第1課 Java快速上手

在學習Java之前，首先讓我們來解釋一個問題——Java是什么？Java是一種跨平臺的程序設計語言，用來開發運行于網絡上的各種應用程序，能夠在各種操作系統上運行。顯然這個解釋過于專業，難以讓初學者理解。

如果要用一個詞語來概括Java的真正內涵，那就是“海納百川，有容乃大”！海——代表Java資源平臺，百川——代表廣大的軟件開發者，容——代表Java的開放特性，即開源、跨平臺、跨網絡。Java的獨特魅力就是其開放性，正因為此：

● 它已經吸引了全球最大的開發者隊伍——500萬開發者，這是全球最大的、最具活力的開發團隊。

● 目前采用Java的設備也已超過45億，其中包括8億臺個人計算機、15億部移動電話及其他手持式設備、22億個智能卡，以及機頂盒、打印機、網絡照相機、游戲、汽車導航系統、彩票終端、醫療設備、收費站等。

Java可以說是無處不在，其市場占有率也在逐年上升。TIOBE是一個專業化的軟件評估公司，它每月都會根據工程師、培訓課程、技術公司數量，對各語言的市場占有率進行統計并發布報告（http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html），如表1-1所示。

表1-1 各語言占有率

表1-1列出了前20位的語言，除此之外還有上百種語言，常用的如Fortran、MATLAB、FoxPro、Transact-SQL、Awk、Groovy、Eiffel、PowerBuilder、VBScript、XSLT等。從表中可以看出，排名前十位的語言分別是：Java、C、C++、PHP、Visual Basic、Perl、Python、C#、JavaScript、Ruby，它們都是目前市場上的主流語言。其中，Java語言排在第一位，擁有1/5以上的市場占有率。

在以上的各種語言中，面向對象語言如Java、C++等占有率最高，其次是面向過程語言，如C、Pascal等，統計數據如表1-2所示。

表1-2 語言分類占有率

了解了Java在市場中的位置，下面就帶你邁入Java技術之門。這里是學習Java技術的第一站，在本章將介紹概括性的知識，了解Java的特性和機制，并開發第一個程序HelloWorld，共分為如下3部分。

● 開始了解Java：包括Java語言的11個特性、構成（JIT、JVM、JRE、JDK）、Java虛擬機JVM。

● 安裝Java開發環境：JDK的下載、安裝、配置和使用。

● 開發第一個Java程序——HelloWorld.java：包括開發、編譯、運行、打包和生成API文檔。

本課將通過了解、安裝、開發3步的講解，幫助你穩健、扎實、有效地邁進Java的精彩世界。

1.1 開始了解Java

Java是Sun公司推出的面向對象程序設計語言，特別適合于Internet應用程序開發，它的最大特點就是“一次編寫，到處運行”。下面我們就來了解Java語言的特性和運行機制。

1.1.1 Java語言的11個特性

Sun公司在1995年推出Java時發布了一個Java白皮書，并這樣定義Java語言：Java是一種簡單的（Simple）、面象對象的（Object-Oriented）、分布式的（Distributed）、解釋的（Interpreted）、健壯的（Robust）、安全的（Secure）、結構中立的（Architecture-neutral）、可移植的（Portable）、高性能的（High-Performance）、多線程的（Multi-Threaded）、動態的（Dynamic）語言。

通過這11個詞語來概括Java語言的特性，下面來看看每一個詞語所代表的含義。

（1）簡單的（Simple）

● 風格類似于C++，基本語法與C語言類似。

● 摒棄了C++中容易引發程序錯誤的地方，如指針和內存管理。

● 提供了豐富的類庫。

（2）面象對象的（Object-Oriented）

支持靜態和動態風格的代碼繼承及重用，是完全面向對象的，它不支持類似C語言那樣的面向過程的程序設計技術。

（3）分布式的（Distributed）

Java包括一個支持HTTP和FTP等基于TCP/IP協議的子庫。因此，Java應用程序可憑借URL打開并訪問網絡上的對象，其訪問方式與訪問本地文件系統幾乎完全相同。

（4）解釋的（Interpreted）

Java解釋器（運行系統）能直接運行目標代碼指令。

（5）健壯的（Robust）

● Java致力于檢查程序在編譯和運行時的錯誤。

● 類型檢查幫助檢查出許多開發早期出現的錯誤。

● Java自已操縱內存減少了內存出錯的可能性。

● Java還實現了真數組, 避免了覆蓋數據的可能。

（6）安全的（Secure）

Java的安全性可從兩個方面得到保證。一方面，在Java語言里，指針和釋放內存等C++功能被刪除，避免了非法內存操作；另一方面，當Java用來創建瀏覽器時，語言功能和一些瀏覽器本身提供的功能結合起來，使它更安全。

