1.3 Java開發與運行環境

在上節中我們看到了兩個程序，雖然很短小，但結構卻是完整的。本節中我們將利用這兩個程序來初步了解程序是怎樣編輯、編譯、運行的，了解Java的開發運行環境，以及Java開發工具包的安裝和環境變量的設置。

1.3.1 使用JDK

JDK是Java開發的基本工具集，也是各種開發和運行環境構建的核心。

1.下載安裝Java開發工具包

登錄Oracle官網http://www.oracle.com/，下載jdk-8u111-windows-x64.exe到本地硬盤，雙擊安裝程序，在安裝過程中需指定安裝路徑，在之后的環境變量設置時會用到該路徑。

2.配置環境變量

所謂環境變量（Environment Variables），一般是指在操作系統中用來指定程序運行環境的一些參數。JDK涉及的環境變量主要有3個：JAVA_HOME、PATH、CLASSPATH。其中， JAVA_HOME表示JDK的安裝目錄，它的作用是使其他軟件如TOMCAT、Eclipse等引用JAVA_HOME可以查找到JDK。PATH表示路徑，它的作用是指定命令搜索路徑，在命令行執行命令（如java或者javac，即搜索java.exe和javac.exe）時PATH負責提供關于這些命令存儲位置的搜索路徑。變量CLASSPATH的作用是提供類搜索路徑。

下面以Windows7為例說明JDK1.8環境變量的設置方法。

（1）在桌面上將鼠標移至“計算機”圖標上并單擊右鍵，選擇“屬性→高級系統設置→環境變量”；

（2）在系統變量列表的下面單擊“新建”按鈕，在如圖1-4所示的對話框中輸入變量名和變量值；

（3）在系統變量列表中找到“Path”并雙擊，在“編輯系統變量”對話框中“變量值”處將光標移到最后，并添加“;%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin”；在系統變量列表的下面單擊“新建”按鈕，在圖1-4所示的對話框的“變量名”處輸入“CLASSPATH”，在變量值處輸入：“.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\dt. jar,%JAVA_HOME%\lib\tools.jar?！盶lib\dt.jar,%JAVA_HOME%\lib\tools.jar?！?/p>

在變量值序列中，“.”表示當前路徑，“;”分隔不同路徑，%JAVA_HOME%表示相對路徑，也可以使用絕對路徑進行相關配置。

3.JDK組成

JDK是Java開發工具包，它包含開發程序所需要的工具，如編譯、運行、調試等。要使用這個工具，需要首先了解它的組成。JDK各個版本的目錄結構相同，但具體內容隨版本而異。

（1）開發工具。在JDK的bin子目錄中包含了典型的開發工具，如編譯器javac.exe、解釋器java.exe、小程序瀏覽器appletviewer.exe、調試工具jdb.exe、建立文檔工具javadoc.exe等。

（2）運行環境。Java運行環境即JRE（Java Runtime Environment），在JDK的jre子目錄中提供了執行Java程序運行的軟件環境，其中包含了Java虛擬機、Java基礎類庫和支持文件等。和JDK不同，JRE不包含編譯器、調試器等工具，但是它包含了程序運行必需的組件。

JRE一般不需要單獨下載安裝，它隨JDK的下載安裝同時完成自身的安裝。在jre子目錄下的bin目錄中存放著的就是程序運行必要的組件。JDK和JRE各司其職，只不過安裝時把它們放在了一起。

（3）源代碼。在JDK根目錄的src.zip文件中，包含著Java核心API（Application Programming Interface，應用程序接口）和所有類的源代碼，即java.*、javax.*和部分org.*包中的源文件。瀏覽一下源代碼可以了解Java類庫結構和類的具體內容，這是學習和掌握Java的一條便捷之路，因為從類文檔和教科書中讀者能夠看到的只是關于類的屬性和方法的概要描述，如果想詳細了解某個方法的定義，可以研究其源代碼。

（4）附加類庫。在lib子目錄中提供了開發所需的其他類庫和支持文件。

（5）樣本代碼。在examples子目錄中提供了某些API和SPI(System Programming Interface)的例子程序，例如List.java。

4.程序的編輯、編譯和運行

有了JDK，我們以Example1_01.java和Example1_02.java為例，說明Java應用程序和小程序是如何編輯、編譯和運行的。

（1）編輯：JDK中沒有提供編輯器，可以使用Windows提供的記事本程序編輯例1.1的程序。打開記事本程序并輸入例1.1的程序，然后選擇菜單“文件→另存為”，在“另存為”對話框中選擇存放程序的文件夾、文件名和文件類型，如圖1-5所示。文件名必須與public類的名字相同（包括大小寫），再加后綴“.java”；文件類型必須選擇“所有文件”，否則保存程序時會在文件名后加一個多余的后綴“.txt”。

