第1章 Java语言开发环境 3 一个复杂的应用程序可以由一个或多个Java源文件构成，每个文件中可以有多个类 定义。下面的程序是一个Java应用程序文件。 说明：为了便于对程序代码的解释，本书在每行代码之前加一行号，它们并不是程序代码的 一部分。 1 package ch01; //定义该程序属于ch01包 2 import java.io.*; //导入java.io类库中的所有类 3 public class App1_1{ //定义类：App1_1 4 public static void main(String[] args) { //定义主方法 5 char c= ' '; 6 System.out.print("请输入一个字符："); 7 try{ 8 c=(char)System.in.read(); 9 } 10 catch(IOException s){} 11 System.out.println("您输入的字符是："+c); 12 } 13 } 从这个程序可以看出，一般的Java源程序文件由以下三部分组成： zpackage语句（0个或1个）； zimport语句（0个或多个）； z类定义（1个或多个）。 package语句表示该程序所属的包。它只能有一个或者没有。如果有，则必须放在最 前面。如果没有，则表示本程序属于默认包。 import语句表示引入其他类库中的类，以便使用。import语句可以有0或多个，它必 须放在类定义的前面。 类定义是Java源程序的主要部分，每个文件中可以定义若干类。 Java程序中定义类使用关键字class，每个类的定义由类头定义和类体定义两部分组 成。在类体中通常有两种组成成分：一种是域，包括常量、变量、对象、数组等独立的实 体；另一种是方法，方法类似于其他高级语言中的函数。这两种组成成分统称为类的成 员。在上面的例子中，App1_1类中只有一个成员，即第4～12行定义的方法main()。方 法名前面的public是用来说明这个方法属性的修饰符，其具体语法规定将在第5章中介 绍。方法体部分由若干以分号“;”结尾的语句组成，并由一对花括号“{}”括起来，在 方法体内部不能再定义其他方法。 类和方法中的所有语句应该用一对花括号括起来。即除package及import语句之外， 其他执行具体操作的语句都只能存在于类的花括号之中。 比语句更小的语言单位是常量、变量、关键字和表达式等，Java的语句就是由它们构 编程基础 4 成的。其中，声明常量与变量的关键字是Java语言语法规定的保留字，用户程序定义的 常量和变量的取名不能与保留字相同。 Java源程序的书写格式比较自由，如语句之间可以换行，也可以不换行，但养成一种 良好的书写习惯比较重要。 注意：Java是严格区分字母大小写的语言。书写时，大小写不能混淆。 一个应用程序中可以有多个类，但只能有一个类是主类。在Java应用程序中，这个 主类是指包含main()方法的类，主类是Java程序执行的入口点。 1.4 Java开发工具 Java开发工具（Java SE Development Kit，JDK）是Java程序开发的重要工具。JDK 是由Java API、Java运行环境和一组建立、测试工具的Java实用程序等组成。其核心是 Java API，API（Application Programming Interface）是Java提供的标准类库，供编程人员 使用，开发人员需要用这些类来实现Java语言的功能。 1.4.1 JDK的下载与安装 Oracle公司提供了Windows、macOS和Linux等多种操作系统下的JDK，用户可以根 据自己的使用环境，从Oracle公司的网站上下载相应的JDK版本。本书使用的是JDK 17 版本，操作系统使用的是Windows 11版本。 1. 下载JDK 进入Oracle公司Java SE 17的下载网页后，根据自己所用的操作系统（Windows、 macOS、Linux）的不同进行选择。Oracle公司提供了jdk-17_windows-x64_bin.exe、jdk- 17_windows-x64_bin.msi两种安装文件和jdk-17_windows-x64_bin.zip压缩安装包共三种安 装方式。用户可以根据不同的需要选择不同的链接下载。本书的例子是在Windows系统 的64位机器上开发的，下载的安装文件是jdk-17_windows-x64_bin.exe。 2. 安装JDK 下载得到JDK文件之后，双击JDK安装文件jdk-17_windows-x64_bin.exe即可进行安 装，用户只需按JDK的安装步骤和提示进行安装即可，安装过程中用户可以选择欲安装的 项目，但建议使用默认值。安装完毕后，将JDK安装到C:\Program Files\Java\jdk-17.0.1文件 夹下，此文件夹称为JDK安装文件夹或安装路径。在该文件夹下有如下几个子文件夹： bin：该文件夹存放的是JDK命令程序等。 conf：该文件夹存放的是一些可供开发者编辑的Java系统配置文件。 include：该文件夹存放支持本地代码编程与C语言程序相关的头文件。 jmods：该文件夹存放的是预编译的Java模块，相当于JDK 9之前的.jar文件。 legal：该文件夹存放的是有关Java每个模块的版权声明和许可协议等。 lib：该文件夹存放的是Java类库。 作为JDK的实用程序，工具库中的主要命令在JDK安装文件夹下bin子文件夹中， 该子文件夹中包含了所有相关的可执行文件。下面是bin文件夹下的常用命令。 javac.exe：Java编译器，将Java源文件转换为字节码文件。 