第1课 Java快速上手
在学习Java之前，首先让我们来解释一个问题——Java是什么？Java是一种跨平台的程序设计语言，用来开发运行于网络上的各种应用程序，能够在各种操作系统上运行。显然这个解释过于专业，难以让初学者理解。
如果要用一个词语来概括Java的真正内涵，那就是“海纳百川，有容乃大”！海——代表Java资源平台，百川——代表广大的软件开发者，容——代表Java的开放特性，即开源、跨平台、跨网络。Java的独特魅力就是其开放性，正因为此：
● 它已经吸引了全球最大的开发者队伍——500万开发者，这是全球最大的、最具活力的开发团队。
● 目前采用Java的设备也已超过45亿，其中包括8亿台个人计算机、15亿部移动电话及其他手持式设备、22亿个智能卡，以及机顶盒、打印机、网络照相机、游戏、汽车导航系统、彩票终端、医疗设备、收费站等。
Java可以说是无处不在，其市场占有率也在逐年上升。TIOBE是一个专业化的软件评估公司，它每月都会根据工程师、培训课程、技术公司数量，对各语言的市场占有率进行统计并发布报告（http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html），如表1-1所示。
表1-1 各语言占有率
Tips
其中，状态中的A表示为主流开发语言，B为非主流开发语言，A-介于A和B之间。该报告不表示哪一种语言是最好的，但是能够作为系统选型时的参考和市场趋势的预测。该报告也被Google、MSN、Yahoo!和YouTube所引用参考。
表1-1列出了前20位的语言，除此之外还有上百种语言，常用的如Fortran、MATLAB、FoxPro、Transact-SQL、Awk、Groovy、Eiffel、PowerBuilder、VBScript、XSLT等。从表中可以看出，排名前十位的语言分别是：Java、C、C++、PHP、Visual Basic、Perl、Python、C#、JavaScript、Ruby，它们都是目前市场上的主流语言。其中，Java语言排在第一位，拥有1/5以上的市场占有率。
在以上的各种语言中，面向对象语言如Java、C++等占有率最高，其次是面向过程语言，如C、Pascal等，统计数据如表1-2所示。
表1-2 语言分类占有率
了解了Java在市场中的位置，下面就带你迈入Java技术之门。这里是学习Java技术的第一站，在本章将介绍概括性的知识，了解Java的特性和机制，并开发第一个程序HelloWorld，共分为如下3部分。
● 开始了解Java：包括Java语言的11个特性、构成（JIT、JVM、JRE、JDK）、Java虚拟机JVM。
● 安装Java开发环境：JDK的下载、安装、配置和使用。
● 开发第一个Java程序——HelloWorld.java：包括开发、编译、运行、打包和生成API文档。
本课将通过了解、安装、开发3步的讲解，帮助你稳健、扎实、有效地迈进Java的精彩世界。
1.1 开始了解Java
Java是Sun公司推出的面向对象程序设计语言，特别适合于Internet应用程序开发，它的最大特点就是“一次编写，到处运行”。下面我们就来了解Java语言的特性和运行机制。
1.1.1 Java语言的11个特性
Sun公司在1995年推出Java时发布了一个Java白皮书，并这样定义Java语言：Java是一种简单的（Simple）、面象对象的（Object-Oriented）、分布式的（Distributed）、解释的（Interpreted）、健壮的（Robust）、安全的（Secure）、结构中立的（Architecture-neutral）、可移植的（Portable）、高性能的（High-Performance）、多线程的（Multi-Threaded）、动态的（Dynamic）语言。
通过这11个词语来概括Java语言的特性，下面来看看每一个词语所代表的含义。
（1）简单的（Simple）
● 风格类似于C++，基本语法与C语言类似。
● 摒弃了C++中容易引发程序错误的地方，如指针和内存管理。
● 提供了丰富的类库。
（2）面象对象的（Object-Oriented）
支持静态和动态风格的代码继承及重用，是完全面向对象的，它不支持类似C语言那样的面向过程的程序设计技术。
（3）分布式的（Distributed）
Java包括一个支持HTTP和FTP等基于TCP/IP协议的子库。因此，Java应用程序可凭借URL打开并访问网络上的对象，其访问方式与访问本地文件系统几乎完全相同。
（4）解释的（Interpreted）
Java解释器（运行系统）能直接运行目标代码指令。
（5）健壮的（Robust）
● Java致力于检查程序在编译和运行时的错误。
● 类型检查帮助检查出许多开发早期出现的错误。
● Java自已操纵内存减少了内存出错的可能性。
● Java还实现了真数组, 避免了覆盖数据的可能。
（6）安全的（Secure）
Java的安全性可从两个方面得到保证。一方面，在Java语言里，指针和释放内存等C++功能被删除，避免了非法内存操作；另一方面，当Java用来创建浏览器时，语言功能和一些浏览器本身提供的功能结合起来，使它更安全。
（7）结构中立的（Architecture-neutral）
Java源程序被编译成一种高层次的与机器无关的byte-code格式语言，被设计在Java虚拟机上运行。
（8）可移植的（Portable）
Java应用程序可以在配备了Java解释器和运行环境的任何计算机系统上运行，通过定义独立于平台的基本数据类型及其运算，Java数据得以在任何硬件平台上保持一致。
（9）高性能的（High-Performance）
Java可以在运行时直接将目标代码翻译成机器指令，Sun用直接解释器1秒钟内可调用300000个过程，翻译目标代码的速度与C/C++的性能没什么区别。