（7）結構中立的（Architecture-neutral）

Java源程序被編譯成一種高層次的與機器無關的byte-code格式語言，被設計在Java虛擬機上運行。

（8）可移植的（Portable）

Java應用程序可以在配備了Java解釋器和運行環境的任何計算機系統上運行，通過定義獨立于平臺的基本數據類型及其運算，Java數據得以在任何硬件平臺上保持一致。

（9）高性能的（High-Performance）

Java可以在運行時直接將目標代碼翻譯成機器指令，Sun用直接解釋器1秒鐘內可調用300000個過程，翻譯目標代碼的速度與C/C++的性能沒什么區別。

（10）多線程的（Multi-Threaded）

Java提供的多線程功能使得在一個程序里可同時執行多個小任務。多線程帶來的好處是可以有更好的交互性能和實時控制性能。

（11）動態的（Dynamic）

Java的動態特性是其面向對象設計方法的拓展，它允許程序動態地裝入運行過程中所需要的類。

1.1.2 Java語言的構成——JIT、JVM、JRE、JDK

下面我們來了解Java的構成。所謂Java的構成，是指Java運行環境的組成，從核心到外圍包括JIT、JVM、JRE、JDK，如圖1-1所示。

圖1-1 Java構成圖

JDK、JRE、JVM、JIT四者的區別如下。

● JDK是Java Develop ToolKit的縮寫，它里面有很多用Java所編寫的開發工具（如javac.exe、jar.exe等），還包括一個JRE的調試環境。如果安裝了JDK，會有兩套JRE，一套位于\jre目錄下，另外一套位于C:\Program Files\Java目錄下，后面這套比前面那套少了Server端的Java虛擬機，不過，直接將前面那套的Server端Java虛擬機復制過來就行了。

● JRE是Java Runtime Environment的縮寫，是Java運行的基礎，它提供了Java運行的API，Java程序必須有JRE才能運行。

● JVM是Java Vitual Machine的縮寫，它是Java程序運行的虛擬機環境，JRE目錄下的Bin目錄有兩個目錄，即server與client，這就是真正的jvm.dll所在。jvm.dll無法單獨工作，當jvm.dll啟動后，會使用explicit的方法，而這些輔助用的動態鏈接庫（.dll）都必須位于jvm.dll所在目錄的父目錄之中。因此想使用哪個JVM，只需要設置PATH，指向JRE所在目錄下的jvm.dll。

● JIT是Java In Time的縮寫，即Java即時編譯器，是JVM的一部分，屬于內核部分。

其中的JVM是Java運行的虛擬機環境，它是Java運行環境的重要一環，JDK是Sun公司開發的Java開發工具包，在后文中我們都將逐步講解。

1.1.3 Java虛擬機JVM

JVM是Java虛擬機（Java Virtual Machine）的縮寫，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。Java虛擬機有自己完善的硬件架構，具體如下。

● JVM指令系統。

● JVM寄存器。

● JVM棧結構。

● JVM碎片回收堆。

● JVM存儲區。

Java語言最突出的特點就是可以在任何操作系統中運行。使用Java虛擬機就是為了支持與操作系統無關，在任何系統中都可以運行。Java虛擬機屏蔽了與具體操作系統平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（字節碼），就可以在多種平臺上不加修改地運行。Java虛擬機在執行字節碼時，實際上最終還是把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。

如圖1-2所示，展示了JVM在Java類文件（即字節碼文件class）和操作系統中間的作用。

圖1-2 JVM模擬圖

可以說，Java虛擬機是Java語言的基礎，它是Java技術的重要組成部分。

1.2 安裝Java開發環境

Java類文件的生成和在JVM里的運行，都是通過JDK開發工具來執行的，JDK提供了一系列的開發運行命令，下面我們就來講解JDK開發環境的安裝與使用。

1.2.1 下載JDK

JDK（Java Development Kit）即Java開發工具包，它是進行Java開發的必備工具包，包含了Java運行時環境JRE、Java虛擬機JVM和Java運行API，為我們進行Java的開發工作提供了必備的運行環境和API接口。

JDK的官方網站是http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp，如圖1-3所示。

圖1-3 JDK官方網站

該頁面提供了JDK各版本的下載，從該頁面中可以看到最新的版本為JDK 6，本書也使用當前最新的版本JDK 6進行開發。單擊“Download”按鈕即可進入到下載頁面，按照頁面提示最后會下載到安裝文件jdk-6u10-beta-windows-i586-p.exe，其中6u10表示JDK 6的第10次更新。

1.2.2 安裝JDK和JRE

剛才下載的安裝包jdk-6u10-beta-windows-i586-p.exe是JDK的安裝包，它包含了JDK和JRE的安裝程序，JDK是程序員開發時所需要的工具集，JRE是程序運行時環境，因此對于開發人員來說都需要安裝JDK和JRE，而對于部署機器來說可以下載專門的JRE包來安裝。由于我們要進行Java程序的開發，因此下載了該JDK包。

安裝該JDK包共需要如下的8個步驟。

（1）安裝歡迎頁面：雙擊下載的jdk-6u10-beta-windows-i586-p.exe文件，可進入安裝歡迎界面，如圖1-4所示。

圖1-4 安裝歡迎頁面

（2）接受許可證協議：歡迎頁面打開后會計算該安裝包的大小，然后會顯示“下一步”按鈕可用，此時單擊“下一步”按鈕彈出許可證協議界面，如圖1-5所示。

圖1-5 接受許可證協議

（3）選擇安裝的可選功能：要繼續安裝，必須單擊“接受”按鈕，即可進入功能選擇界面。該界面列出了安裝包所包含的功能組件，可以通過單擊某一個功能組件的下拉按鈕來決定是否安裝該組件，默認情況下我們都安裝這些組件，因此不需要進行選擇，如圖1-6所示。

