java语言语法基础—...

第一篇

Java语言语法基础—

面向过程知识

第 1 章 Java技术概览

Java是一种出色的面向对象跨平台编程语言。在当今的软件领域几乎无处不见Java语言活

跃的身影，然而Java语言究竟是什么，本章将从两个方面解释Java的“身世”。Java既是一种编

程语言，也是一个软件平台。本章还将从多个方面分析Java到底能为我们做什么。

本章重点：

❑ Java语言的功能和特点。

❑ 学习创建简单的Java程序。

❑ 学会处理常见的Java编译错误。

1.1 Java技术

Java既是编程语言也是软件平台，作为编程语言的Java有一套自己的机制，实现源程序到

处理器可执行程序间的过渡与转换，作为软件平台,Java为程序员提供了编程接口和Java虚拟

机（Java Virtual Machine，JVM），下面将依次介绍。

1.1.1 Java编程语言

Java作为一种高级语言具有许多优良特性，如跨平台、面向对象、分布式、多线程、安全

性、健壮性、简单性等。这些优良的特性在读者学习完本书后会深有体会。

在Java语言中的所有源代码都可以通过无格式的记事本编写，并保存为.Java文件，因为通

过该扩展名，Java编译器会知道该文件是自己可以处理的文件。经过编译后的文件为.class文

件，该文件是字节码文件，此时.class文件不能被处理器直接读取执行，必须通过虚拟机转换

成二进制文件后，才可以被处理器执行。图1.1是Java程序的开发过程，整个过程说明了上面

叙述的内容。

Java是跨平台的高级编程语言，这里的平台是指操作系统平台，如Windows、UNIX、Mac、

Linux等。使用Java语言编写的程序一次编译就可以在所有上述平台上运行，就是因为有Java

虚拟机的存在。Sun提供了在各种操作系统平台上运行安装的Java虚拟机，虚拟机都可以执

行.class文件。这样也就实现了众所周知的“一次编译，随处运行”的理想。图1.2演示了在不

同平台上通过Java虚拟机执行Java程序的过程，从中可以清楚地理解Java虚拟机的作用。

图1.1 Java程序的开发过程

图1.2 不同平台上通过JVM执行Java程序

注意　

图1.2中的“HelloWorld.class”也代表一个应用程序，应用程序本身就是经过打包

的.class文件的集合。并且在不同的平台上安装的JVM是不同的，需要到Sun的网站下

载适合自己机器操作系统平台的虚拟机。

1.1.2 Java语言平台

Java语言也是一个软件平台。平台可以理解为软件运行所需的软件或硬件环境，如操作系

统可以看做是软件平台，它提供了应用程序运行的环境，如在Window XP操作系统上运行

Word字处理程序。当然如果从用户的角度看，操作系统其实是软件和硬件相结合的综合平台，

因为操作系统对硬件的操作用户是看不见的，但是操作系统又确实管理并运行在硬件平台上。

而Java语言作为软件平台，为Java源程序编写和运行提供了完善的环境。但是该Java提供

的软件平台不和硬件发生任何关系，该平台是纯软件平台，运行在操作系统上。Sun为不同的

操作系统编写了相应的JVM。作为软件平台的Java由两部分组成：

❑ Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）：Java虚拟机是Java软件平台的基础，基于不

同操作系统的平台对应不同的虚拟机。

❑ Java应用编程接口（Java API）：API是一套编

写好的软件组件的集合，这些API按照功能通

过包（package）来提供，包就是一系列具有

相似功能的类和接口的集合。图1.3是Java虚拟

机和应用编程接口与各种操作系统的软件层次

关系。

第一篇　Java语言语法基础—面向过程知识

2励志照亮人生　编程改变命运

HelloWorld.classHelloWorld.javaJava编译器 Java虚拟机

1001001⋯⋯

HelloWorld.class

Java虚拟机Java虚拟机

Windows Linux Mac

Java虚拟机

图1.3 Java API和虚拟机

Java应用编程接口

Windows OS Linux OS Mac OS

Java虚拟机

计算机硬件

Java源程序

说明　

在操作系统上加一层Java虚拟机，使得Java实现了平台的独立性，但是这也使得Java程

序比C或C++语言编写的程序要慢一点，但是随着编译器的改进以及虚拟机技术的成熟，

二者之间的差距会越来越小。

1.1.3 Java语言的功能

Java语言作为完善而强大的软件平台，每个版本的Java平台都会提供如下的功能或组件。

1. 开发工具

开发工具提供了诸如编译、执行、调试、文档化等功能，使得开发人员可以使用这些工具

来编译调试自己的程序。初学者经常使用的Java工具有Javac源程序编译工具、Java程序执行工

