第一个 Java 程序

分手后的思念是犯贱 2024-03-29 15:36 69阅读 0赞

本节我们将以 `Windows` 操作系统为例，编写并执行第一个 `J**a` 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 J\*\*a 中的编译 ####

在 J\*\*a 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`（J\*\*a 虚拟机）在运行时执行字节码文件。当我们使用 `j**ac` 编译器时，J\*\*a 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，J\*\*a 源代码需要被 “**转换**” 两次才能被计算机执行：

1.  **J\*\*a 源代码被编译为字节码**：由 j\*\*ac 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 `J**a` 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 J\*\*a 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.j**a` 并保存

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 `.j**a`，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**`;`。

*  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 `.j**a`，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.j**a`，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 J\*\*a 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 `j**ac` 命令编译源代码：

j**ac HelloWorld.j**a

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：

j**a 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 J\*\*a 程序！

> **Tips**：
> 
>  *  `j**ac` 是编译器，而 `j**a` 是虚拟机，先使用 `j**ac` 编译器编译源代码，再使用 `j**a` 虚拟机执行字节码文件。这就是我们上面提到的 j\*\*a 源代码被转换两次到执行的过程。
>  *  `j**a` 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` 为后缀的文件并且执行。

*  `j**ac` 是编译器，而 `j**a` 是虚拟机，先使用 `j**ac` 编译器编译源代码，再使用 `j**a` 虚拟机执行字节码文件。这就是我们上面提到的 j\*\*a 源代码被转换两次到执行的过程。
 *  `j**a` 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` 为后缀的文件并且执行。

### 2. 理解程序 ###

我们现在对上面的 `HelloWorld.j**a` 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，`class` 顾名思义，就是类， `public` 和 `class` 都是 J\*\*a 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 J\*\*a 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。J\*\*a 规定，某个类定义的 `public static void main(String[] args)` 是 J\*\*a 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：

public class HelloWorld {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("10站长网");
        }
    }

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 J\*\*a 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 `j**ac` 命令，可以将一个`.j**a` 后缀的源代码文件编译成`.class` 后缀的字节码文件，使用 `j**a` 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 J\*\*a 的基础语法，更加游刃有余地阅读、编写程序。