（10）多线程的（Multi-Threaded）
Java提供的多线程功能使得在一个程序里可同时执行多个小任务。多线程带来的好处是可以有更好的交互性能和实时控制性能。
（11）动态的（Dynamic）
Java的动态特性是其面向对象设计方法的拓展，它允许程序动态地装入运行过程中所需要的类。
1.1.2 Java语言的构成——JIT、JVM、JRE、JDK
下面我们来了解Java的构成。所谓Java的构成，是指Java运行环境的组成，从核心到外围包括JIT、JVM、JRE、JDK，如图1-1所示。
图1-1 Java构成图
JDK、JRE、JVM、JIT四者的区别如下。
● JDK是Java Develop ToolKit的缩写，它里面有很多用Java所编写的开发工具（如javac.exe、jar.exe等），还包括一个JRE的调试环境。如果安装了JDK，会有两套JRE，一套位于\jre目录下，另外一套位于C:\Program Files\Java目录下，后面这套比前面那套少了Server端的Java虚拟机，不过，直接将前面那套的Server端Java虚拟机复制过来就行了。
● JRE是Java Runtime Environment的缩写，是Java运行的基础，它提供了Java运行的API，Java程序必须有JRE才能运行。
● JVM是Java Vitual Machine的缩写，它是Java程序运行的虚拟机环境，JRE目录下的Bin目录有两个目录，即server与client，这就是真正的jvm.dll所在。jvm.dll无法单独工作，当jvm.dll启动后，会使用explicit的方法，而这些辅助用的动态链接库（.dll）都必须位于jvm.dll所在目录的父目录之中。因此想使用哪个JVM，只需要设置PATH，指向JRE所在目录下的jvm.dll。
● JIT是Java In Time的缩写，即Java即时编译器，是JVM的一部分，属于内核部分。
其中的JVM是Java运行的虚拟机环境，它是Java运行环境的重要一环，JDK是Sun公司开发的Java开发工具包，在后文中我们都将逐步讲解。
1.1.3 Java虚拟机JVM
JVM是Java虚拟机（Java Virtual Machine）的缩写，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机有自己完善的硬件架构，具体如下。
● JVM指令系统。
● JVM寄存器。
● JVM栈结构。
● JVM碎片回收堆。
● JVM存储区。
Java语言最突出的特点就是可以在任何操作系统中运行。使用Java虚拟机就是为了支持与操作系统无关，在任何系统中都可以运行。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
如图1-2所示，展示了JVM在Java类文件（即字节码文件class）和操作系统中间的作用。
图1-2 JVM模拟图
可以说，Java虚拟机是Java语言的基础，它是Java技术的重要组成部分。
1.2 安装Java开发环境
Java类文件的生成和在JVM里的运行，都是通过JDK开发工具来执行的，JDK提供了一系列的开发运行命令，下面我们就来讲解JDK开发环境的安装与使用。
1.2.1 下载JDK
JDK（Java Development Kit）即Java开发工具包，它是进行Java开发的必备工具包，包含了Java运行时环境JRE、Java虚拟机JVM和Java运行API，为我们进行Java的开发工作提供了必备的运行环境和API接口。
JDK的官方网站是http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp，如图1-3所示。
图1-3 JDK官方网站
该页面提供了JDK各版本的下载，从该页面中可以看到最新的版本为JDK 6，本书也使用当前最新的版本JDK 6进行开发。单击“Download”按钮即可进入到下载页面，按照页面提示最后会下载到安装文件jdk-6u10-beta-windows-i586-p.exe，其中6u10表示JDK 6的第10次更新。
1.2.2 安装JDK和JRE
刚才下载的安装包jdk-6u10-beta-windows-i586-p.exe是JDK的安装包，它包含了JDK和JRE的安装程序，JDK是程序员开发时所需要的工具集，JRE是程序运行时环境，因此对于开发人员来说都需要安装JDK和JRE，而对于部署机器来说可以下载专门的JRE包来安装。由于我们要进行Java程序的开发，因此下载了该JDK包。
安装该JDK包共需要如下的8个步骤。
（1）安装欢迎页面：双击下载的jdk-6u10-beta-windows-i586-p.exe文件，可进入安装欢迎界面，如图1-4所示。
图1-4 安装欢迎页面
（2）接受许可证协议：欢迎页面打开后会计算该安装包的大小，然后会显示“下一步”按钮可用，此时单击“下一步”按钮弹出许可证协议界面，如图1-5所示。
图1-5 接受许可证协议
（3）选择安装的可选功能：要继续安装，必须单击“接受”按钮，即可进入功能选择界面。该界面列出了安装包所包含的功能组件，可以通过单击某一个功能组件的下拉按钮来决定是否安装该组件，默认情况下我们都安装这些组件，因此不需要进行选择，如图1-6所示。
图1-6 选择安装的可选功能
（4）更改JDK安装目录：默认情况下JDK的安装目录为C:\Program Files\Java，通常我们为了方便找到JDK目录，可以自己指定JDK安装目录。单击图1-6中的“更改”按钮，即可弹出选择安装目录的界面。我们更改目录为D:\jdk1.6.0-10\，如图1-7所示。
图1-7 更改JDK安装目录
（5）开始安装进程：单击图1-7中的“确定“按钮，即可进入如图1-8所示的安装进程界面。
图1-8 开始安装进程