圖1-6 選擇安裝的可選功能

（4）更改JDK安裝目錄：默認情況下JDK的安裝目錄為C:\Program Files\Java，通常我們為了方便找到JDK目錄，可以自己指定JDK安裝目錄。單擊圖1-6中的“更改”按鈕，即可彈出選擇安裝目錄的界面。我們更改目錄為D:\jdk1.6.0-10\，如圖1-7所示。

圖1-7 更改JDK安裝目錄

（5）開始安裝進程：單擊圖1-7中的“確定“按鈕，即可進入如圖1-8所示的安裝進程界面。

圖1-8 開始安裝進程

（6）選擇JRE安裝目錄：在該安裝過程中會進行下載、解壓縮等一系列操作，完成后會顯示如圖1-9所示的JRE安裝界面。在該界面中同樣包含一個“更改“按鈕，用來選擇JRE的安裝目錄。由于JRE屬于系統運行時環境，所以我們使用默認的參數C:\Program Files\Java\jre6\即可。

圖1-9 選擇JRE安裝目錄

（7）開始安裝JRE：單擊圖1-9中的“下一步“按鈕，即可進入如圖1-10所示的安裝JRE進程界面。

圖1-10 開始安裝JRE

（8）安裝完成：該過程結束后即完成了JDK和JRE的安裝，此時會顯示如圖1-11所示的安裝完成界面。

圖1-11 安裝完成

到此，JDK和JRE的安裝就結束了，JDK安裝后的目錄結構如圖1-12所示。這些目錄分別對應JDK以下部分的組成。

圖1-12 JDK安裝后的目錄

● bin——開發工具：位于bin子目錄中。指工具和實用程序，可幫助你開發、執行、調試和保存以Java編程語言編寫的程序。

● demo——演示applet和應用程序：位于demo子目錄中。帶有源代碼的Java平臺編程示例，包括使用Swing和其他Java基類，以及Java平臺調試器體系結構的示例。

● include——C頭文件：位于include子目錄中。支持使用Java本機界面、JVMTM工具界面，以及Java 2平臺的其他功能進行本機代碼編程的頭文件。

● jre——運行時環境：位于jre子目錄中。Java運行時環境的實現，由JDK使用。該運行時環境包含Java虛擬機、類庫及其他文件，可支持執行以Java編程語言編寫的程序。

● lib——附加庫：位于lib子目錄中。開發工具需要的附加類庫和支持文件。

● sample——樣例代碼：位于sample子目錄中。包含某些Java API的編程樣例（帶源代碼）。

● src.zip——源代碼：位于src.zip中。組成Java 2核心API的所有類的Java編程語言源文件（即java.*、javax.*和某些org.*包的源文件，但不包括com.sun.*包的源文件）。此源代碼僅用于提供信息，以便幫助開發者學習和使用Java編程語言。這些文件不包含特定于平臺的實現代碼，且不能用于重新生成類庫。要對這些文件進行解壓，請使用任一常用的zip實用程序；或者也可以使用JDK的bin目錄中的Jar實用程序：

            jar xvf src.zip

1.2.3 設置環境變量

在“我的電腦”上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”命令，在彈出的對話框中選擇“高級”選項卡，單擊“環境變量”按鈕，顯示“環境變量”窗口，如圖1-13所示。

圖1-13 “環境變量”窗口

然后單擊“新建”按鈕添加如下的環境變量。

① 設置JAVA_HOME變量為Java的主目錄C:\j2sdk1.6.0：

            $JAVA_HOME=C:\j2sdk1.6.0;

如圖1-14所示為設置JAVA_HOME變量。

圖1-14 設置JAVA_HOME變量

② 把Java的bin目錄路徑C:\j2sdk1.6.0\bin添加到Path環境變量中：

            $Path=C:\j2sdk1.6.0\bin;

如圖1-15所示為設置PATH變量。

圖1-15 設置PATH變量

測試Java環境：進入命令提示符（選擇“開始”→“運行”命令，在打開對話框中輸入“cmd”），然后輸入命令“javac -version”或“java -version”，查看版本是否正確，正常情況下會顯示如圖1-16所示的信息。

圖1-16 查看版本號

輸入“javac -help”查看是不是正確的提示，如果提示“不是內部或外部命令，也不是可運行的程序或批處理文件”，則說明沒有把Path路徑設置好。正常情況下應該顯示如圖1-17所示的窗口。

圖1-17 查看幫助

1.2.4 學會查找Java幫助和API文檔

Sun在其官方網站上提供了一系列的幫助文檔，包括核心和非核心API文檔、開發手冊等，網址為http://java.sun.com/javase/reference/api.jsp，如圖1-18所示。

圖1-18 Sun網站上幫助文檔列表

從該頁面上可以看到各個版本的API幫助文檔和開發手冊，包括1.3.0、1.3.1、1.4.0、1.4.2、5.0、6.0。從JDK 5.0開始，就提供了3個語言版本的API文檔，包括英文、中文、日文。中文API地址為http://gceclub.sun.com.cn/Java_Docs/jdk6/html/zh_CN/api/index.html，如圖1-19所示。

圖1-19 API文檔

該頁面提供了Java核心API的幫助文檔，使用JDK開發Java應用程序時，通常需要引用一些核心的API類，此時都需要在這里查找類的方法列表和使用說明。它共包含3部分：