具和Javadoc源程序的文档化工具等。具体的功能将在本章后面介绍。读者将会了解如何使用

Javac和其他Java工具。

说明　Javac编译工具其实就是在DOS下运行的一个命令，而DOS命令不区分大小写，所以本

章有时候在DOS窗口中输入的时候，也直接说是javac命令。

2. 应用编程接口（API）

Java API提供了Java语言的核心功能，开发人员可以直接调用这些方法或实现其中的接口

来满足自己程序设计的需要，如需要对数据进行排序或搜索，Java提供了具体的类来实现，开

发人员只要了解这些类的基本功能和类中的方法就可以调用这些工具。读者可以翻阅Java JDK

的HTML文档来搜索自己需要的功能。

3. 用户接口工具集

其实这个工具集就是提供如何编写用户接口程序（即GUI程序），为应用程序提供一个友好的用

户界面，任何复杂的程序界面都可以通过该工具集中的类或接口实现，具体请参看本书的第22章。

4. 集成类库

该类库提供了集成工具来完成复杂的行为，如Java为访问数据库提供了JDBC API；为实

现远程方法提供的Java RMI，该方法实现了对网络远端的Java程序的调用，是Java实现分布式

计算的重要基础。

1.1.4 Java语言的优点

Java语言与其他语言（如C、C++、Delphi等语言）相比，有自己的优势，无论你学习Java

的初衷为何，Java语言确实使得你的程序更友好，并且减少了你的工作量。下面将介绍Java语

言的优点以证实上述的说法。

1. 入门更快

因为Java语言是一门强大的面向对象语言，所以只要理解面向对象技术（符合人类的处理

事情的思维方式），就很容易学习这门语言。如果读者已经学习过C++语言或C语言，将更容易

进入Java的世界。



2. 代码量少

同C++语言比较，同样的程序使用Java语言编写只需要较少的类和方法。

3. 编码更容易

Java语言提供良好的编码规范，使得Java语言编写的程序具有统一的“外表”，并且Java支

持垃圾回收机制（GC），所以不会像C++中那样出现内存泄漏的问题，这样开发人员就可以集

中精力编写程序所需的类，而不用考虑何时、如何回收这些对象了，只要在需要时创建对象即

可，其他都由GC处理。Java的面向对象特性、JavaBeans组件架构和功能强大的API，都使开

发人员可以容易地重用经过严格测试的代码，这些API的使用也减少了程序中Bug的数量。

4. 开发速度更快

Java语言比C++语言简单，相同功能的程序需要更少的代码行。

5. 避免平台依赖

Java语言编写的类库可以在其他平台上的Java应用程序中使用，而不像C++语言必须依赖

于Windows平台。

6. 程序的平台独立性

Java源程序被编译成字节码，字节码通过运行操作系统平台上的JVM来解释而获得执行，

这样使用Java语言编写的程序不依赖于特定的平台，实现一次编写，随处运行。

1.2 Windows下的“HelloWorld”应用程序

到本节为止，笔者还没有介绍如何编写Java程序。当然程序的编写、编译和执行都需要一

定的软件环境或编辑工具，所以在写Java程序前需要做些准备工作，最基本的需要两个软件，

一个是Java的JDK（Java开发工具集），一个是文本编辑工具。1.2.1节将介绍这两个软件，在

1.2.2节将介绍创建一个Java应用程序的步骤。

1.2.1 创建应用程序的软件环境

JDK即Java开发工具集，就是为开发Java程序提供了一套工具，包括源程序的编译、调试、

运行等工具，并提供了一些API接口工具。读者可以到Oracle的网站下载JDK并安装使用，这

部分内容在本章后面会更详细介绍，这里读者只需要

知道开发Java程序需要安装JDK即可。

对于初学者而言，编写Java源代码的工具最好选择

无格式的文本编辑器，Windows自带的记事本就是很好

的Java源程序编写工具。可以打开Windows平台的记事

本，如图1.4所示。单击“开始”|“运行”命令，在弹

出的“运行”对话框内输入“notepad”命令，然后单

击“确定”按钮会打开记事本。



图1.4 打开Windows平台的记事本工具

1.2.2 创建“HelloWorld”应用程序的步骤

【实例1-1】本节通过一个实例介绍开发Java应用程序的步骤，该实例程序为Hel lo-

World.java，它的功能很简单，就是在标准输出端打印字符串“HelloWorld!”。下面演示创建

步骤。

说明　本例只是介绍Java程序创建、编译、运行的整个流程，并不需要读者亲自动手，读者

可以在看完第2章的JDK安装和设置后再创建本例练习。

1. 创建源程序文件

该文件包含使用Java语言编写的代码，当然这些代码要符合Java规范。可以使用任意的文

本编辑器来创建Java源程序文件。实例程序如下所示。

01 /**

02 HelloWorld类的功能是在标准输出端

03 打印一行输出"HelloWorld!"