（6）选择JRE安装目录：在该安装过程中会进行下载、解压缩等一系列操作，完成后会显示如图1-9所示的JRE安装界面。在该界面中同样包含一个“更改“按钮，用来选择JRE的安装目录。由于JRE属于系统运行时环境，所以我们使用默认的参数C:\Program Files\Java\jre6\即可。
图1-9 选择JRE安装目录
（7）开始安装JRE：单击图1-9中的“下一步“按钮，即可进入如图1-10所示的安装JRE进程界面。
图1-10 开始安装JRE
（8）安装完成：该过程结束后即完成了JDK和JRE的安装，此时会显示如图1-11所示的安装完成界面。
图1-11 安装完成
到此，JDK和JRE的安装就结束了，JDK安装后的目录结构如图1-12所示。这些目录分别对应JDK以下部分的组成。
图1-12 JDK安装后的目录
● bin——开发工具：位于bin子目录中。指工具和实用程序，可帮助你开发、执行、调试和保存以Java编程语言编写的程序。
● demo——演示applet和应用程序：位于demo子目录中。带有源代码的Java平台编程示例，包括使用Swing和其他Java基类，以及Java平台调试器体系结构的示例。
● include——C头文件：位于include子目录中。支持使用Java本机界面、JVMTM工具界面，以及Java 2平台的其他功能进行本机代码编程的头文件。
● jre——运行时环境：位于jre子目录中。Java运行时环境的实现，由JDK使用。该运行时环境包含Java虚拟机、类库及其他文件，可支持执行以Java编程语言编写的程序。
● lib——附加库：位于lib子目录中。开发工具需要的附加类库和支持文件。
● sample——样例代码：位于sample子目录中。包含某些Java API的编程样例（带源代码）。
● src.zip——源代码：位于src.zip中。组成Java 2核心API的所有类的Java编程语言源文件（即java.*、javax.*和某些org.*包的源文件，但不包括com.sun.*包的源文件）。此源代码仅用于提供信息，以便帮助开发者学习和使用Java编程语言。这些文件不包含特定于平台的实现代码，且不能用于重新生成类库。要对这些文件进行解压，请使用任一常用的zip实用程序；或者也可以使用JDK的bin目录中的Jar实用程序：
jar xvf src.zip
1.2.3 设置环境变量
在“我的电脑”上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，在弹出的对话框中选择“高级”选项卡，单击“环境变量”按钮，显示“环境变量”窗口，如图1-13所示。
图1-13 “环境变量”窗口
然后单击“新建”按钮添加如下的环境变量。
① 设置JAVA_HOME变量为Java的主目录C:\j2sdk1.6.0：
$JAVA_HOME=C:\j2sdk1.6.0;
如图1-14所示为设置JAVA_HOME变量。
图1-14 设置JAVA_HOME变量
Tips
设置JAVA_HOME的目的是，许多其他的软件都以该变量来查找Java的安装路径，例如Tomcat，设置了该环境变量，Tomcat就能够自动查找到Java安装路径了。
② 把Java的bin目录路径C:\j2sdk1.6.0\bin添加到Path环境变量中：
$Path=C:\j2sdk1.6.0\bin;
如图1-15所示为设置PATH变量。
图1-15 设置PATH变量
Tips
设置Path的目的是，可以在任意位置下执行JDK的相关命令，如编译javac、运行Java等。
测试Java环境：进入命令提示符（选择“开始”→“运行”命令，在打开对话框中输入“cmd”），然后输入命令“javac -version”或“java -version”，查看版本是否正确，正常情况下会显示如图1-16所示的信息。
图1-16 查看版本号
输入“javac -help”查看是不是正确的提示，如果提示“不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件”，则说明没有把Path路径设置好。正常情况下应该显示如图1-17所示的窗口。
图1-17 查看帮助
1.2.4 学会查找Java帮助和API文档
Sun在其官方网站上提供了一系列的帮助文档，包括核心和非核心API文档、开发手册等，网址为http://java.sun.com/javase/reference/api.jsp，如图1-18所示。
图1-18 Sun网站上帮助文档列表
从该页面上可以看到各个版本的API帮助文档和开发手册，包括1.3.0、1.3.1、1.4.0、1.4.2、5.0、6.0。从JDK 5.0开始，就提供了3个语言版本的API文档，包括英文、中文、日文。中文API地址为http://gceclub.sun.com.cn/Java_Docs/jdk6/html/zh_CN/api/index.html，如图1-19所示。
图1-19 API文档
该页面提供了Java核心API的帮助文档，使用JDK开发Java应用程序时，通常需要引用一些核心的API类，此时都需要在这里查找类的方法列表和使用说明。它共包含3部分：
● 左上角是类包列表。
● 左下角是类列表，选择左上角的类包，在下方就会显示该包下的类列表。
● 右侧是类的函数列表，选择左下角的某一个类后就会显示类的函数列表。
Tips
Java API文档相当于微软的MSDN，是Java程序员的必备手册。因此，你必须学会使用该API文档来查找Java类的函数。
1.3 开发第一个Java程序——HelloWorld.java
Java是一门很容易上手的语言，本节我们将通过一个入门实例HelloWorld.java，来讲解一个Java类的编写、编译、运行、打包和生成API文档的方法。
Tips
