05. 【Java教程】第一个 Java 程序

本节我们将以Windows操作系统为例，编写并执行第一个Java程序。在这之前，请确保你的操作系统上已经安装了JDK

1. 编译程序

大家可能有个疑问，为什么需要编译程序呢？计算机不能直接执行我们编写的源代码吗？

这是由于计算机只能识别由0和1组成的二进制代码。需要通过编译将源代码转换为计算机认识的二进制代码。

1.1 Java 中的编译

在 Java 中，程序不是直接被编译为可执行文件，而是被编译为字节码文件， JVM（Java虚拟机）在运行时执行字节码文件。当我们使用 javac 编译器时，Java 源代码文件被编译为字节码文件，字节码文件以扩展名 .class 的形式保存在磁盘上。当程序运行时，字节码文件将被转换为机器代码，并在内存中执行。

总的来说，Java 源代码需要被“转换”两次才能被计算机执行：

1. Java 源代码被编译为字节码：由 javac 前端编译器完成；
2. 字节码被编译为机器码：由 JVM 的执行引擎完成。

下图描述了一个Java程序从编写到编译，再到执行的步骤：

1.2 快速执行一个程序

1.2.1 准备工作

为了确保我们人生中第一个 Java 程序能够顺利执行，请首先确认你已经完成了下面两件事情：

1. 已经在你的电脑上成功安装 JDK；
2. 有一个文本编辑器。（如 Windows 的记事本，Unix 的 vim）。

1.2.2 编写源代码

新建一个文本，输入如下内容，将其命名为 HelloWorld.java并保存

实例演示

public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello World!");}
}

Tips：

• 文件名必须与类名同名（类名就是上面第一行代码中class后面的HelloWorld），并且扩展名为 .java，文件名和类名都区分大小写，所以请确保文件名和类名大小写保持一致；
• 类的命名约定以大写字母开头；
• 上述代码中的所有符号，请使用英文半角；
• 别忽略了代码第三行结尾的分号;。

下面为实操中的截图。

打开记事本，输入源代码：

点击文件 -> 保存，将文件保存到磁盘（此处保存在桌面上），注意：这里要将文件名命名为HelloWorld.java，保存类型选择所有文件，编码选择UTF-8：

1.2.3 编译后执行

现在，打开你常用的命令行工具。（如 Windows 上的命令提示符、MacOS 上的终端），并进入你刚刚保存 Java 源代码的目录。

在Windows搜索栏中输入cmd即可打开：

使用cd命令，进入到我们刚刚保存源代码的目录（即进入到桌面目录cd Desktop），使用dir命令，查看目录下内容:

使用javac命令编译源代码：

执行编译命令后，你会发现同一目录下会生成一个HelloWorld.class文件，这个HelloWorld.class就是我们说的字节码文件。接下来就是通过 JVM 执行字节码文件了，输入下面的命令：

java HelloWorld

如果一切正常，你会看到屏幕上输出如下内容：

祝贺你！成功执行了第一个 Java 程序！

Tips：

• javac 是编译器，而 java 是虚拟机，先使用 javac 编译器编译源代码，再使用java虚拟机执行字节码文件。这就是我们上面提到的 java 源代码被转换两次到执行的过程。
• java 命令后面的参数是类名。换句话说，我们只需要给虚拟机传递类名作为参数即可，虚拟机会自动查找对应的以.class为扩展名的文件并且执行。

2. 理解程序

我们现在对上面的 HelloWorld.java 代码进行解析：

public class HelloWorld {...
}

这段代码表示我们定义了一个公开类，类名为 HelloWorld，按照约定类名首字母要大写。

public 表示这个类是公开的（至于什么是公开的，我们后面再讲），class顾名思义，就是类， public 和 class都是 Java 中的关键字，必须小写。 花括号{} 中间为类的定义。

下面我们来看下花括号中间的 main()方法代码：

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

这段代码表示我们定义了一个入口方法，注意：入口方法是 Java 程序执行的起点。

public 和 static分别表示方法是公开的、静态的，void是方法的返回类型，main后面的括号() 用来将方法的参数括起来，String[]是参数的类型，args是参数的名称。
当然，刚刚对于代码的解释略显生涩，作为初学者无需深究每一项的含义。但有一个点请务必牢记：Java 规定，某个类定义的public static void main(String[] args)是Java程序的固定入口方法。

在方法内部，有一行代码：

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

这行代码的意义就是将Hello World这一串字符打印在屏幕上。你可以尝试修改这块内容，将代码中的Hello World!，替换为其他内容，例如：

实例演示

public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println("我爱编程!");}
}

保存源代码，打开命令行，重新编译执行，屏幕上输出的内容将会被成功替换。

3. 小结

本小节我们一起完成了第一个 Java 程序的执行，在这个过程中，我们了解了编译相关的知识，知道了使用 javac命令，可以将一个.java扩展名的源代码文件编译成.class扩展名的字节码文件，使用 java 命令，可以执行字节码文件。我们也对程序的基础语法有了大致的了解。如果你对程序的理解还有困惑，也不必担心，在后面的章节中，我们将具体学习 Java 的基础语法，随着知识的累积，你也将更加游刃有余地阅读、编写程序。