赵丹

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来自许老师的宝藏秘籍-1

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1.前言

搭好了 Java 开发环境，我们就实战一下，来写一个 Java 应用程序，程序运行的时候能看到 ​Hello World 的输出，同时分析下从编码到运行的整个过程，都发生了什么。

2.编码输出 Hello World

我们不借助任何集成开发环境，就用最原始的手写的方式来编码。
Windows 用户可以直接打开记事本，macOS 用户可以在控制台键入以下命令来打开记事本：

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open -a TextEdit

以下是输出 Hello World 应用程序的极简代码。

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public class HelloWorld{ 
	public static void main(String[] args){  
  	  System.out.println("Hello, World!!!");  
   } 
}
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保存文件命名为 HelloWorld.java，代表这是 Java 源码文件。

3.编译源码文件

Java 文件只是源码文件，还不能执行，必须将它转换成字节码文件，也就是 .class 文件才能够执行。这个转换的过程就是编译。
编译指令是 javac，c 就是 compile(编译) 的首字母。

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执行以下命令，HelloWorld.java 文件会被编译，同目录下就会生成 HelloWorld.class 文件。

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javac HelloWorld.java
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4.执行字节码文件

.class 文件生成，而且该文件内部有 main 函数，说明有程序执行的入口，那其实意味着 Hello World 程序已经写好并且达到可运行的状态了。
那怎么跑这个 Java 程序呢？
很简单，通过 java 命令即可，命令的参数就是 类名，如下：

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java HelloWorld
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控制台打印了 Hello, World!!!

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这意味着我们成功实现第一个 Java 应用程序，并顺利运行。

那么整个过程是怎么发生的呢，我们来分析一下。

5.代码分析

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

这里有三个 Java 的关键字，分别是 public、class 和 static。
public 是 Java 语法中的访问权限修饰符，后边我们会再学到，这里先简单提下。

public(公共的) 的兄弟还有** protected**(受保护的)、default(默认的) 和 private(私有的)，他们决定了 Java 世界中的 类、对象、方法和属性，能被多大的范围访问，是当前类，还是当前包，还是不受限的哪里都能访问。

简单来说就是一种权限控制，类似你发朋友圈，可以选择完全公开，可以选择部分人可见，也可以选择仅自己可见。
回到源码，我们看到 public 修饰了 HelloWorld 这个类以及 main 这个方法。也正是 public，让我们执行程序时，没有遭到阻拦。
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class(类)表明当前源码文件是个普通类，这个关键词是最常用的，它的兄弟还有interface(接口类)和 enum(枚举类)。
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class 后边的 HelloWorld 就是编码时为当前这个类起的名字。按照命名规范，类名是字母和数字的组合，首个字符必须是大写字母。
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类名后面的花括号即 {} 里边的内容就是类的定义。
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static 是静态修饰符，表明被修饰的内容可以被当前的类直接引用，而不需要将类实例化。此处修饰了 main 方法，表明 main 方法可以直接被 HelloWorld 引用。
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void 是 main 方法的返回值，此处表示无返回值。
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main 圆括号里的内容，就是 main 方法的入参，String[] 说明这是一个字符串数组，args 代表变量。
它的作用就是，启动 Java 应用的同时，能够传递一个 String 类型的数组来定制化应用的初始化属性。比如你在执行 java HelloWorld 这个指令时，可以传入你需要的参数。

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方法申明后面的花括号即 {} 里边的内容就是方法的定义，方法的代码每一行用分号结束。

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System.out.println("Hello, World!!!");

System.out 是 Java 提供的一个静态的打印流对象，通过它可以进行打印相关的操作，在它的基础上，调用 println 方法，就可以在控制台输出指定的信息。
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接下来我们看下对源代码都做了哪些操作。

6.执行路径分析

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一、用 JDK 中的 javac 命令将 Java 源代码进行编译，生成 Java 字节码，也就是 class 文件。
javac 命令在 JDK 目录的 bin 目录下。

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二、用 JRE 的 java 命令执行 class 文件时，Java 字节码会被传输到 JVM(Java 虚拟机)，JVM 会合并字节码以及 JRE 中的库文件一起执行，输出特定硬件平台的机器码，或者说指令集。

三、机器码被底层物理硬件平台执行。
通过这个过程，我们也会发现，要想做到 Write Once, Run Anywhere（一次编写，到处运行） 这样的跨平台特性，就必须保证 class 文件无论在哪个平台都能正常执行，但不同硬件平台接收的指令集有很大差异，那就需要有个东西基于不同的操作系统平台来做适配，担起这一重任的就是 JVM。

因此，正是 JVM 的不跨平台特性，才实现了 Java 语言的跨平台特性。
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像刚才的 HelloWorld 的源码，经过编译生成了 HelloWorld.class，然后在 MacOs 上用 java HelloWorld 可以执行它。接着，把 HelloWorld.class 复制到 Linux 环境或者 Windows 环境中，同样用 java HelloWorld 来执行，是可以得到与 MacOs 中相同的结果的。
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事实上，如果复制 HelloWorld.java 文件到 Linux 环境中，同样 javac，生成的 class 文件也是相同的。
再结合下面这个图，就可以理解为什么我们下载 JDK 要区分操作系统版本了。

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7.总结

通过HelloWorld 的一个极简 Java 程序，学习如何写 Java 代码以及如何运行 Java 程序，同时也分析了 Java 源码中涉及到的相关语法和规范，最后从这一切是怎么发生的角度上，分析从源码到运行的整个执行路径，在分析的过程中，帮助我们更深地理解了 Java 的跨平台特性。

有了对 Java 初步的认识和感知后，再学习 Java 的一些概念和语法就会相对得心应手。