java.exe：Java解释器，执行Java程序的字节码文件。 javadoc.exe：根据Java源代码及注释语句生成Java程序的HTML格式的帮助文档。 javap.exe：把编译得到的字节码还原为源文件。 jdb.exe：Java调试器，可以逐行执行程序、设置断点和检查变量。 jar.exe：创建扩展名为.jar（Java Archive）的压缩文件，与zip压缩文件格式相同。 jmod.exe：创建扩展名为.jmod的压缩文件。 1.4.2 JDK的操作环境 在使用Java编译与运行程序之前，必须先设置系统变量。所谓系统变量就是在操作 系统中定义的变量，可供操作系统上的所有应用程序使用。若要使用JDK17的安装程 序进行安装，则不需要人工设置路径Path和类路径ClassPath两个系统变量。但若要使 用JDK压缩包jdk-17_windows-x64_bin.zip进行安装，就需要人工配置路径Path和类路 径ClassPath两个系统变量。Path系统变量的作用是设置供操作系统去寻找可执行文件 （如.exe、.com、.bat等）路径的顺序，对Java而言即Java的安装路径，如果操作系统在 当前文件夹下没有找到想要执行的程序或命令，操作系统就会按照Path系统变量指定的 路径依次去查找，以最先找到的为准。Path系统变量可以存放多个路径，路径与路径之 间用分号“；”隔开。ClassPath系统变量的作用与Path的作用相似，ClassPath是JVM执 行Java程序时搜索类文件（.class）的路径（类所在的文件夹）的顺序，以最先找到的为 准。JVM查找类的过程与Windows查找可执行文件的过程稍有不同，它默认不会在当前 文件夹下查找，除非设置查找当前文件夹，否则只查找ClassPath系统变量指定的文件夹。 即JVM除了在ClassPath系统变量指定的文件夹中查找要运行的类之外，是不会在其他文 件夹下查找相应类的，由此可知ClassPath系统变量的作用就是告诉Java解释器在哪里找 到.class文件及相关的库程序。因为本书使用的JDK 17是用安装文件进行安装的，安装 程序默认将几个常用的开发工具（javac.exe、java.exe、javaw.exe和jshell.exe）自动复制 到C:\Program Files\Common Files\Oracle\Java\javapath目录中，然后将该目录添加到系统变 量Path中，所以不需配置路径Path。同样也不用配置类路径系统变量ClassPath，因为系 统会自动找到JRE自带的ClassPath，但若是使用第三方或用户自定义的类库，则还需要 用户自己配置ClassPath。所以不需配置路径Path和类路径ClassPath两个系统变量，Java 程序完全可以编译与运行。 编程基础 1.4.3 JDK帮助文档下载与安装 开发Java程序，除了需要JDK以外，拥有帮助工具也是很必要的。JDK也提供了它 的帮助文档，使用户在遇到问题时能快速得到解答，下面介绍JDK帮助文档的下载与安 装操作。输入Oracle网站的网址https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk17-doc- downloads.html，即可进入JDK帮助文档下载页面进行下载。下载后得到JDK17帮助文档 的压缩文件名为jdk-17.0.1_doc-all.zip。可以将帮助文档jdk-17.0.1_doc-all.zip解压到先前 安装JDK 17的文件夹中（也可以将其解压到其他文件夹中）。本书是解压到C:\Program Files\Java\jdk-17.0.1文件夹下。解压完成后，可以在该文件夹中看到docs子文件夹，打开 它之后可看到index.html文件，双击即可打开帮助文档。 1.5 JDK的使用 安装完JDK并设置好相应的系统变量后，就可以利用JDK来编译、运行Java程序了。 下面介绍如何以最简单的方式来编写、编译与运行Java应用程序。在开始编写程序代码之 前，先在硬盘D中创建一个名为java的文件夹，本书所有的例子均存储于D:\java文件夹下。 打开“文件资源管理器”窗口，在“此电脑”中选D盘的java文件夹，然后在下面 的空白部分右击，在弹出的快捷菜单中选择“新建”选项，在弹出的二级菜单中选择“文 本文档”选项。弹出如图1.2（a）所示的询问打开该类文件所使用工具的对话框，在其中 选择“记事本”选项，然后选中下方的“始终使用此应用打开.txt文件”的复选框。对于 已经保存过的.java文件，若在其文件名上双击时会弹出如图1.2（b）所示的窗格，同样 选择“记事本”选项并勾选下边的“始终使用此应用打开.java文件”复选框即可，这样 以后再以记事本打开.java文件时就不会再询问了。 （a）询问对话框 （b）选择工具 图1.2 选择打开文件所使用的工具 说明：目前在Java领域有很多优秀的集成开发工具，如Eclipse IDE、NetBeans IDE、JCreator IDE、JDeveloper IDE等，但还是建议初学者直接使用Java SE提供的JDK，因为无论哪种集成开发 环境都将JDK作为其核心，而且IDE界面操作复杂，主要是它还会屏蔽掉一些知识点，不利于初 学者掌握基础知识。所以本书用JDK在命令行方式下直接编译与运行Java程序。 【例1.1】编写一个Java应用程序（文件名为App1_1.java），其功能是在命令行窗口 中显示“Hello Java!”字符串。