● 左上角是類包列表。

● 左下角是類列表，選擇左上角的類包，在下方就會顯示該包下的類列表。

● 右側是類的函數列表，選擇左下角的某一個類后就會顯示類的函數列表。

1.3 開發第一個Java程序——HelloWorld.java

Java是一門很容易上手的語言，本節我們將通過一個入門實例HelloWorld.java，來講解一個Java類的編寫、編譯、運行、打包和生成API文檔的方法。

1.3.1 編寫Java入門實例HelloWorld.java

首先我們需要建立一個工作目錄D:\demo，接下來的工作都將在該目錄下進行。在該目錄下新建一個子目錄mypackage，它將被用為類的包目錄。

然后在mypackage目錄下新建第一個Java類文件HelloWorld.java，作用是往控制臺輸出一個字符串“Hello World!”。先來看看該類的完整代碼，如程序1-1所示。

程序1-1 HelloWorld.java完整版

                11 package mypackage;
                2
                3  /**
                4   *@author liuzhongbing lzb_box@163.com
                5   */
                62 public class HelloWorld{
                7
                8      /**
                9      * 變量
                10      */
                113private String world="World";
                12
                13     /**
                14      * 函數
                15      */
                164    public void say(){
                175        System.out.println("Hello"+world+"!");
                186    }
                19
                20     /**
                21      * 執行入口函數
                22      *@param args
                23      */
                247    public static void main(String args[]){
                25         //創建類的實例
                268        HelloWorld inst=new HelloWorld();
                27
                28         //調用函數
                299        inst.say();
                2010        }
                3111    }

該類共包含31行代碼，去掉注釋和空行后只有11行代碼，也就是說只有11行有效代碼，如程序1-2所示。

程序1-2 HelloWorld.java精華版

                1  package mypackage;
                2  public class HelloWorld{
                3  private String world="World";
                4      public void say(){
                5          System.out.println("Hello"+world+"!");
                6      }
                7      public static void main(String args[]){
                8          HelloWorld inst=new HelloWorld();
                9          inst.say();
                10    }
                11}

為了提高代碼的可讀性，我們增加了很多注釋和空行，這也是編寫Java代碼所需要遵守的編碼規范（在第4章中我們將會詳細講解Java編碼規范）。

另外，該類是一個簡單、涵蓋比較全的Java類。簡單，是因為它的語法類似于C++；全面，是因為該類基本上覆蓋了Java類的大部分元素，包括如下。

● 包元素：第1行的“package mypackage”，指示該類的包為mypackage，所以該類應該放在當前目錄的mypackage子目錄（即包）中。

● 類元素：第2行的“public class HelloWorld”定義了一個共用的（public）類（class）HelloWorld，類文件的命名需要與該類名相同。

● 變量：第3行的“private String world = "World";”定義了一個私有的（private）字符串類型（String）的變量world，該變量將會被下一個函數引用。

● 函數：第4行的“public void say()”定義了一個共有的（public）的無返回參數（void）的函數say()，該函數中調用了系統類（System）的輸出命令，往控制臺輸出一個字符串，并且引用了第3行定義的變量world。

● 入口函數：第7行的“public static void main(String args[])”定義了該類的執行入口函數，該入口函數類似于C代碼中的入口函數main()，是程序執行的入口點。入口函數的修飾符必須是“public static void”，在后文中將會深入講解。函數中我們創建了類HelloWorld的一個實例inst，然后調用該實例的函數say()來執行輸出。

1.3.2 編譯類文件——javac命令

前文中我們講到Java是“一次編寫，到處運行”的，即跨平臺運行的特性，這是由于它能夠通過JVM來運行二進制代碼文件，即.class文件。在一個類能夠運行之前，都必須進行編譯，被編譯后的類文件為同名的文件，且以.class為文件擴展名。如HelloWorld.java會被編譯為HelloWorld.class，類的編譯和命名都是由編譯命令javac自動完成的。

下面分4個方面來講解javac命令的使用。

（1）javac命令的語法結構

javac命令的語法結構如下所示：

            javac [options] [sourcefiles] [@files]

其中的參數可按任意次序排列。

● options：命令行選項。

● sourcefiles：一個或多個要編譯的源文件（例如HelloWorld.java）。

● @files：一個或多個對源文件進行列表的文件。

（2）傳遞源文件名的兩種方法

以上編譯命令的第二個和第三個參數分別對應了兩種使用方法，用于將源代碼文件名傳遞給javac。

● 使用sourcefiles：如果源文件數量少，在命令行上列出文件名即可。例如，對于MyClass1.java和MyClass2.java，可以使用“javac MyClass1.java MyClass2.java”進行編譯，也可以使用通配符“javac MyClass*.java”。

● 使用@files：如果源文件數量多，則將源文件名列在一個文件中，名稱間用空格或回車行來進行分隔。然后在javac命令行中使用該列表文件名，文件名前冠以@字符。例如我們可以命名一個文件@list.txt，然后執行“javac @list.txt”即可，此時的文件列表可以如下所示：

            MyClass1.java
            MyClass2.java
            MyClass3.java

（3）傳遞帶包名的源文件的方法

對于有包路徑的類，可以使用相對路徑表示，比如包mypackage下的HelloWorld.java，可以使用“javac mypackage\HelloWorld.java”來編譯，如圖1-20所示。此時就會在包mypackage下產生編譯后的文件HelloWorld.class。

