在命令行运行 Java

简介

在命令行中运行 Java 程序是 Java 开发者必备的技能之一。通过命令行，我们可以直接与操作系统交互，编译和执行 Java 代码，而不需要依赖集成开发环境（IDE）。这不仅有助于我们更深入地理解 Java 的运行机制，还能在某些情况下提供更灵活和高效的开发方式。本文将详细介绍在命令行运行 Java 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

目录

1. 基础概念
   • Java 编译器（javac）
   • Java 虚拟机（JVM）
   • 字节码
2. 使用方法
   • 安装 Java 开发工具包（JDK）
   • 设置环境变量
   • 编写简单的 Java 代码
   • 编译 Java 代码
   • 运行 Java 程序
3. 常见实践
   • 处理多个源文件
   • 使用包（Packages）
   • 传递命令行参数
4. 最佳实践
   • 组织项目结构
   • 使用构建工具（如 Maven 和 Gradle）
   • 调试命令行程序
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

Java 编译器（javac）

Java 编译器（javac）是 JDK 提供的一个工具，用于将 Java 源文件（.java）编译成字节码文件（.class）。字节码是一种中间表示形式，它可以在任何支持 Java 虚拟机（JVM）的平台上运行。

Java 虚拟机（JVM）

Java 虚拟机（JVM）是 Java 程序的运行环境。它负责加载字节码文件，解释或即时编译字节码，并在操作系统上执行程序。JVM 提供了一个抽象的运行环境，使得 Java 程序能够实现“一次编写，到处运行”的特性。

字节码

字节码是一种与平台无关的中间表示形式，它由 JVM 执行。Java 编译器将 Java 源文件编译成字节码文件，这些文件可以在任何安装了 JVM 的系统上运行。字节码文件的扩展名是 .class。

使用方法

安装 Java 开发工具包（JDK）

首先，需要从 Oracle 或其他供应商的官方网站下载适合你操作系统的 JDK 安装包。安装过程按照提示进行即可。

设置环境变量

安装完成后，需要设置 JAVA_HOME 和 PATH 环境变量。 - 在 Windows 系统： 1. 右键点击“此电脑”，选择“属性”。 2. 点击“高级系统设置”，然后在“高级”选项卡中点击“环境变量”。 3. 在“系统变量”中，点击“新建”，变量名输入 JAVA_HOME，变量值输入 JDK 的安装路径（例如 C:\Program Files\Java\jdk11.0.11）。 4. 找到 Path 变量，点击“编辑”，在变量值的末尾添加 %JAVA_HOME%\bin。 - 在 Linux 或 macOS 系统： 1. 打开终端，编辑 .bashrc 或 .zshrc 文件（根据你使用的 shell）。 2. 添加以下两行： bash export JAVA_HOME=/path/to/jdk export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH 3. 保存文件后，执行 source ~/.bashrc 或 source ~/.zshrc 使设置生效。

编写简单的 Java 代码

创建一个文本文件，命名为 HelloWorld.java，内容如下：

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

编译 Java 代码

打开命令行，进入包含 HelloWorld.java 文件的目录，执行以下命令：

javac HelloWorld.java

如果编译成功，会在当前目录生成 HelloWorld.class 文件。

运行 Java 程序

在命令行中执行以下命令运行程序：

java HelloWorld

你将看到输出：Hello, World!

常见实践

处理多个源文件

假设有两个 Java 源文件 Main.java 和 Utils.java：

// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Utils.printMessage();
    }
}

// Utils.java
public class Utils {
    public static void printMessage() {
        System.out.println("This is a message from Utils class.");
    }
}

编译时，可以使用通配符：

javac *.java

运行时：

java Main

使用包（Packages）

创建一个包结构，例如 com.example。在 src 目录下创建相应的目录结构，并将 Main.java 放入 com/example 目录中：

// src/com/example/Main.java
package com.example;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("This is a package example.");
    }
}

编译时：

javac -d. src/com/example/Main.java

-d 选项指定输出目录，. 表示当前目录。 运行时：

java com.example.Main

传递命令行参数

修改 HelloWorld.java 以接收命令行参数：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length > 0) {
            for (String arg : args) {
                System.out.println("Argument: " + arg);
            }
        } else {
            System.out.println("No arguments provided.");
        }
    }
}

编译后，运行时传递参数：

java HelloWorld one two three

最佳实践

组织项目结构

建议采用标准的项目结构，例如：

project/
├── src/
│   ├── main/
│   │   ├── java/
│   │   │   └── com/
│   │   │       └── example/
│   │   │           ├── Main.java
│   │   │           └── Utils.java
│   │   └── resources/
│   └── test/
│       ├── java/
│       │   └── com/
│       │       └── example/
│       │           └── MainTest.java
│       └── resources/
├── target/
├── pom.xml

使用构建工具（如 Maven 和 Gradle）

构建工具可以帮助管理项目依赖、编译、测试和打包等任务。例如，使用 Maven，可以在 pom.xml 中定义项目配置：

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>myproject</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <dependencies>
        <!-- 在这里添加依赖 -->
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
                <configuration>
                    <source>11</source>
                    <target>11</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

然后使用 mvn clean install 命令进行编译和打包。

调试命令行程序

可以使用 java -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005 Main 命令启动程序并监听调试端口 5005，然后使用 IDE 远程连接进行调试。

小结

在命令行运行 Java 程序是一项重要的技能，它让我们更深入地理解 Java 的编译和运行过程。通过掌握基础概念、使用方法、常见实践和最佳实践，我们能够更高效地开发和调试 Java 程序，无论是小型项目还是大型企业级应用。

参考资料

• Oracle Java Documentation
• The Java Tutorials
• Maven Documentation
• Gradle Documentation