04 */

05 class HelloWorld{ //定义类

06 public static void main(String[] args){ //主方法

07 System.out.println("HelloWorld!"); //调用标准输出打印字符串

08 }

09 }

【代码说明】

❑ 第1~4行是Java的注释语句，这里实现了多行注释的效果。

❑ 第5行是类的标识class。

❑ 第7行是输出语句。语句后面又使用了“//”表示Java的单行注释。

把在文本编辑器（笔者使用

Windows的记事本）中编写的程序另存

为“HelloWorld.java”文件，保存源文

件为.java文件的过程如图1.5所示。

保存的文件名一定为

“HelloWorld.java”，保存类型选

择“文本文档（*.txt）”，而编码

选择ANSI，单击“保存”按钮，

然后退出记事本编辑器。记住保

存目录，在编译时需要该目录来

指定源文件的位置。

2. 编译源程序

首先选择“开始”|“运行”命令，然后在打开的“运行”对话框内输入cmd命令，则打开

一个DOS窗口。该窗口的目录提示为当前目录，该目录通常是Windows XP的主目录，如图1.6

所示。



图1.5 保存源文件为.Java文件

注意

为了编译文件，需要改变当前目录到源文件存放的目录下，如源文件在C盘的javacode目

录下，则需要在当前DOS提示符下输入 cd C:\javacode，再按Enter键，则当前的DOS提示符会

变为C:\javacode。但是如果源文件目录不和当前DOS目录在同一个磁盘上，如在D盘，则需要

首先输入“D:”，再按Enter键，则DOS提示符会进入D盘，再输入源文件的路径，按Enter键则

进入源文件目录。图1.7是切换到源文件目录的状态。

为了检验是否进入了源文件所在目录，在图1.7所示的目录下输入dir指令，发现了刚才保

存的“HelloWorld.java”文件。图1.8是查看当前目录下的文件。

现在，可以编译源程序了，在图1.7所示的当前目录下输入命令Javac HelloWorld.java来编

译源文件，一旦编译成功，则在当前目录下会生成HelloWorld.class文件，在DOS指示符号下

输入dir命令查看会发现有新生成的.class文件。图1.9是查看.class文件的效果。

javac HelloWorld.java命令执行成功后，则又回到当前的DOS提示符下，此时输入dir命令

查看当前目录下的文件，发现了新增加的HelloWorld.class文件，该文件是Java虚拟机可以执行

的字节码文件。

说明　

调用javac命令的前提是已经安装了JDK并且设置了环境变量，将JDK提供的工具命令

告知Windows系统。直到Windows系统知道到哪里寻找用户输入的javac命令。JDK环

境变量的设置请参考第2章中的设置，为了节约篇幅这里不再介绍。

3. 运行源程序

在编译完程序后需要运行程序。运行程序很简单，在当前目录下输入Java HelloWorld，这

里的HelloWorld就是刚才编写的类的名字。执行结果如图1.10所示。



图1.6 DOS窗口图1.7 切换到源文件目录

图1.8 查看当前目录下的文件图1.9 查看.class文件

读者如果看到如图1.10所示的执行结果，说明HelloWorld程序执行成功了。在本例的源程

序中，读者或许有很多疑惑，如main()函数起什么作

用，该函数的参数又如何使用，为什么可以直接调用

System.out.println(“HelloWorld”)等，这些疑惑将在

下一节深入探讨“HelloWorld”应用程序中详细解释。

1.3 深入探讨“HelloWorld”应用程序

本节将详细介绍HelloWorld源程序，在1.2节读者已经看到如何编写、编译和执行Java源程序。

但是读者或许想知道源程序到底是如何运行的。为了更好地说明，这里再次列出该代码程序。

01 /**



04 */

05 class HelloWorld{

06 public static void main(String[] args){

07 System.out.println("HelloWorld!"); //调用标准输出打印字符串

08 }

09 }

该源程序包括三个部分：程序注释、类定义和main()方法。通过对这三部分的说明，读者

应该理解程序HelloWorld的基本执行过程。至于更细节的内容，后面的章节会继续讲解。

1.3.1 注释源代码

在程序中有这样的注释部分，如以下代码所示。

01 /**



04 */

这是Java的注释部分，其格式是“/**注释*/”，程序会忽略掉注释的内容，Java还提供了

另外两种注释，其格式分别是“//”和“/*注释*/”，其中“//”表示单行注释，一般用在代码

行的后面。

1.3.2 实现类定义

下面代码的粗体字部分是类定义部分，其语法格式是class classname{code}，其中关键字class

声明这是一个类，后面紧跟类名HelloWorld，用两个大括号括起来的部分是类定义的主体部分。

01 /**

02 HelloWorld类的功能是在标准输出端03 打印一行输出"HelloWorld!"

04 */

05 public class HelloWorld{ //定义类06 public static void main(String[] args){ //主方法07 System.out.println("HelloWorld!"); //调用标准输出打印字符串



图1.10 HelloWorld程序执行结果

08 }

09 }

【代码说明】上述代码中第1????????????????

O2@6K?eO.g??@0M?I4@@@0Yg?

????????????????

4行为注释代码，第5行定义了一个名为HelloWorld的类，在

第6????????????????

O2@6K?eO.g??@0M?I4@@@0Yg?

????????????????

8行定义类的主方法，该方法于第7行实现打印字符串“HelloWorld!”。

具体的类的介绍可以参考第7章，这里读者只需要理解该应用程序从一个类定义开始即可。

1.3.3 详解main方法

使用Java语言编写的应用程序必须包含一个main()方法，它的格式如下所示：

public static void main(String[] args)