使用命令行编译、运行、打包和生成API文档，是学习Java编程的基本功，掌握了这些方法，以后无论是在使用Eclipse、Ant等什么工具，或者在Linux系统下的使用，都是基于这些命令的。
1.3.1 编写Java入门实例HelloWorld.java
首先我们需要建立一个工作目录D:\demo，接下来的工作都将在该目录下进行。在该目录下新建一个子目录mypackage，它将被用为类的包目录。
然后在mypackage目录下新建第一个Java类文件HelloWorld.java，作用是往控制台输出一个字符串“Hello World!”。先来看看该类的完整代码，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 * 变量
10 */
113private String world="World";
12
13 /**
14 * 函数
15 */
164 public void say(){
175 System.out.println("Hello"+world+"!");
186 }
19
20 /**
21 * 执行入口函数
22 *@param args
23 */
247 public static void main(String args[]){
25 //创建类的实例
268 HelloWorld inst=new HelloWorld();
27
28 //调用函数
299 inst.say();
2010 }
3111 }
该类共包含31行代码，去掉注释和空行后只有11行代码，也就是说只有11行有效代码，如程序1-2所示。
程序1-2 HelloWorld.java精华版
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}
为了提高代码的可读性，我们增加了很多注释和空行，这也是编写Java代码所需要遵守的编码规范（在第4章中我们将会详细讲解Java编码规范）。
另外，该类是一个简单、涵盖比较全的Java类。简单，是因为它的语法类似于C++；全面，是因为该类基本上覆盖了Java类的大部分元素，包括如下。
● 包元素：第1行的“package mypackage”，指示该类的包为mypackage，所以该类应该放在当前目录的mypackage子目录（即包）中。
Tips
当前目录是Java中运行程序的根目录，任何一个程序、应用都有一个根目录，相对该根目录可以放置多个包。另外，包里还可以有子包，即包的继承。例如，可以定义第二层包mypackage.childpackage。
● 类元素：第2行的“public class HelloWorld”定义了一个共用的（public）类（class）HelloWorld，类文件的命名需要与该类名相同。
● 变量：第3行的“private String world = "World";”定义了一个私有的（private）字符串类型（String）的变量world，该变量将会被下一个函数引用。
● 函数：第4行的“public void say()”定义了一个共有的（public）的无返回参数（void）的函数say()，该函数中调用了系统类（System）的输出命令，往控制台输出一个字符串，并且引用了第3行定义的变量world。
● 入口函数：第7行的“public static void main(String args[])”定义了该类的执行入口函数，该入口函数类似于C代码中的入口函数main()，是程序执行的入口点。入口函数的修饰符必须是“public static void”，在后文中将会深入讲解。函数中我们创建了类HelloWorld的一个实例inst，然后调用该实例的函数say()来执行输出。
Tips
对于未学习过Java的人来说，也许以上的有些元素类型不太熟悉，先不用深究每一个元素是怎么使用的，在后面的章节中将会分专题讲解，我们先理解这个类的5个元素及各自的关系和作用就可以了，然后来学习如何编译和运行这个类。
1.3.2 编译类文件——javac命令
前文中我们讲到Java是“一次编写，到处运行”的，即跨平台运行的特性，这是由于它能够通过JVM来运行二进制代码文件，即.class文件。在一个类能够运行之前，都必须进行编译，被编译后的类文件为同名的文件，且以.class为文件扩展名。如HelloWorld.java会被编译为HelloWorld.class，类的编译和命名都是由编译命令javac自动完成的。
下面分4个方面来讲解javac命令的使用。
（1）javac命令的语法结构
javac命令的语法结构如下所示：
javac [options] [sourcefiles] [@files]
其中的参数可按任意次序排列。
● options：命令行选项。
● sourcefiles：一个或多个要编译的源文件（例如HelloWorld.java）。
● @files：一个或多个对源文件进行列表的文件。
（2）传递源文件名的两种方法
以上编译命令的第二个和第三个参数分别对应了两种使用方法，用于将源代码文件名传递给javac。
● 使用sourcefiles：如果源文件数量少，在命令行上列出文件名即可。例如，对于MyClass1.java和MyClass2.java，可以使用“javac MyClass1.java MyClass2.java”进行编译，也可以使用通配符“javac MyClass*.java”。
● 使用@files：如果源文件数量多，则将源文件名列在一个文件中，名称间用空格或回车行来进行分隔。然后在javac命令行中使用该列表文件名，文件名前冠以@字符。例如我们可以命名一个文件@list.txt，然后执行“javac @list.txt”即可，此时的文件列表可以如下所示：
MyClass1.java
MyClass2.java
MyClass3.java