圖1-20 編譯類文件

（4）命令選項

編譯器有一批標準選項，目前的開發環境支持這些標準選項，將來的版本也將支持它。還有一批附加的非標準選項是目前的虛擬機實現所特有的，將來可能要有變化。非標準選項以-X打頭。

以下3個是設置路徑的選項。

● -classpath類路徑：設置用戶類路徑，它將覆蓋CLASSPATH環境變量中的用戶類路徑。若既未指定CLASSPATH又未指定-classpath，則用戶類路徑由當前目錄構成。

● -d目錄：設置類文件的目標目錄。如果某個類是一個包的組成部分，則javac將把該類文

件放入反映包名的子目錄中，必要時創建目錄。例如，如果指定-dc:\demo并且該類名叫mypackage.HelloWorld，那么類文件就叫D:\demo\mypackage\ HelloWorld.class。若未指定-d選項，則javac將把類文件放到與源文件相同的目錄中。

● -sourcepath源路徑：指定用以查找類或接口定義的源代碼路徑。與用戶類路徑一樣，源路徑項用分號（;）進行分隔，它們可以是目錄、JAR歸檔文件或ZIP歸檔文件。如果使用包，那么目錄或歸檔文件中的本地路徑名必須反映包名。

例如，我們可以使用這3個屬性來將源代碼、classpath和目標路徑分開：

                javac -sourcepath src
                      -classpath classes:lib\Banners.jar \src\farewells\GoodBye.java
                      -d classes

這樣，就會把src目錄下的代碼編譯到classes目錄下，并引用classpath中的類。

以下5個是設置編譯屬性和性能的選項。

● -deprecation：顯示每種不鼓勵使用的成員或類的使用或覆蓋的說明。如果沒有給出-deprecation選項的話，javac將顯示這類源文件的名稱，這些源文件使用或覆蓋不鼓勵使用的成員或類。

● -encoding：設置源文件編碼名稱，例如EUCJIS/SJIS。若未指定-encoding選項，則使用平臺默認的轉換器。

● -g：生成所有的調試信息，包括局部變量。在默認情況下，只生成行號和源文件信息。

● -nowarn：禁用警告信息。

● -verbose：冗長輸出。它包括了每個所加載的類和每個所編譯的源文件的有關信息。

除了以上幾個常用的選項之外，還有一些聯編選項和非標準選項（以-X開頭的選項），這些選項不太常用，需要的讀者可以查閱Java文檔。

1.3.3 運行類文件——java命令

上面使用javac命令編譯生成的*.class文件，需要使用java命令來運行它。使用java命令運行某一個類的條件是，該類必須包含有一個入口函數main()，如HelloWorld.java中的入口函數。java命令一次只可以執行一個類文件，找到該類文件的main()入口函數后即會開始執行代碼。

下面分5個方面來講解java命令的使用。

（1）java命令的語法結構

java命令的語法結構如下所示：

            java [options] class [argument]
            java [options] -jar file.jar [argument]

其中的參數意義如下。

● options：命令行選項。

● class：要調用的類名。

● file.jar：要調用的JAR文件名，只與-jar一起使用。

● argument：傳給main函數的參數。

（2）執行一個類文件

執行類文件時，只需要指定類文件的全名即可，全名中包含包名，包路徑使用點號“.”表示。例如，我們來編譯前文中的mypackage\HelloWorld.class類，執行的命令如圖1-21所示。

圖1-21 運行類文件

此時就會調用HelloWorld.java的say()函數，往控制臺輸出一個字符串“Hello World!”。

（3）執行一個JAR包

執行JAR包時，該包中的MENIFEST.MF文件中必須指定當前包中那個類是主類，即指定執行入口類，使用屬性為Main-Class（創建方法見下一節例4）。

執行的方式如圖1-22所示。

圖1-22 運行JAR包

（4）命令選項

java命令有一組標準選項，當前的運行時環境支持這些選項并且將來的版本也將支持它們。還有一組其他的非標準選項是特定于目前的虛擬機實現的，將來可能要有變化。非標準選項以-X打頭。

● -classpath類路徑：指定類的環境變量，同javac中的-classpath選項。

● -cp類路徑：指定一個用于查找類文件的列表，它由目錄、JAR歸檔文件和ZIP歸檔文件組成。類路徑項用分號（;）分隔。指定-classpath或-cp將覆蓋CLASSPATH環境變量的所有設置。

● -D屬性=值：設置系統屬性的值。例如“-Dmyname=liuzhongbing”，這樣在Java類中就可以取得系統屬性myname的值liuzhongbing。

● -jar：執行封裝在JAR歸檔文件中的程序。第一個參數是JAR歸檔文件的名稱而不是啟動類名。啟動類由Main-Class清單頭指定。JAR文件是所有用戶類的源，其他的用戶類路徑設置將被忽略。

除了以上的幾個常用選項外，還有一些以“-X”開頭的非標準選項，用以對執行時的環境進行設置。最常用的是對Java虛擬機的堆大小進行設置，以提高Java運行的內存和運行效率。例如“-Xms256m -Xmx256m -XX:NewSize=128m -XX:MaxNewSize=128m”，Xms代表默認啟動大小，Xmx代表最大大小，NewSize是新建對象的大小，MaxNewSize是新建堆運行增長的最大值，它決定了何時將新的對象置為舊的對象。其中m代表MB，g代表GB。