程序源文件代码如下： 1 //FileName：App1_1.java 简单的Java应用程序 2 public class App1_1{ //定义App1_1类 3 public static void main(String[] args){ //定义主方法 4 System.out.println("Hello Java !"); 5 } 6 } Java应用程序源文件的命名规则：首先源文件的扩展名必须是.java；如果源文件中 有多个类，则最多只能有一个public类，如果有一个public类，那么源文件的名字必须与 这个public类的名字相同（文件名字符的大小写可以与public类名的大小写不同）；如果 源文件没有public类，那么源文件的名字由用户任意命名。 说明： （1）当源文件中有public类时，在命名时虽然要求文件名与public类的名字相同，且可以不区 分大小写，但良好的命名习惯应该是源文件名与public类名大小写完全相同。 （2）源文件名是由操作系统管理的，所以在使用javac.exe命令编译源文件时，文件名是不区 分大小写的。 注意：包含有main()方法的类是Java应用程序的主类，主类无论是否是public类，但执行程 序时必须输入主类名，即“java 主类名”，因为主类的main()方法是程序执行的起始点。 现在将源文件的内容输入记事本中，并把它存入D:\java文件夹内，根据Java对源文 件命名规则的要求，必须将文件名命名为App1_1.java，如图1.3所示。 在“另存为”对话框中文件名设为App1_1.java，在“保存类型”下拉列表框内选择 “所有文件”选项，如果此处选择“文本文件(*.txt)”，将造成文件名称为App1_1.java.txt， 因而无法编译。在“编码”下拉列表框中选择ANSI选项。当单击“保存”按钮后弹出确 认是否更改文件扩展名对话框，单击“是”按钮即可。 存好文件之后，接下来打开命令行窗口，并按下面的三个步骤来编译与运行App1_ 1.java。 编程基础 ①用记事本编辑 程序App1_1.java ③App1_1.java ④存盘类型选择 “所有文件”选项 ⑤编码选择ANSI选项 ②存入D:\java文件夹 图1.3 用记事本编写Java程序 （1）打开命令行窗口后，先将路径切换到保存App1_1.java的D:\java文件夹中，即在 命令行窗口内输入： d: cd java （2）切换好路径后，执行下面的命令来编译App1_1.java。 D:\java＞javac App1_1.java //带下画线的字符表示用户的输入，箭头表示按Enter键 在上面的命令中，javac是用来编译其后给出的Java程序，编译好之后，在D:\java文 件夹内发现一个与文件名App1_1相同但扩展名为.class的文件。这个文件也就是byte-codes 文件，即字节码文件。 （3）编译好之后，执行下面的命令来运行字节码文件（即App1_1.class）： D:\java＞java App1_1 则在命令提示符窗口输出 Hello Java! 注意：在运行字节码文件时，只需输入“java 主类名”即可，此处的主类名是指字节码的文 件名，但不能把“.class”也输进去，即不能输入“java App1_1.class”来运行程序，这样将会造成 错误。 如果源文件使用的编码字符集与运行环境命令行中的不同，则在编译源文件时需要在 命令行中指定字符集选项。假设在图1.3中的第⑤步中选择的不是ANSI而是其他字符集， 如UTF-8，这时在命令行编译文件时需要在编译命令中给出字符集选项“-encoding UTF- 8”，此时所使用的编译命令格式如下： D:\java＞javac -encoding UTF-8 App1_1.java 总之，当.java源文件所使用的字符集与命令行窗口的编码环境不一样时，在编译源 文件时需要在编译命令中给出字符集选项“-encoding 字符集”，或者将源文件重新另存为 与命令行窗口相同的字符集，即在图1.3中的第⑤步“编码”下拉列表中进行选择。 本章小结 1. JDK的帮助文档（Java docs）与Java开发工具JDK（Java Development Kit）同样 是编写Java程序必备的工具。它们均可在Oracle公司的网站免费取得。 2. Java应用程序源文件的命名规则：首先源文件的扩展名必须是.java；如果源文件 中有多个类，则最多只能有一个public类，如果有一个public类，那么源文件的名字必须 与这个public类的名字相同（文件名字符的大小写可以与public类名的大小写不同）；如 果源文件中没有public类，那么源文件的名字由用户任意命名。但需要注意的是，包含有 main()方法的类是应用程序的主类，主类无论是否是public类，执行时必须输入主类名， 即“java 主类名”，因为主类的main()方法是程序执行的入口点。 3.因为Java程序是由类所组成的，所以在完整的Java程序中，至少要有一个类。 4.当.java源文件所使用的字符集与命令行窗口的编码环境不一样时，在编译源文件 时需要在编译命令中给出字符集选项“-encoding字符集”。 习题 1.1 什么是Java虚拟机？ 1.2 什么是平台无关性？Java语言怎样实现平台无关性？ 1.3 Java应用程序的结构包含哪几方面？ 1.4 什么是Java应用程序的主类？应用程序的主类有何要求？ 1.5 环境变量Path和ClassPath的作用是什么？ 1.6 Java应用程序源文件的命名有什么规定？ 1.7 如何编译与命令行窗口字符集不同的.java源文件？