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ColorfulC · 更新于 2020-10-29

第一個 Java 程序

本節我們將以Windows操作系統為例，編寫并執行第一個Java程序。在這之前，請確保你的操作系統上已經安裝了JDK

1. 編譯程序

大家可能有個疑問，為什么需要編譯程序呢？計算機不能直接執行我們編寫的源代碼嗎？

這是由于計算機只能識別由0和1組成的二進制代碼。需要通過編譯將源代碼轉換為計算機認識的二進制代碼。

1.1 Java 中的編譯

在 Java 中，程序不是直接被編譯為可執行文件，而是被編譯為字節碼文件， JVM（Java虛擬機）在運行時執行字節碼文件。當我們使用 javac 編譯器時，Java 源代碼文件被編譯為字節碼文件，字節碼文件以擴展名 .class 的形式保存在磁盤上。當程序運行時，字節碼文件將被轉換為機器代碼，并在內存中執行。

總的來說，Java 源代碼需要被“轉換”兩次才能被計算機執行：

  1. Java 源代碼被編譯為字節碼：由 javac 前端編譯器完成；
  2. 字節碼被編譯為機器碼：由 JVM 的執行引擎完成。

下圖描述了一個Java程序從編寫到編譯，再到執行的步驟：

1.2 快速執行一個程序

1.2.1 準備工作

為了確保我們人生中第一個 Java 程序能夠順利執行，請首先確認你已經完成了下面兩件事情：

  1. 已經在你的電腦上成功安裝 JDK；
  2. 有一個文本編輯器。（如 Windows 的記事本，Unix 的 vim）。

1.2.2 編寫源代碼

新建一個文本，輸入如下內容，將其命名為 HelloWorld.java并保存

實例演示
預覽 復制
復制成功！
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}
運行案例 點擊 "運行案例" 可查看在線運行效果

Tips：

  • 文件名必須與類名同名（類名就是上面第一行代碼中class后面的HelloWorld），并且擴展名為 .java，文件名和類名都區分大小寫，所以請確保文件名和類名大小寫保持一致；
  • 類的命名約定以大寫字母開頭；
  • 上述代碼中的所有符號，請使用英文半角；
  • 別忽略了代碼第三行結尾的分號;。

下面為實操中的截圖。

打開記事本，輸入源代碼：

點擊文件 -> 保存，將文件保存到磁盤（此處保存在桌面上），注意：這里要將文件名命名為HelloWorld.java，保存類型選擇所有文件，編碼選擇UTF-8：

1.2.3 編譯后執行

現在，打開你常用的命令行工具。（如 Windows 上的命令提示符、MacOS 上的終端），并進入你剛剛保存 Java 源代碼的目錄。

在Windows搜索欄中輸入cmd即可打開：

使用cd命令，進入到我們剛剛保存源代碼的目錄（即進入到桌面目錄cd Desktop），使用dir命令，查看目錄下內容:

使用javac命令編譯源代碼：

javac HelloWorld.java

執行編譯命令后，你會發現同一目錄下會生成一個HelloWorld.class文件，這個HelloWorld.class就是我們說的字節碼文件。接下來就是通過 JVM 執行字節碼文件了，輸入下面的命令：

java HelloWorld

如果一切正常，你會看到屏幕上輸出如下內容：

祝賀你！成功執行了第一個 Java 程序！

Tips：

  • javac 是編譯器，而 java 是虛擬機，先使用 javac 編譯器編譯源代碼，再使用java虛擬機執行字節碼文件。這就是我們上面提到的 java 源代碼被轉換兩次到執行的過程。
  • java 命令后面的參數是類名。換句話說，我們只需要給虛擬機傳遞類名作為參數即可，虛擬機會自動查找對應的以.class為擴展名的文件并且執行。

2. 理解程序

我們現在對上面的 HelloWorld.java 代碼進行解析：

public class HelloWorld {
		...
}

這段代碼表示我們定義了一個公開類，類名為 HelloWorld，按照約定類名首字母要大寫。

public 表示這個類是公開的（至于什么是公開的，我們后面再講），class顧名思義，就是類， public 和 class都是 Java 中的關鍵字，必須小寫。 花括號{} 中間為類的定義。

下面我們來看下花括號中間的 main()方法代碼：

    public static void main(String[] args) {
        ...
    }

這段代碼表示我們定義了一個入口方法，注意：入口方法是 Java 程序執行的起點。

public 和 static分別表示方法是公開的、靜態的，void是方法的返回類型，main后面的括號() 用來將方法的參數括起來，String[]是參數的類型，args是參數的名稱。
當然，剛剛對于代碼的解釋略顯生澀，作為初學者無需深究每一項的含義。但有一個點請務必牢記：Java 規定，某個類定義的public static void main(String[] args)是Java程序的固定入口方法。

在方法內部，有一行代碼：

        System.out.println("Hello World!");

這行代碼的意義就是將Hello World這一串字符打印在屏幕上。你可以嘗試修改這塊內容，將代碼中的Hello World!，替換為其他內容，例如：

實例演示
預覽 復制
復制成功！
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("我愛慕課網!");
    }
}
運行案例 點擊 "運行案例" 可查看在線運行效果

保存源代碼，打開命令行，重新編譯執行，屏幕上輸出的內容將會被成功替換。

3. 小結

本小節我們一起完成了第一個 Java 程序的執行，在這個過程中，我們了解了編譯相關的知識，知道了使用 javac命令，可以將一個.java擴展名的源代碼文件編譯成.class擴展名的字節碼文件，使用 java 命令，可以執行字節碼文件。我們也對程序的基礎語法有了大致的了解。如果你對程序的理解還有困惑，也不必擔心，在后面的章節中，我們將具體學習 Java 的基礎語法，隨著知識的累積，你也將更加游刃有余地閱讀、編寫程序。