（5）給類傳遞參數

在Java的命令中還有一個變量argument，該變量用于向目標類main()函數傳遞輸入參數，多個參數使用空格分隔。例如我們可以執行如下的傳遞參數的命令：

            java mypackage.HelloWorld  AAA  BBB

那么我們在入口函數中，就可以通過args變量來取得該參數：

            public static void main(String args[]) {
                String str1 = args[0];
                String str2 = args[1];
            }

1.3.4 類文件打包——jar命令

上文中我們講到了運行JAR文件，下面我們就來講解如何生成JAR包。

JAR包可以使用jar命令來創建。JAR工具是個Java應用程序，可將多個文件合并為單個JAR歸檔文件。JAR是個多用途的存檔及壓縮工具，它基于ZIP和ZLIB壓縮格式。然而，設計JAR的主要目的是便于將Java Applet或應用程序打包成單個歸檔文件。將Applet或應用程序的組件（.class文件、圖像和聲音）合并成單個歸檔文件時，可以用Java代理（如瀏覽器）在一次HTTP事務處理過程中對它們進行下載，而不是對每個組件都要求一個新連接，這大大縮短了下載時間。JAR還能壓縮文件，從而進一步提高了下載速度。此外，它允許Applet的作者對文件中的各個項進行簽名，因而可認證其來源。

下面分4個方面來講解jar命令的使用。

（1）jar命令的語法結構

jar命令的語法結構如下所示：

            jar{ctxu}[vfm0M][jar-文件][manifest-文件][-C目錄] 文件名

（2）{ctxu}屬性

其中{ctxu}是jar命令的子命令，每次jar命令只能包含ctxu中的一個，它們分別表示如下。

● -c：創建新的JAR文件包。

● -t：列出JAR文件包的內容列表。

● -x：展開JAR文件包的指定文件或者所有文件。

● -u：更新已存在的JAR文件包（添加文件到JAR文件包中）。

（3）[vfm0M]選項

[vfm0M]中的選項可以任選，也可以不選，它們是jar命令的選項參數。

● -v：生成詳細報告并打印到標準輸出。

● -f：指定JAR文件名，通常這個參數是必需的。

● -m：指定需要包含的MANIFEST清單文件。

● -0：只存儲，不壓縮，這樣產生的JAR文件包會比不用該參數產生的體積大，但速度更快。

● -M：不產生所有項的清單（MANIFEST）文件，此參數會忽略-m參數。

（4）參數

其他的參數意義如下。

● [JAR文件]：即需要生成、查看、更新或者解開的JAR文件包，它是-f參數的附屬參數。

● [manifest文件]：即MANIFEST清單文件，它是-m參數的附屬參數。

● [-C目錄]：表示轉到指定目錄下去執行jar命令的操作。它相當于先使用cd命令轉該目錄下再執行不帶-C參數的jar命令，它只能在創建和更新JAR文件包的時候可用。

● 文件名：指定一個文件/目錄列表，這些文件/目錄就是要添加到JAR文件包中的文件/目錄。如果指定了目錄，那么使用jar命令打包的時候會自動把該目錄中的所有文件和子目錄打入包中。

下面舉一些例子來說明jar命令的用法。

例1：jar cf HelloWorld.jar mypackage

該命令將包mypackage中的文件打包，沒有執行過程的顯示，執行結果是在當前目錄生成了HelloWorld.jar文件。如果當前目錄已經存在HelloWorld.jar，那么該文件將被覆蓋，如圖1-23所示。

圖1-23 例1

例2：jar cvf HelloWorld.jar mypackage

該命令與上例中的結果相同，但是由于v參數的作用，顯示出了打包過程，如圖1-24所示。

圖1-24 例2

例3：jar cvfM HelloWorld.jar mypackage

該命令與例2結果類似，但在生成的HelloWorld.jar中沒有包含META-INF/MANIFEST文件，打包過程的信息也略有差別，如圖1-25所示。

圖1-25 例3

例4：jar cvfm HelloWorld.jar manifest.mf mypackage

運行結果與例2相似，顯示信息也相同，只是生成JAR包中的META-INF/MANIFEST內容不同，包含了manifest.mf的內容，如圖1-26所示。

圖1-26 例4

其中，manifest.mf的內容如下：

            Main-Class: mypackage.HelloWorld
            //注意：最后一行要有一個空行

例5：jar tf HelloWorld.jar

在HelloWorld.jar已經存在的情況下，可以查看HelloWorld.jar中的內容，如對于例4生成的HelloWorld.jar執行此命令，結果如圖1-27所示。

圖1-27 例5

例6：jar tvf HelloWorld.jar

除例5中顯示的內容外，還可以顯示包內文件的詳細信息，如圖1-28所示。

圖1-28 例6

例7：jar xvf HelloWorld.jar

解開HelloWorld.jar到當前目錄，不顯示任何信息。如果要顯示解壓縮的詳細信息，可以使用如下命令：

            jar  xvf  HelloWorld.jar

此時會顯示如圖1-29所示的信息。

圖1-29 例7

1.3.5 生成API文檔——javadoc命令

前文中我們已經講到該如何充分利用Java的幫助文檔，其中最重要的文檔是Java的API文檔。這些API文檔是Sun開發的JDK核心Java類的API文檔。

既然Sun能夠為它的類生成API文檔，那我們也可以為自己開發的類生成API文檔。在稍微大型的項目中，生成API文檔不僅有利于開發人員之間的溝通，還能夠為項目留下一份參考的API，便于代碼的維護和傳播。

