第三章 Java程序的基本结构

1 简介

本章将重点介绍Java程序的基本结构，展示Java程序的基本概念和运行方式。在介绍的过程中，我们会提到一些新的概念(例如：什么是类，什么是静态函数等)；读者不需要在此时完全掌握这些概念，我们会在后续的章节逐步介绍它们。在本章，读者只需要大致的了解Java程序的结构，以及在程序中使用的一些概念名称即可。

2 Java程序的基本结构

下面的例子是著名的Hello World应用程序。该程序并没有包含很多功能，仅仅是向标准输出(Standard Output)打印一个字符串"Hello World."。

/*
 * 这是多行注释
 */
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
	    // 这是单行注释
	    System.out.println("Hello World.");
	}
}

对于这个简单的程序示例，我们希望读者能够重点留意以下几点。

1. Java是一门通用的、面向对象的编程语言(General-Purpose Object-Oriented Programming Language)。Java程序是由一个或者多个类组成的。所有的数据和逻辑处理都放在类中。上述的Hello World例子定义了一个类，名字为HelloWorld。关键字(Keyword)class标识这是一个类声明。它的所有的逻辑都包含在HelloWorld这个类中。
2. 在HelloWorld类中定义了一个静态方法(Static Method)main。Java程序中的逻辑处理全部由方法完成。一个Java类可以包含一个或者多个成员方法(Member Method)或者静态方法。
3. 静态方法main是一个特殊的方法。每个类可以有至多一个main静态方法。所有的Java程序都从main函数开始执行，这是Java语言标准规定的(见Java虚拟机标准文档第5.2节 Java Virtual Machine Startup)，也是绝大多数编程语言约定俗成的规定。
4. System.out.println是Java标准库提供的方法。Java标准库(Java Standard Library)是随着Java开发环境和运行环境一起发布的。所有的Java程序都能使用Java标准库提供的类和方法。
5. Java程序提供两种注释方式： 单行注释方式和多行注释方式。 注释能够帮助开发人员更好的理解Java程序的运行方式和逻辑。注释并不是Java程序中的内容。在编译过程中，注释会被Java编译器丢弃。因此，注释的内容不会改变Java程序的行为或者逻辑。单行注释以双反斜杠(//)开始。多行注释(跨行注释)包含在/*和*/之间。注释不支持嵌套(nested comment)。

3 编译与运行

上述HelloWorld例子被称为源代码。如果将这些内容保存在HelloWorld.java文件中，这个文件被称为源代码文件。Java语言要求，源代码文件的文件名必须以类名命名，并使用.java作为后缀名。所以，上述例子的源代码文件名必须为HelloWorld.java。

Java语言是一门混合语言；源代码需要先编译成.class文件，然后再由Java解释器解释运行。所以，在运行HelloWorld程序之前，我们需要使用Java编译器(javac)编译源代码文件。值得注意的是，在这里，我们需要手工运行javac完成编译。如果读者使用的是集成开发环境(Integrated Development Environment, IDE)(例如，Eclipse)或者Maven/Gradle工具，这些工具会自动调用Java编译器完成编译。

> javac HelloWorld.java

最后一步是运行Java程序。所有的Java程序都是由Java虚拟机驱动的。所以，实际上，我们需要运行的是Java虚拟机程序，并将Java应用程序作为参数传入虚拟机。如下所示，我们运行了一个java可执行文件。这个可执行文件就是Java虚拟机程序。它接收了一个参数，即我们即将运行的类的名称。java虚拟机会从HelloWorld类中定义的main函数开始运行该程序。

> java HelloWorld

4 结语

本章通过一个简单的HelloWorld程序介绍了Java程序的基本结构和运行过程。所有的Java程序都是由类组成的。一个类可以包含一个或者多个成员方法或者静态方法。所有Java程序遵守先编译、后运行的过程。Java源代码需要先由Java编译器编译成.class文件，然后再由Java虚拟机解释运行。所有的Java程序都是从main函数开始执行的。