（2）編譯：程序編輯完成后，打開一個命令窗口，在命令窗口中轉換路徑、編譯并運行程序，如圖1-6所示。

（3）運行：編譯如果沒有遇到語法錯誤，則會生成字節碼文件Example1_01.class，編譯器順利完成編譯后，悄然返回DOS提示符下，即圖1-6中D:\ch1>,這種低調的風格可能用戶未必都喜歡。但是不管怎么說，第2步完成了！下一步就可用Java啟動JVM執行程序，得到執行結果。如圖1-6所示。萬一出現了語法錯誤，初學者可能感到沮喪，其實大可不必，從錯誤中學習也許進步更快呢！語法錯誤牽涉具體的語法規則，這里不能細說，僅舉一個丟標點符號的簡單例子說明一下，參見圖1-7。

（此處，為了故意制造一個錯誤，請在記事本中再次打開程序文件Example1_01.java，刪掉語句末尾的“；”，重新保存文件，再編譯，就出現了圖1-7所示的語法錯誤，看來編譯器檢查到了這一錯誤，并且給出錯誤提示信息。它在盡職盡責地工作?。?/p>

小程序的操作，前2步與應用程序的一致。第3步，就是執行方法有所不同。

需要在記事本中建立一個HTML文件，并保存。然后，用appletviewer執行。在HTML文件中嵌入第2步編譯生成的字節碼文件Example1_02.class。

HTML文件命名為mypage.html。

打開一個命令窗口，在命令窗口中輸入命令“appletviewermypage.html”，程序運行結果如圖1-8所示。HTML文件當然可以采用瀏覽器執行。

1.3.2 使用IDE

使用記事本編輯程序有諸多不便，最大的不便是記事本沒有自動語法檢查和報錯功能，以及項目管理功能。而集成開發環境可以使開發、調試、運行更方便。本節將介紹Eclipse的使用方法。

1.Eclipse簡介

Eclipse是開源項目，讀者可以到 www.eclipse.org網頁免費下載Eclipse的最新版本。下載時有兩個選擇：Eclipse IDE for Java EE Developers和Eclipse IDE for Java Developers，建議讀者選擇前者，因為它包含了后者的功能，且為后續課學習或當下拓展學習提供了方便。

Eclipse本身是用Java語言編寫的開發工具，但下載的壓縮包中并不包含Java運行環境，需要用戶自己另行安裝JRE，并且要在操作系統的環境變量中指明JRE中bin的路徑。安裝Eclipse時只需將下載的壓縮包直接解壓即可。

下載的壓縮包解壓之后，雙擊運行eclipse.exe，會看到軟件界面如圖1-9所示。

2.Eclipse基本操作

Eclipse是一個集成開發環境，它包括創建項目、編寫、編譯、運行和調試等基本操作和一些輔助操作。

（1）建立Java項目。選擇菜單“File→New→Java Project”，命名項目，確認完成（finish）即可。

（2）創建包。選中項目中的src目錄，單擊鼠標右鍵“ New→Package”，命名后確認即可。

（3）創建類、添加屬性和方法。在包名上單擊鼠標右鍵，選擇“New→Class”，輸入類名并按“finish”鍵即可創建類，同時進入該類的設計窗口，為類添加屬性和方法，如圖1-10所示。

3.Eclipse調試程序的方法

程序中的錯誤包括語法錯誤、運行時錯誤和算法邏輯錯誤。編譯時可以找出語法錯誤，運行時可以發現算法和邏輯錯誤。在程序編譯通過后，如果不能獲得預期的執行結果，說明程序中潛藏著錯誤，即所謂的bug。調試程序就是找出bug，術語debug就是這個意思。通過調試找出問題代碼后進行修改，使其變成正確的程序。

在Eclipse中調試的步驟如下。

（1）首先打開欲調試的項目。

（2）如圖1-11所示，在程序中找到想要調試位置的代碼行的前方雙擊設置斷點，或者把鼠標移動到代碼行，用快捷鍵Ctrl+Shift+b設置斷點。（注意line 7前面的圓點，就是所設的斷點）。

（3）在程序窗口單擊鼠標右鍵，選擇“Debug As→Java Application”。在彈出的對話框中單擊Yes，進入debug模式。在debug窗口的左下方是程序執行窗口，如圖1-12所示。

（4）單步執行。F5鍵和F6鍵為單步調試命令，F5（step into）鍵可以使調試跟蹤到被調方法中，F6（step over）鍵直接調用方法而不跟蹤方法的執行，F7鍵是跳出方法返回到主調方法處。

（5）在單步執行過程中，可以看到代碼中的變量與對應值，如圖1-13所示，讀者可以結合當前語句進行對比分析。