的源码程序里，只能有一个public类，却可以有许多non-public（非公有）类。若是在一个Java程序中没有一个类是public，那么对该Java程序的文件名就可以随意命名了。
Java提供了一系列的访问控制符来设置基于类（class）、变量（variable）、方法（method）及构造方法（constructor）等不同等级的访问权限。Java的访问权限主要有4类：默认模式（default）、private（私有）、public（公有）和protected（保护）。对类和接口概念的深度理解，读者可分别参阅第9章和第13章，这里仅需读者了解，在Java中有这么4种访问控制方式即可。
3.2.9 输入与输出
在Java中，流（Stream）是一个重要的但初学者很容易困惑的概念。输入/输出（I/O）是指程序与外部设备或其他计算机进行交互的操作。几乎所有的程序都具有输入与输出功能，如从键盘上读取数据，向屏幕或文件输出数据等。通过输入和输出操作可以从外界接收信息，或者把信息传递给外界。Java把这些输入与输出操作用流的模式来实现，通过统一的接口来表示，从而使程序设计更为简单。
流(stream)的概念最早源于UNIX操作系统中管道(pipe)的概念。在UNIX中，管道是一条不间断的字节流，用来实现进程或程序间的通信，或读写外围设备、外部文件之间的信息交互等。一个流必须有起源端和目的端，它们可以是计算机内存的某部分区域，也可以是某个磁盘文件，甚至可以是Internet上的某个URL。
为了便于理解，读者可以将Java中流想象成一种“数据流通的管道”，文件和程序之间一旦有了数据请求，二者之间就会建立某种形式的连接，从而形成了一个数据流。
就如在真正的管道中，可以传输不同形态的东西，既可以是水，也可以是天然气。类似的， Java中的数据流也有不同的形式，既可以是基于二进制的字节流，也可以是基于某种编码方式（如Unicode、UTF-8等）的字符流。
流的方向是重要的，根据流的方向，流可大致分为两类：输入流和输出流。当程序需要读取数据时，就会开启一个通向数据源的管道，程序可从该管道中提取数据，这种模式下的流称之为输入流。类似地，如果程序想要输出数据，也会建立一个通往输出目的地管道，一旦建立后，程序就可以经由此管道输出数据，这种模式的流称之为输出流。关于数据流，它们的输入、输出关系可用下图来说明。
作为程序输入数据源，其对象可以是键盘，也可以是某个文件或磁盘。作为程序输出数据源，其对象可以是显示器，也可以是某个文件或磁盘。为了方便一些频繁的设备交互，Java语言系统预定了3个可以直接使用的流对象，它们分别是：
⑴ System.in（标准输入），通常代表键盘输入。
⑵ System.out（标准输出）：通常输出到终端显示器。
⑶ System.err（标准错误输出）：通常将错误信息输出到终端显示器。
System.in是个标准的输入流（InputStream ）对象，它主要是用来连接控制台程序和键盘的输入。目前System.in并不经常用到，这是因为Java命令行应用程序主要是通过命令行参数或配置文件来传递数据的，对于图形用户界面（GUI）程序，则主要是用图形界面来接纳用户的键盘输入。
System.out是打印输出流（PrintStream）对象，主要向控制台输出数据，这个对象经常会被面向控制台的程序使用到，它也常被程序员用作程序调试输出的工具。
System.err也是打印输出流（PrintStream）对象，除了其主要用于错误输出之外，它和System.out没有太大区别。有些应用程序（如Java程序员常用的Eclipse）用System.err以红色字体来输出错误信息。它可以看作一个专门用于输出错误信息的System.out。
数据的输入、输出属于I/O操作部分，Java把处理输入/输出相关的类放在java.io包中，这个包不属于java.lang包，没有被默认加载，所以如果需要使用与I/O相关的类和对象时，需要把java.io显式的导入（import）到相应的程序中。下面用范例3-3来说明标准输入和输出的使用。
【范例3-3】 简单的输入、输出流使用范例（StreamInTest3 3.java）。
01 //Syetem.in、Syetem.out、Syetem.err的使用范例
02 import java.io.*; //导入Java中支持I/O类的包
03 public class StreamInTest3_3
04 {
05 public static void main(String args[])
06 {
07 String str;
08 //创建标准输入流对象stdin来接收键盘System.in的输入
09 InputStreamReader stdin=new InputStreamReader(System.in);
10 //以缓冲流模式来接收stdin
11 BufferedReader bufin=new BufferedReader(stdin);
12 //使用try和catch机制来处理输入的异常
13 try{
14 System.out.print ("请输入字符：");
15 //用str字符串对象来接收键盘输入的一行数据
16 str=bufin.readLine();18
17 System.out.println ("你输入的字符为："+str);
18 }catch(Exception e){
19 //System.out.println("发生I/O错误!!!");