修饰符public和static的顺序可以互换，但是根据Java惯例把public放在前面，参数名args不

是固定的，开发者可以任意命名，但是习惯上选择使用args或argv。

main ()方法是应用程序的入口，一个程序执行时会首先指定类的main()方法开始，再启动

程序所需要的其他资源。main ()方法接收一个字符串数据参数，实际上该参数提供了运行时系

统向应用程序提供参数的途径。当然也可以不传递任何参数。如果一个应用程序可以读取一系

列文件，则需要把这些文件的绝对路径告诉该程序。该参数是命令行参数，即在调用 java

ClassName时使用，方式为java ClassName args。

笔者在编译HelloWorld程序时没有输入参数，该应用程序忽视了该参数。但是读者一定要

注意确实存在这样的参数，也允许调用这样的参数为应用程序所用。

1.4 常见疑难问题解答

对于初学者而言，在Java程序的开发、编译和执行过程中，都或多或少会遇到问题，如环

境变量设置不正确，源程序的语法错误、语义错误，或在程序编译、运行时发生错误等。如果

这些错误或问题不能得到适当的处理，那么会对初学者造成很大的障碍，本节将介绍几种常见

的错误，以使读者在学习的过程中少走弯路。

1.4.1 环境变量设置错误

在编译并运行Java应用程序之前，需要设置环境变量，其目的是使Windows系统可以知道

DOS窗口中运行的Java工具可执行程序，如Javac

源程序编译工具等。图1.11说明Windows操作系

统无法发现Javac编译程序。JDK环境变量的设置

可以参考第2章的内容。

当然如果已经安装了JDK，则可以在DOS提

示符下输入Javac的绝对路径，通过绝对路径来识

别该命令的位置。如果采用JBuilder9自带的jdk，

那么目录为C:\JBuilder9\jdk1.5\bin。也可以在源文件的当前路径下输入C:\JBuilder9\jdk1.5

\bin\Javac HelloWorld.Java。显然这种方式很烦琐，因为每次编译源文件都要输入一串路径和

命令信息。读者可以通过第2.5节掌握如何设置JDK环境变量。



图1.11 无法找到Javac可执行程序

1.4.2 语法错误

Java语言规范设计了语法规则，但是如果疏漏了部分内容，违反了Java的语法规则，编译

器会发出语法错误消息，该消息包含错误类型、发生错误的代码在程序中的位置（以该错误代

码行为标识）等，并且在错误处标识一个“^”。语法错误如图1.12所示。

图1.12 语法错误

在HelloWorld.Java源程序中将语句System.out.println(“HelloWorld!”)后的分号去掉，使得程序语

句缺少结束标志，这就违反了Java语法规则。在编译期发生任何类型的错误都会导致无法生成.class文

件。所以此时需要读者仔细分析错误类型，细致检查程序中的错误，直到源程序顺利通过编译。

1.4.3 语义错误

编译器也会发生语义错误。编译器无法识别一个标识的语义，如发现一个未定义的变量，

错误输入了系统类库的类的名字等。图1.13演示了一个语义错误，笔者故意将语句System的首

字母改为小写，使编译器无法识别，从而输出语义错误。

注意　Java程序区分大小写。

图1.13 语义错误

1.4.4 运行时错误

运行时错误指在执行程序过程中发生的错误，如某个类没有实例化而造成空指针，无法找

到指定的类文件等。下面介绍三种初学者常见的运行时错误。

1. 无法发现类文件

在用户编译或执行Java程序时，由于种种原因可能输入了不正确的类名字，使得编译器或

