Java从零开始（4）第一个 Java 程序

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：

Java 源代码被编译为字节码：由 javac 前端编译器完成；
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：

已经在你的电脑上成功安装 JDK；
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

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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：

javac HelloWorld.java

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：

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

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。