20 System.err.println("发生I/O错误!!!");
21 e.printStackTrace();
22 }
23 }
24 }
【运行结果】
运行程序并保存，结果如下图所示。
【代码详解】
程序第2行，如果要完全使用Java输入、输出流类模块，就必须导入相应的包库（java.io.*）支持。java.io.*中的字母“i”表示input（输入），字母“o”表示output（输出），“*”是代表任何含义的通配符，它表示输入/输出（io）下所有模块。在Java中，“.”表示对象与组件之间的所有关系，为了方便起见，读者可以直接用中文“的”来代替之。譬如：
import java.io.*;
我们可以直接读成“导入java“的”io包库下“的”所有模块”。
程序的第9行表示创建标准输入流对象stdin ，来接收键盘System.in的输入。
程序的第11行表示以缓冲流模式来接收stdin。缓冲机制主要是为了处理应用程序和外设（输入/输出）之间速度不匹配的问题。
程序的第15和19行，使用的是标准输出对象System.out，这在前面的范例中频繁使用。
程序第20行用System.err对象输出程序的错误信息。
其实程序20行的功能完全可以用被注释掉的第19行代替，二者均可输出程序的错误信息，二者在此处可通用，所不同的是，使用System.err代码的可读性更好一点，其中err表示error（错误）。System.err可以理解为专用于输出错误信息的System.out特例。
程序的13行到22行，使用了Java的try-catch错误捕捉处理机制。正如“天有不测之风云”一样，在Java程序设计过程中，程序员虽已尽量考虑全面以避免各种错误，但从软件工程角度来看，在程序运行过程中还是不可避免的发生各种不可预测的异常情况，程序越大，此类情况越是明显。对此，一个良好的程序需要有一定的容错机制，即不能因为程序成员的某个潜在的设计缺陷或用户可能的操作失误（如输入信息出错），而导致整个程序崩溃。因此，需要添加相应的代码来处理程序中异常（Exception）错误。try-catch机制对于程序的健壮性（Robust）非常重要，我们会在第19章讲到这方面的知识，这里读者只需有个感性认识即可。
3.3 程序的检测
本节视频教学录像：6分钟
学习到本节，相信读者大概可以依照前面的例子“照猫画虎”，写出几个类似的程序了。而在编写程序时，不可避免的会遇到各种编译时（语法上的）或运行时（逻辑上的）的错误，接下来我们做一些小检测，看看读者能否准确地找出下面的程序中存在的错误。
3.3.1 语法错误
通过下面的范例应学会怎样找出程序中的语法错误。
【范例3-4】 找出下面程序中的语法错误（代码TestJava3 4.java）。
01 //下面程序的错误属于语法错误，在编译的时候会自动检测到
02 public class TestJava3_4
03 {
04 public static void main(String args[])
05 {
06 int num1=2;//声明整数变量num1，并赋值为2
07 int num2=3;声明整数变量num2，并赋值为3
08
09 System.out.println("我有"+num1"本书！");
10 System.out.println("你有"+num2+"本书！")
11 )
12 }
【范例分析】
程序TestJava3_4在语法上犯了几个错误，若是通过编译器编译，便可以把这些错误找出来。事实上，在Eclipse中，语法错误的部分都会显示红色的下划线，对应的行号处会有红色小×。
首先，可以看到第4行，main() 方法的主体以左大括号开始，应以右大括号结束。所有括号的出现都是成双成对的，因此第11行main() 方法主体结束时应以右大括号做结尾，而TestJava2_4中却以右括号“）”结束。
注释的符号为“//”，但是在第7行的注释中，没有加上“//”。在第9行，字符串的连接中少了一个“+”号。最后，还可以看到在第10行的语句结束时，少了分号“；”作为结束。
上述的3个错误均属于语法错误。当编译程序发现程序语法有错误时，会把这些错误的位置指出来，并告诉程序设计者错误的类型，程序设计者可根据编译程序所给予的信息加以更正。比如，在没有纠正第7行的错误时，编译器会显示下图所示的错误信息。
将程序第7行的错误更改后，重新编译，若还是有错误，再依照上述的方法重复测试，这些错误就会被一一改正，直到没有错误为止。纠正上述错误后，保存并运行程序，正确的运行结果如下图所示。
3.3.2 语义错误
若程序本身的语法都没有错误，但是运行后的结果却不符合程序设计者的要求，此时可能犯了语义错误，也就是程序逻辑上的错误。读者会发现，想要找出语义错误比找出语法错误更加困难。因为人都是有思维盲点的，如果在编写程序时，一旦陷入某个错误的思维当中，有时很难跳出来。排除一个逻辑上的语义错误，糟糕时可能需要经历一两天，才突然“顿悟”错误在哪里。
举例来说，想在程序中声明一个可以存放整数的变量，这个变量的名称为num。在程序中即可写出如下所示的语句。
【范例3-5】 程序语义错误的检测（TestJava3 5.java）。
01 //下面这段程序原本是要计算一共有多少本书，但是由于错把加号写成了减号，
//所以造成了输出结果不正确，这属于语义错误
02 public class TestJava3_5
03 {
04 public static void main(String args[])
05 {