虚拟机无法发现该文件所在的位置。类文件名输入错误如图1.14所示。

图1.14 类文件名输入错误



在图1.14中，笔者想运行HelloWorld程序，但是输入了错误的类名HelloWorldd，所以执行

系统抛出Java.long.NoClassDefFoundError错误。

使用Java工具会启动Java虚拟机，此时系统会首先在当前目录下寻找类文件，如果没有则

默认到操作系统的系统环境变量classpath中搜索。所以读者也可以在该变量中设置需要编译的

类文件所在的目录。

注意　变量的设置方式可以参考第2.1.2节设置classpath环境变量。

2. 执行Java工具时类名错误

对于初学者而言，很容易出现的一个错误是使用Java执行程序时，往往会输入类文件名如

HelloWorld.class，这是不允许的，此时会抛出异常。类名输入错误如图1.15所示。

图1.15 类名输入错误

注意　在调用Java工具执行程序时，需要在其后输入类名而不是类文件名，如输入Java

HelloWorld才是正确的方式。

3. 无法发现main()方法

在第1.3节已经知道，任何Java应用程序执行的类中必须有main()方法，该方法是程序的入

口，通过它才可以继续调用程序所需的各种其他资源。如果在类中没有定义main()方法或该方

法书写错误，都会导致图1.16所示的缺少main()方法错误。

图1.16 缺少main()方法错误

笔者在HelloWorld.Java源程序中修改了main()方法的名字，继续编译并执行该程序，虚拟

机将无法加载该类，因为无法发现类HelloWorld的程序入口。

1.5 小结

相信本章的学习不会耗费初学者多少脑力，但是作为学习一门语言的起步阶段，读者仅仅

看到Java语言很小的一部分内容，所以希望读者可以轻松理解本章内容并建立学习Java语言的

信心，并保持这样的状态继续下面章节的学习。

本章要求读者初步理解Java语言作为编程语言和作为软件平台的特性。对于1.3节深入探



讨“HelloWorld”应用程序要用心体会，掌握一个应用程序的基本结构。因为本章还没有讲解

环境配置等关键设置，所以并不建议读者动手学习，只需要了解Java程序从创建到执行的流程、

Java程序中一些小的关键代码等即可。

1.6 实践题

1. 创建一个名为WelcomeJava的类，在该类中输出“欢迎进入学习Java之门”的字符串，

并对代码每一行进行注释。

【提示】关键代码如下：

public static void main(String[] args) {

/* 从控制台输出信息 */

System.out.println("欢迎进入学习Java之门");

}

2. 创建一个名为LoginOut的类，在该类中输出如图1.17的效果。

【提示】关键代码如下：

public static void main(String[] args) {

/*从控制台输出信息*/

System.out.println("************************************\n");

System.out.println("1. 登录系统");

System.out.println("2. 退出\n");

System.out.println("************************************");

}

图1.17 运行效果



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