（3）传递带包名的源文件的方法
对于有包路径的类，可以使用相对路径表示，比如包mypackage下的HelloWorld.java，可以使用“javac mypackage\HelloWorld.java”来编译，如图1-20所示。此时就会在包mypackage下产生编译后的文件HelloWorld.class。
图1-20 编译类文件
（4）命令选项
编译器有一批标准选项，目前的开发环境支持这些标准选项，将来的版本也将支持它。还有一批附加的非标准选项是目前的虚拟机实现所特有的，将来可能要有变化。非标准选项以-X打头。
以下3个是设置路径的选项。
● -classpath类路径：设置用户类路径，它将覆盖CLASSPATH环境变量中的用户类路径。若既未指定CLASSPATH又未指定-classpath，则用户类路径由当前目录构成。
● -d目录：设置类文件的目标目录。如果某个类是一个包的组成部分，则javac将把该类文
件放入反映包名的子目录中，必要时创建目录。例如，如果指定-dc:\demo并且该类名叫mypackage.HelloWorld，那么类文件就叫D:\demo\mypackage\ HelloWorld.class。若未指定-d选项，则javac将把类文件放到与源文件相同的目录中。
Tips
-d选项指定的目录不会被自动添加到用户类路径中。
● -sourcepath源路径：指定用以查找类或接口定义的源代码路径。与用户类路径一样，源路径项用分号（;）进行分隔，它们可以是目录、JAR归档文件或ZIP归档文件。如果使用包，那么目录或归档文件中的本地路径名必须反映包名。
Tips
通过类路径查找的类，如果找到了其源文件，则可能会自动被重新编译。
例如，我们可以使用这3个属性来将源代码、classpath和目标路径分开：
javac -sourcepath src
-classpath classes:lib\Banners.jar \src\farewells\GoodBye.java
-d classes
这样，就会把src目录下的代码编译到classes目录下，并引用classpath中的类。
以下5个是设置编译属性和性能的选项。
● -deprecation：显示每种不鼓励使用的成员或类的使用或覆盖的说明。如果没有给出-deprecation选项的话，javac将显示这类源文件的名称，这些源文件使用或覆盖不鼓励使用的成员或类。
● -encoding：设置源文件编码名称，例如EUCJIS/SJIS。若未指定-encoding选项，则使用平台默认的转换器。
● -g：生成所有的调试信息，包括局部变量。在默认情况下，只生成行号和源文件信息。
● -nowarn：禁用警告信息。
● -verbose：冗长输出。它包括了每个所加载的类和每个所编译的源文件的有关信息。
除了以上几个常用的选项之外，还有一些联编选项和非标准选项（以-X开头的选项），这些选项不太常用，需要的读者可以查阅Java文档。
1.3.3 运行类文件——java命令
上面使用javac命令编译生成的*.class文件，需要使用java命令来运行它。使用java命令运行某一个类的条件是，该类必须包含有一个入口函数main()，如HelloWorld.java中的入口函数。java命令一次只可以执行一个类文件，找到该类文件的main()入口函数后即会开始执行代码。
下面分5个方面来讲解java命令的使用。
（1）java命令的语法结构
java命令的语法结构如下所示：
java [options] class [argument]
java [options] -jar file.jar [argument]
其中的参数意义如下。
● options：命令行选项。
● class：要调用的类名。
● file.jar：要调用的JAR文件名，只与-jar一起使用。
● argument：传给main函数的参数。
（2）执行一个类文件
执行类文件时，只需要指定类文件的全名即可，全名中包含包名，包路径使用点号“.”表示。例如，我们来编译前文中的mypackage\HelloWorld.class类，执行的命令如图1-21所示。
图1-21 运行类文件
此时就会调用HelloWorld.java的say()函数，往控制台输出一个字符串“Hello World!”。
（3）执行一个JAR包
执行JAR包时，该包中的MENIFEST.MF文件中必须指定当前包中那个类是主类，即指定执行入口类，使用属性为Main-Class（创建方法见下一节例4）。
执行的方式如图1-22所示。
图1-22 运行JAR包
（4）命令选项
java命令有一组标准选项，当前的运行时环境支持这些选项并且将来的版本也将支持它们。还有一组其他的非标准选项是特定于目前的虚拟机实现的，将来可能要有变化。非标准选项以-X打头。
● -classpath类路径：指定类的环境变量，同javac中的-classpath选项。
● -cp类路径：指定一个用于查找类文件的列表，它由目录、JAR归档文件和ZIP归档文件组成。类路径项用分号（;）分隔。指定-classpath或-cp将覆盖CLASSPATH环境变量的所有设置。
Tips
如果不使用-classpath和-cp，且没有设定CLASSPATH，则用户类路径由当前目录（.）构成。
● -D属性=值：设置系统属性的值。例如“-Dmyname=liuzhongbing”，这样在Java类中就可以取得系统属性myname的值liuzhongbing。
● -jar：执行封装在JAR归档文件中的程序。第一个参数是JAR归档文件的名称而不是启动类名。启动类由Main-Class清单头指定。JAR文件是所有用户类的源，其他的用户类路径设置将被忽略。