06 int num1=4; //声明一整型变量num1
07 int num2=5; //声明一整型变量num2
08
09 System.out.println("我有"+num1+"本书!");
10 System.out.println("你有"+num2+"本书!");
11 //输出num1-num2的值s
12 System.out.println("我们一共有"+(num1-num2)+"本书!");
13 }
14 }
【范例分析】
可以发现，在程序编译过程中并没有发现错误，但是运行后的结果却不正确，这种错误就是语义错误。在第12行中，因失误将“num1+num2”写成了“num1-num2”，虽然语法是正确的，但是却不符合程序设计的要求，只要将错误更正后，程序的运行结果就是想要的了。
【运行结果】
保存并运行程序，结果如下图（左）所示，显然不符合设计的要求。在纠正12行的语义错误之后的输出结果如下图（右）所示。
范例3-5的输出结果图
纠正语义错误的输出结果
3.4 提高程序的可读性
本节视频教学录像：3分钟
能够写出一个功能正确的程序，的确很让人兴奋。但如果这个程序除了本人之外，其他人都很难读懂，那这就不算是一个好的程序。所以程序的设计者在设计程序的时候，除了完成程序必需的功能，也要学习程序设计的规范格式。除了前面所说的加上注释之外，还应当保持适当的缩进，保证程序的逻辑层次清楚。我们前面的范例程序都是按缩进的方法来编写的，“美的东西都是丑的东西衬托出来的”。读者可以比较下面的两个范例，相信看完之后，就会明白程序中使用缩进的好处了。
【范例3-6】 缩进格式的程序（TestJava3 6.java）。
01 //以下这段程序是有缩进的样例，可以发现这样的程序看起来比较清楚
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 }
【运行结果】
保存并运行程序，范例3-6结果如下图所示。
【范例3-7】 非缩进格式的程序（代码TestJava3 7）。
01 //下面的程序与前面程序的输出结果是一样的，但不同的是，
02 //这个程序没有采用任何缩进，代码阅读者看起来很累，代码逻辑关系不明显，不易排错
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这个例子虽然简短，而且也没有语法错误，但是因为编写风格（Programming Style）的关系，阅读起来肯定没有TestJava3_6这个程序好读，所以建议读者尽量使用缩进，养成良好的编程习惯。良好代码编写风格是优秀程序员需要达到的境界，在满足程序基本的功能和性能目标前提下，还要满足代码的“雅致”之美。良好编程风格可增强代码的可读性、可移植性，更加有利于团队合作（teamwork）。只有程序设计者自己能明白的代码注定是“孤单的”。
3.5 高手点拨
本节视频教学录像：5分钟
注意Java源代码中的字符半角和全角之分
Java继承了C/C++的很多语法，其中一个语法就是每个语句（Statement）后加一个分号“;”作为本语句的结束。这本是一个很简单的语法要求，但是对于东方国家的初学者来说，却是一个极容易犯错的问题。其主要原因在于混淆了半角“;”和全角“；”的区别。那么什么是字符的半角和全角呢？
传统上，在西欧语系使用的计算机系统中，每一个字母或符号使用1个字节的空间，而1个字节由8比特（bit）组成，因此共有28=256个编码空间，这对西欧语系的字符足够用了；但是对于汉语、日语及韩语文字，由于其数量远远超过256个，故惯常使用两字节来储存一个字符，为了使字体看起来齐整，英文字母、数字及其他符号，也由原来只占1个字空间，改为用2个字的空间来显示，并用2个字节来储存。所以，中、日、韩等文字没有半角之说，统一为全角字符。相比起来，英文字母、数字及其他西欧符号用1个字节表示就是半角，用2个字节表示就是全角，如下图所示。
Java的初学者，在使用中文输入法输入英文字符时，很容易在中文输入模式输入全角的分号“；”、左右花括号“{”、“}”、左右括号“（”、“）”及逗号“，”，而Java的编译器在语法识别上仅仅识别这些字符对应的半角。因此建议初学者在输入Java语句（不包括注释和字符串的内容）时，在中文输入模式下，要么按“Ctrl+Shift”组合键切换至英文模式，要么将中文输入法转变为半角模式，如下图所示，中文输入法中的“太阳”标记为全角模式，单击该图标可以切换为“月亮”标记——半角模式。
3.6 实战练习
本节视频教学录像：10分钟
1.分析下面程序代码的运行结果，运行程序并查看实际结果，分析产生结果的原因。
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型定义变量：float f = 3.14; 是否正确? （Java面试题）
解析:不正确。赋值运算符（=）左右两边的精度类型不匹配。在默认情况下，包含小数点的实数，如本题中的3.14，被存储为double类型（即双精度），而float类型定义的变量，如本题中的f，是单精度的。如果想让上面的语句编译正确，应该对赋值运算符（=）右边的值做强制类型转换，即把常量3.14强制转换为单精度（即float类型），如下所示：
float f=(float)3.14; //正确
或者，一开始就把3.14存储为单精度类型，在3.14后加上小写字母‘f’或大写字母‘F’，如下所示：
float f=3.14f; //正确
float f=3.14F; //正确