JDK為我們提供了一個命令用于生成API文檔，即javadoc。javadoc解析Java源文件中的聲明和文檔注釋，并產生相應的HTML默認頁，描述公有類、保護類、內部類、接口、構造函數、方法和域。在實現時，javadoc要求且依賴于Java編譯器完成其工作。javadoc調用部分javac編譯聲明部分，忽略成員實現。它建立類的內容，包括類層次和“使用”關系，然后從中生成HTML。javadoc還從源代碼的文檔注釋中獲得用戶提供的文檔。當javadoc建立其內部文檔結構時，它將加載所有引用的類。由于這一點，javadoc必須能查找到所有引用的類，包括引導類、擴展類和用戶類。

下面分兩個方面來講解javadoc命令的使用。

（1）javadoc命令的語法結構

javadoc的語法格式如下：

            javadoc [命令選項] [包名] [源文件名] [ @files ]

其中：

● [包名]為用空格分隔的一系列包的名字，包名不允許使用通配符，如“*”。

● [源文件名]為用空格分隔的一系列的源文件名，源文件名可包括路徑和通配符，如“*”。

● [ @files ]是以任何次序包含包名和源文件的一個或多個文件。

（2）命令選項

javadoc命令選項包括如下幾種可選屬性。

● -overview ＜文件＞：讀取HTML文件的概述文檔。

● -public：僅顯示公共類和成員。

● -protected：顯示受保護/公共類和成員（默認）。

● -package：顯示軟件包/受保護/公共類和成員。

● -private：顯示所有類和成員。

● -help：顯示命令行選項并退出。

● -doclet ＜類＞：通過替代doclet生成輸出。

● -docletpath ＜路徑＞：指定查找doclet類文件的位置。

● -sourcepath ＜路徑列表＞：指定查找源文件的位置。

● -classpath ＜路徑列表＞：指定查找用戶類文件的位置。

● -exclude ＜軟件包列表＞：指定要排除的軟件包的列表。

● -subpackages ＜子軟件包列表＞：指定要遞歸裝入的子軟件包。

● -breakiterator：使用BreakIterator計算第1句。

● -bootclasspath：＜路徑列表＞ 覆蓋引導類加載器所裝入的類文件的位置。

● -source ＜版本＞：提供與指定版本的源兼容性。

● -extdirs ＜目錄列表＞：覆蓋安裝的擴展目錄的位置。

● -verbose：輸出有關Javadoc正在執行的操作的消息。

● -locale ＜名稱＞：要使用的語言環境，例如en_US或en_US_WIN。

● -encoding ＜名稱＞：源文件編碼名稱。

● -quiet：不顯示狀態消息。

● -J＜標志＞：直接將 ＜標志＞ 傳遞給運行時系統。

例如，我們來為HelloWorld.java生成API文檔，執行如下命令：

            javacdoc mypackage\*.jara -d javadoc

該命令用于為mypackage包下的類生成API，輸出目錄為javadoc。執行該命令后會輸出一系列的執行記錄，如圖1-30所示。

圖1-30 生成API文檔

此時在D:\demo下就會產生一個目錄javadoc，即為剛生成的API文檔目錄。查看D:\demo\javadoc目錄，會顯示固定文件名稱（主要是API的框架文件，如首頁面index.html）的文件目錄，如圖1-31所示。

圖1-31 API生成目錄

查看該API文檔的方法是，雙擊“index.html”文件，即可彈出如圖1-32所示的API頁面。

圖1-32 查看API文檔

通過與1.2.4節的圖1-19對比可知，我們創建的API文檔與Sun的API文檔結構完全相同，這就是javadoc的作用，它統一了生成API的模板。如果你創建了很多Java類，那么就可以發揮實際的方便作用了。

1.4 本課小結

到這里我們就完成了本課內容的講解，我們將本課的實例代碼打包為HelloWorld.zip，其包含的目錄和文件如下：

                HelloWorld.zip
                ├—HelloWorld.jar                       生成的JAR包
                ├—manifest.mf                          生成JAR包時的manifest文件
                |
                ├—javadoc                              生成的Java API文檔
                |  |  allclasses-frame.html
                |  |  allclasses-noframe.html
                |  |  constant-values.html
                |  |  deprecated-list.html
                |  |  help-doc.html
                |  |  index-all.html
                |  |  index.html
                |  |  overview-tree.html
                |  |  package-list
                |  |  stylesheet.css
                |  |
                |  ├—mypackage
                |  |      HelloWorld.html
                |  |      package-frame.html
                |  |      package-summary.html
                |  |      package-tree.html
                |  |
                |  └—resources
                |         inherit.gif
                |
                └—mypackage                            java和class包目錄
                      HelloWorld.class                   class文件
                      HelloWorld.java                    java源文件

該文件放在光盤中\source目錄下，讀者可以查閱該代碼。

1.4.1 總結本課的知識點

本節課首先講解了Java語言的市場地位，然后分3個大節逐層深入進行講解，并將理論與實踐相結合。每一個大節分多個小節，每一個小節都對應了一個知識點，共包含13個知識點，如表1-3所示。