除了以上的几个常用选项外，还有一些以“-X”开头的非标准选项，用以对执行时的环境进行设置。最常用的是对Java虚拟机的堆大小进行设置，以提高Java运行的内存和运行效率。例如“-Xms256m -Xmx256m -XX:NewSize=128m -XX:MaxNewSize=128m”，Xms代表默认启动大小，Xmx代表最大大小，NewSize是新建对象的大小，MaxNewSize是新建堆运行增长的最大值，它决定了何时将新的对象置为旧的对象。其中m代表MB，g代表GB。
Tips
在进行Tomcat系统部署时，默认的内存大小为56MB，而通常我们可能需要更多的内存，此时就可以在Tomcat的启动命令后使用该参数。Tomcat也是通过java命令来执行一个Java类来启动的，因此此时可以添加“java … -Xms256M -Xmx128M”来加大内存，提高效率。
（5）给类传递参数
在Java的命令中还有一个变量argument，该变量用于向目标类main()函数传递输入参数，多个参数使用空格分隔。例如我们可以执行如下的传递参数的命令：
java mypackage.HelloWorld AAA BBB
那么我们在入口函数中，就可以通过args变量来取得该参数：
public static void main(String args[]) {
String str1 = args[0];
String str2 = args[1];
}
1.3.4 类文件打包——jar命令
上文中我们讲到了运行JAR文件，下面我们就来讲解如何生成JAR包。
JAR包可以使用jar命令来创建。JAR工具是个Java应用程序，可将多个文件合并为单个JAR归档文件。JAR是个多用途的存档及压缩工具，它基于ZIP和ZLIB压缩格式。然而，设计JAR的主要目的是便于将Java Applet或应用程序打包成单个归档文件。将Applet或应用程序的组件（.class文件、图像和声音）合并成单个归档文件时，可以用Java代理（如浏览器）在一次HTTP事务处理过程中对它们进行下载，而不是对每个组件都要求一个新连接，这大大缩短了下载时间。JAR还能压缩文件，从而进一步提高了下载速度。此外，它允许Applet的作者对文件中的各个项进行签名，因而可认证其来源。
下面分4个方面来讲解jar命令的使用。
（1）jar命令的语法结构
jar命令的语法结构如下所示：
jar{ctxu}[vfm0M][jar-文件][manifest-文件][-C目录] 文件名
（2）{ctxu}属性
其中{ctxu}是jar命令的子命令，每次jar命令只能包含ctxu中的一个，它们分别表示如下。
● -c：创建新的JAR文件包。
● -t：列出JAR文件包的内容列表。
● -x：展开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]选项
[vfm0M]中的选项可以任选，也可以不选，它们是jar命令的选项参数。
● -v：生成详细报告并打印到标准输出。
● -f：指定JAR文件名，通常这个参数是必需的。
● -m：指定需要包含的MANIFEST清单文件。
● -0：只存储，不压缩，这样产生的JAR文件包会比不用该参数产生的体积大，但速度更快。
● -M：不产生所有项的清单（MANIFEST）文件，此参数会忽略-m参数。
（4）参数
其他的参数意义如下。
● [JAR文件]：即需要生成、查看、更新或者解开的JAR文件包，它是-f参数的附属参数。
● [manifest文件]：即MANIFEST清单文件，它是-m参数的附属参数。
● [-C目录]：表示转到指定目录下去执行jar命令的操作。它相当于先使用cd命令转该目录下再执行不带-C参数的jar命令，它只能在创建和更新JAR文件包的时候可用。
● 文件名：指定一个文件/目录列表，这些文件/目录就是要添加到JAR文件包中的文件/目录。如果指定了目录，那么使用jar命令打包的时候会自动把该目录中的所有文件和子目录打入包中。
下面举一些例子来说明jar命令的用法。
例1：jar cf HelloWorld.jar mypackage
该命令将包mypackage中的文件打包，没有执行过程的显示，执行结果是在当前目录生成了HelloWorld.jar文件。如果当前目录已经存在HelloWorld.jar，那么该文件将被覆盖，如图1-23所示。
图1-23 例1
例2：jar cvf HelloWorld.jar mypackage
该命令与上例中的结果相同，但是由于v参数的作用，显示出了打包过程，如图1-24所示。
图1-24 例2
例3：jar cvfM HelloWorld.jar mypackage
该命令与例2结果类似，但在生成的HelloWorld.jar中没有包含META-INF/MANIFEST文件，打包过程的信息也略有差别，如图1-25所示。
图1-25 例3
例4：jar cvfm HelloWorld.jar manifest.mf mypackage
运行结果与例2相似，显示信息也相同，只是生成JAR包中的META-INF/MANIFEST内容不同，包含了manifest.mf的内容，如图1-26所示。
图1-26 例4
其中，manifest.mf的内容如下：
Main-Class: mypackage.HelloWorld
//注意：最后一行要有一个空行
例5：jar tf HelloWorld.jar
在HelloWorld.jar已经存在的情况下，可以查看HelloWorld.jar中的内容，如对于例4生成的HelloWorld.jar执行此命令，结果如图1-27所示。
图1-27 例5
例6：jar tvf HelloWorld.jar
除例5中显示的内容外，还可以显示包内文件的详细信息，如图1-28所示。
图1-28 例6
例7：jar xvf HelloWorld.jar
解开HelloWorld.jar到当前目录，不显示任何信息。如果要显示解压缩的详细信息，可以使用如下命令：