表1-3 本課知識點列表

培訓講師可以參照表中最后一列的參考時間控制講解進度，即75分鐘講完本課內容。參加培訓的學生在聽完講課后，最好再回顧一遍。對于自學者來說，相對要花費差不多2倍的時間來學習這些知識點。

對于本章知識點的學習，除了要學習理論知識點以外，還應該注重實踐操作。下面的兩個小節分別從理論和實踐兩個方面來為你提出學習的要求。

1.4.2 要掌握的關鍵點

對于本節課的內容，我們應該掌握如下的關鍵點。

● Java語言排名第一，且市場占有率超過了1/5。

● Java語言的定義為：Java是一種簡單的（Simple）、面象對象的（Object-Oriented）、分布式的（Distributed）、解釋的（Interpreted）、健壯的（Robust）、安全的（Secure）、結構中立的（Architecture-neutral）、可移植的（Portable）、高性能的（High-Performance）、多線程的（Multi-Threaded）、動態的（Dynamic）語言。

● Java語言的構成為JIT、JVM、JRE、JDK，其中JIT用來執行即時編譯，JVM是Java虛擬機，JRE是Java運行時環境，JDK是Java開發工具包。

● Java的開發環境應該包括JDK和JRE，需要設置如下兩個環境變量：

                $JAVA_HOME=C:\j2sdk1.6.0;
                $PATH=C:\j2sdk1.6.0\bin;

● Java API文檔是Java程序員的必備手冊。

● 一個簡單的Java類包括：包名、類名、變量、函數、入口函數。

● 關于HelloWorld.java的4種執行命令。

編譯：javac mypackage\HelloWorld.java。

運行：java mypackage.HelloWorld。

打包：jar cvfm HelloWorld.jar manifest.mf mypackage。

生成API：javadoc mypackage\*.java -d javadoc。

1.4.3 課后上機作業

本節課是Java語言的第一課，重在講解Java語言的入門知識，Java開發環境的搭建，以及Java類的開發。下面我們根據本節的知識點，來布置上機作業任務，共3道題（150分鐘）。

1.安裝和配置Java開發環境（時間：60分鐘）

在http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp上下載JDK 6的安裝包軟件，然后執行安裝過程。要求：

● 將JDK安裝到D:盤下。

● 將JRE安裝到默認目錄C:\Program Files\Java下。

● 設置如下兩個環境變量。

                $JAVA_HOME=C:\j2sdk1.6.0;
                $PATH=C:\j2sdk1.6.0\bin;

● 在命令行分別執行如下命令，查看配置情況。

                javac -version
                java -version
                javac -help

2.學會查找Java API文檔（時間：30分鐘）

在中文API地址http://gceclub.sun.com.cn/Java_Docs/jdk6/html/zh_CN/api/index.html上查找一個類java.lang.String，顯示的界面將會如圖1-33所示。

圖1-33 查找java.lang.String的API界面

3.開發第一個Java程序（時間：60分鐘）

開發一個以你的名字命名的類，例如Liuzhongbing，包名為mypackage。該類的作用是往控制臺輸出一個字符串“Hello Liuzhongbing!”。例如下例所示：

                package mypackage;

                /**
                * @author liuzhongbing lzb_box@163.com
                */
                public class Liuzhongbing {

                    /**
                    * 變量
                    */
                    private String name = "Liuzhongbing";

                    /**
                    * 函數
                    */
                    public void say() {
                      System.out.println("Hello " + name + "!");
                    }

                    /**
                    * 執行入口函數
                    * @param args
                    */
                    public static void main(String args[]) {
                      //創建類的實例
                      Liuzhongbing inst = new Liuzhongbing();

                      //調用函數
                      inst.say();
                    }
                }

然后分別執行如下的4個命令來操作該類。

（1）編譯：javac mypackage\Liuzhongbing.java。

此時，將會在mypackage目錄下產生一個以你的名字命名的class文件，如Liuzhongbing.class。

（2）運行：java mypackage.Liuzhongbing。

此時，將會在控制臺輸出一個包含你名字的字符串，例如“Hello Liuzhongbing!”。

（3）打包：jar cvfm Liuzhongbing.jar manifest.mf mypackage。

（4）生成API：javadoc mypackage\*.java -d javadoc。

此時，打開javadoc下的index.html文件，將會在類列表中看到以你的名字命名的類，如圖1-34所示。

圖1-34 你生成的API的樣子

1.4.4 繼續下一課：JVM內存結構及其調優

回顧一下本節課的內容，共講解了13個知識點，并總結了7個關鍵點要求掌握，最后給出了3個上機任務，旨在讓讀者能夠搭建起Java的開發環境，會利用Java API文檔來查找類，并學會普通Java類的開發、編譯、運行、打包和生成API的方法。掌握了這里所提及的內容，即標志著你真正邁入Java的門檻了。

本節課使用命令行來編譯和運行類的方式是最原始的方式，但也是最基礎的方式，其他的一切高級方式都是以命令行為基礎的。一旦你掌握了命令行的方法，就可以過渡到高級開發工具來進行Java開發了。下一課我們將深入到JVM內部，講解JVM的內存結構，并進一步實戰JVM性能調優。