jar xvf HelloWorld.jar
此时会显示如图1-29所示的信息。
图1-29 例7
1.3.5 生成API文档——javadoc命令
前文中我们已经讲到该如何充分利用Java的帮助文档，其中最重要的文档是Java的API文档。这些API文档是Sun开发的JDK核心Java类的API文档。
既然Sun能够为它的类生成API文档，那我们也可以为自己开发的类生成API文档。在稍微大型的项目中，生成API文档不仅有利于开发人员之间的沟通，还能够为项目留下一份参考的API，便于代码的维护和传播。
JDK为我们提供了一个命令用于生成API文档，即javadoc。javadoc解析Java源文件中的声明和文档注释，并产生相应的HTML默认页，描述公有类、保护类、内部类、接口、构造函数、方法和域。在实现时，javadoc要求且依赖于Java编译器完成其工作。javadoc调用部分javac编译声明部分，忽略成员实现。它建立类的内容，包括类层次和“使用”关系，然后从中生成HTML。javadoc还从源代码的文档注释中获得用户提供的文档。当javadoc建立其内部文档结构时，它将加载所有引用的类。由于这一点，javadoc必须能查找到所有引用的类，包括引导类、扩展类和用户类。
下面分两个方面来讲解javadoc命令的使用。
（1）javadoc命令的语法结构
javadoc的语法格式如下：
javadoc [命令选项] [包名] [源文件名] [ @files ]
其中：
● [包名]为用空格分隔的一系列包的名字，包名不允许使用通配符，如“*”。
● [源文件名]为用空格分隔的一系列的源文件名，源文件名可包括路径和通配符，如“*”。
● [ @files ]是以任何次序包含包名和源文件的一个或多个文件。
（2）命令选项
javadoc命令选项包括如下几种可选属性。
● -overview ＜文件＞：读取HTML文件的概述文档。
● -public：仅显示公共类和成员。
● -protected：显示受保护/公共类和成员（默认）。
● -package：显示软件包/受保护/公共类和成员。
● -private：显示所有类和成员。
● -help：显示命令行选项并退出。
● -doclet ＜类＞：通过替代doclet生成输出。
● -docletpath ＜路径＞：指定查找doclet类文件的位置。
● -sourcepath ＜路径列表＞：指定查找源文件的位置。
● -classpath ＜路径列表＞：指定查找用户类文件的位置。
● -exclude ＜软件包列表＞：指定要排除的软件包的列表。
● -subpackages ＜子软件包列表＞：指定要递归装入的子软件包。
● -breakiterator：使用BreakIterator计算第1句。
● -bootclasspath：＜路径列表＞ 覆盖引导类加载器所装入的类文件的位置。
● -source ＜版本＞：提供与指定版本的源兼容性。
● -extdirs ＜目录列表＞：覆盖安装的扩展目录的位置。
● -verbose：输出有关Javadoc正在执行的操作的消息。
● -locale ＜名称＞：要使用的语言环境，例如en_US或en_US_WIN。
● -encoding ＜名称＞：源文件编码名称。
● -quiet：不显示状态消息。
● -J＜标志＞：直接将 ＜标志＞ 传递给运行时系统。
例如，我们来为HelloWorld.java生成API文档，执行如下命令：
javacdoc mypackage\*.jara -d javadoc
该命令用于为mypackage包下的类生成API，输出目录为javadoc。执行该命令后会输出一系列的执行记录，如图1-30所示。
图1-30 生成API文档
此时在D:\demo下就会产生一个目录javadoc，即为刚生成的API文档目录。查看D:\demo\javadoc目录，会显示固定文件名称（主要是API的框架文件，如首页面index.html）的文件目录，如图1-31所示。
图1-31 API生成目录
查看该API文档的方法是，双击“index.html”文件，即可弹出如图1-32所示的API页面。
图1-32 查看API文档
通过与1.2.4节的图1-19对比可知，我们创建的API文档与Sun的API文档结构完全相同，这就是javadoc的作用，它统一了生成API的模板。如果你创建了很多Java类，那么就可以发挥实际的方便作用了。
1.4 本课小结
到这里我们就完成了本课内容的讲解，我们将本课的实例代码打包为HelloWorld.zip，其包含的目录和文件如下：
HelloWorld.zip
├—HelloWorld.jar 生成的JAR包
├—manifest.mf 生成JAR包时的manifest文件
|
├—javadoc 生成的Java API文档
| | 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包目录
HelloWorld.class class文件
HelloWorld.java java源文件
该文件放在光盘中\source目录下，读者可以查阅该代码。
1.4.1 总结本课的知识点
本节课首先讲解了Java语言的市场地位，然后分3个大节逐层深入进行讲解，并将理论与实践相结合。每一个大节分多个小节，每一个小节都对应了一个知识点，共包含13个知识点，如表1-3所示。
表1-3 本课知识点列表
培训讲师可以参照表中最后一列的参考时间控制讲解进度，即75分钟讲完本课内容。参加培训的学生在听完讲课后，最好再回顾一遍。对于自学者来说，相对要花费差不多2倍的时间来学习这些知识点。
对于本章知识点的学习，除了要学习理论知识点以外，还应该注重实践操作。下面的两个小节分别从理论和实践两个方面来为你提出学习的要求。
1.4.2 要掌握的关键点
对于本节课的内容，我们应该掌握如下的关键点。
● Java语言排名第一，且市场占有率超过了1/5。
● Java语言的定义为：Java是一种简单的（Simple）、面象对象的（Object-Oriented）、分布式的（Distributed）、解释的（Interpreted）、健壮的（Robust）、安全的（Secure）、结构中立的（Architecture-neutral）、可移植的（Portable）、高性能的（High-Performance）、多线程的（Multi-Threaded）、动态的（Dynamic）语言。
● Java语言的构成为JIT、JVM、JRE、JDK，其中JIT用来执行即时编译，JVM是Java虚拟机，JRE是Java运行时环境，JDK是Java开发工具包。
● Java的开发环境应该包括JDK和JRE，需要设置如下两个环境变量：
$JAVA_HOME=C:\j2sdk1.6.0;
$PATH=C:\j2sdk1.6.0\bin;
● Java API文档是Java程序员的必备手册。
● 一个简单的Java类包括：包名、类名、变量、函数、入口函数。
● 关于HelloWorld.java的4种执行命令。
编译：javac mypackage\HelloWorld.java。
运行：java mypackage.HelloWorld。
打包：jar cvfm HelloWorld.jar manifest.mf mypackage。
生成API：javadoc mypackage\*.java -d javadoc。
Tips
这些知识点是本节课的精华语录，不仅要记住，还应该转化为自己的东西。
1.4.3 课后上机作业
本节课是Java语言的第一课，重在讲解Java语言的入门知识，Java开发环境的搭建，以及Java类的开发。下面我们根据本节的知识点，来布置上机作业任务，共3道题（150分钟）。
1.安装和配置Java开发环境（时间：60分钟）
在http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp上下载JDK 6的安装包软件，然后执行安装过程。要求：
● 将JDK安装到D:盘下。
● 将JRE安装到默认目录C:\Program Files\Java下。
● 设置如下两个环境变量。
$JAVA_HOME=C:\j2sdk1.6.0;
$PATH=C:\j2sdk1.6.0\bin;
● 在命令行分别执行如下命令，查看配置情况。
javac -version
java -version
javac -help
2.学会查找Java API文档（时间：30分钟）
在中文API地址http://gceclub.sun.com.cn/Java_Docs/jdk6/html/zh_CN/api/index.html上查找一个类java.lang.String，显示的界面将会如图1-33所示。
图1-33 查找java.lang.String的API界面
3.开发第一个Java程序（时间：60分钟）
开发一个以你的名字命名的类，例如Liuzhongbing，包名为mypackage。该类的作用是往控制台输出一个字符串“Hello Liuzhongbing!”。例如下例所示：
package mypackage;
/**
* @author liuzhongbing lzb_box@163.com
*/
public class Liuzhongbing {
/**
* 变量
*/
private String name = "Liuzhongbing";
/**
* 函数
*/
public void say() {
System.out.println("Hello " + name + "!");
}
/**
* 执行入口函数
* @param args
*/
public static void main(String args[]) {
//创建类的实例
Liuzhongbing inst = new Liuzhongbing();
//调用函数
inst.say();
}
}
然后分别执行如下的4个命令来操作该类。
（1）编译：javac mypackage\Liuzhongbing.java。
此时，将会在mypackage目录下产生一个以你的名字命名的class文件，如Liuzhongbing.class。
（2）运行：java mypackage.Liuzhongbing。
此时，将会在控制台输出一个包含你名字的字符串，例如“Hello Liuzhongbing!”。
（3）打包：jar cvfm Liuzhongbing.jar manifest.mf mypackage。
Tips
manifest.mf中的主类名应该改为你新建的类名，如mypackage.Liuzhongbing。
（4）生成API：javadoc mypackage\*.java -d javadoc。
此时，打开javadoc下的index.html文件，将会在类列表中看到以你的名字命名的类，如图1-34所示。
图1-34 你生成的API的样子
1.4.4 继续下一课：JVM内存结构及其调优
回顾一下本节课的内容，共讲解了13个知识点，并总结了7个关键点要求掌握，最后给出了3个上机任务，旨在让读者能够搭建起Java的开发环境，会利用Java API文档来查找类，并学会普通Java类的开发、编译、运行、打包和生成API的方法。掌握了这里所提及的内容，即标志着你真正迈入Java的门槛了。
本节课使用命令行来编译和运行类的方式是最原始的方式，但也是最基础的方式，其他的一切高级方式都是以命令行为基础的。一旦你掌握了命令行的方法，就可以过渡到高级开发工具来进行Java开发了。下一课我们将深入到JVM内部，讲解JVM的内存结构，并进一步实战JVM性能调优。