Java的入门学习-关于环境变量与程序运行原理

        我在刚刚学习JAVA时只是抱着高中时期的：”跟着老师走，我就能理解一切“的心态，按部就班按着老师所讲的去学习，并非没用，但也不能算很有用，学校的老师讲课会顾及难度，不会向我们去教导一些更深层次的东西，当我去问老师时，老师给的回答往往是让我去网络里寻求答案，对啊，现在是互联网的时代，AI遍布我们的生活各处，技术文档由众多大佬分享，于是我对于一些当时不是很理解的地方做了我自认为的“浅层深挖”，目的是为了帮助我更加去理解原理，而不是只是迷迷糊糊的做一个打代码工具。

一.为什么我们要去配置环境变量？

        在我刚刚接触JAVA的时候，老师课上交给我们的第一个任务，便是\"配置环境变量\"，这对于还是萌新的我而言十分的困难，反复的配置失败以及一次次尝试让我不由得想：“为什么我们要配置JAVA的环境变量呢？”

        如图中，我在没有配置环境变量之前尝试在我的E:\\train_code下去执行命令：

 javac  HelloWord.java ，结果弹出提示：“javac不是内部或外部命令，也不是可执行程序”。

为什么呢？为什么会出现“javac不是内部或外部命令”这个错误呢？我明明已经安装了JAVA！

        原来在未配置环境变量时，系统无法在任意路径下找到javac.exe，因为系统默认只在当前目录和PATH环境变量指定的路径中搜索可执行文件。在环境变量没被配置时，系统根本不知道javac.exe到底在哪里。

javac.exe通常藏在 C:\\Program Files\\Java\\你的jdk版本名称\\bin 里面

        而我如果需要运行我的.java程序，我需要JDK(Java Development Kit - JAVA开发工具包)中bin目录下的javac.exe来对.java程序进行“编译”，那么我想你应该有一些理解了，之所以要配置环境变量，是为了使得我们的这个.java程序无论位于我们电脑的哪个盘符(C: / D: / E:........)下的哪个文件下，都可以通过javac.exe来进行对.java程序的“编译”。

环境变量PATH的配置，配置PATH后，无论当前目录在哪里，系统都会在C:\\Program Files\\Java\\jdk-xx\\bin中搜索javac.exe，可以理解为就是将我所配置的这个路径当作一个环境，我执行哪个文件都相当于是我在这个环境下去执行的，当然也就能使用这个环境内的工具了,所以我们并不是不配置环境变量就无法运行JAVA项目，配置环境变量后，我们就可以在任意目录下编译和运行Java程序，无需每次切换到JDK的bin目录。

二.“编译”是什么过程？JAVA程序又是怎么样去执行的呢？

        在“一”里面我们提到了一个词，叫做“编译”，这个词本身我们是没少听的，我们常说编译器，编译器，难道编译的作用就是把程序在我们的计算机运行吗？事实上，编译只是我们程序运行这个大过程中的一个小过程,举个例子，比如运行C语言程序，我们并不是只依靠编译去运行这个程序，而是先通过编译将开发者写出的这些由英文字母组成的代码，转换为机器所能看懂的二进制的机器码，然后再由机器去执行这个二进制的机器码，但是JAVA呢？JAVA也是这样吗？

        实则不然，JAVA程序的运行过程要更多一点，因为Java拥有一个优势：那就是JAVA可以实现跨平台，通常称之为“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere, WORA）。

1.为什么JAVA可以实现跨平台而C/C++不行呢？

        C/C++都是直接由对应操作系统的编译器来编译为.exe的可执行文件，之后直接运行的，他们所生成的这个.exe里面都是针对特定平台的机器码，所以C/C++并不能够实现跨平台运行，Windows的.exe就是Windows的，Linux的就是Linux的。

2.JAVA的运行过程较为特殊，JAVA的运行过程为：

        首先，开发者写出一份.JAVA程序，拿给环境变量里的JDK说：“我这里有个JAVA程序，请你帮我运行他。”，然后JDK中的javac.exe就会把你给他的JAVA程序编译为一份.CLASS的字节码文件(.class文件就是JAVA实现跨平台的关键)，并且对你说：“这个你得等我会儿，我这里呢得先处理下你的程序，然后交给统一部门对你这个程序做更细化的处理。”

       然后，这个.CLASS文件会被交给JVM，JVM类似每个手机厂商分布在各个城市的手机专卖店，虽然门店服务的地区不同，但是门店都是这个手机厂商旗下的，也就是说虽然不同操作系统下的JVM是不同的，但他们都有一个相同的“接口”来使得他们能以不同的JVM实现来达成同一个功能：那个功能就是他们都能够将这个.CLASS文件进行动态解释或者编译执行

关于JAVA与C/C++的运行过程(更清晰的展示)：

• C/C++：源码 → 编译为平台特定的机器码 → 直接运行。

• Java：源码 → 编译为平台无关的字节码 → JVM解释/编译执行。

字节码文件的核心作用:

        跨平台(平台无关性)：一次编译，JVM运行（Windows/Linux/Mac通用）。
        安全可控：JVM检查代码，防止崩溃或病毒。
        统一生态：Java/Kotlin等语言最终都变成字节码，互相兼容。
        高效执行：JIT编译热点代码，速度接近C++。

一句话总结：字节码是Java跨平台的“通用语言”，由JVM翻译执行，兼顾安全性和性能。

三.JAVA最基础的程序代码

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

        我所打的第一个JAVA程序，便是这个“Hellow,World!”，我一开始就对这个神奇的东西很不理解，这个String[] args是个什么玩意?main前面这一大串又是啥啊?   

关于main

        main方法是一个特殊的方法，它定义了JAVA程序的起始位置。如果没有这个方法，JVM就无法启动程序。如图，可以看到，如果一个程序中没有main方法,那么这个程序甚至无法运行。

注意，这里说无法运行并发完全无法运行：

• Java 9+支持模块化启动，可通过jlink定制启动类。

• 但初学者场景下，main仍是标准入口。

 关于String[] args

        main方法不只是一个简单的入口，他里面传入的参数，也就是：String[] args参数（事实上，String[] args作为一个参数，参数名并不强行要求为args，你甚至可以把它改成aaas），但要注意：

• 虽然args可以改名，但约定俗成用args，提高代码可读性。

• 其他常见命名如argv（来自C传统）。

        程序可以通过这个参数来处理用户输入的动态数据，String[] args中存储了当该程序在终端或者命令提示符中运行JAVA程序时，人为通过命令添加的额外参数，比如我在终端中执行：

java 类名 参数1 参数2 ... 

那么这个时候，arg[0] = \"参数一\"，而arg[1] = \"参数二\"，让我们来验证一下吧：

public class MyProgram { public static void main(String[] args) { // 获取参数数组的长度 int numArgs = args.length; System.out.println(\"命令行参数数量: \" + numArgs); // 遍历并打印每个参数 for (int i = 0; i < numArgs; i++) { System.out.println(\"args[\" + i + \"] = \" + args[i]); } }} 

我们在终端执行 java MyProgram \"hellow world\" 123 ，我们运行程序会输出：

命令行参数数量: 2args[0] = hello worldargs[1] = 123 

关于System.out.println() 

        当我写出代码时，我看着我打印出来的Hellow，World!陷入了一个思考,为什么这个名为System.out.println的东西能够将它后面括号内的内容打印出来呢？

这里面，System是JDK提供的工具类，out是其静态字段（类型为PrintStream），println是PrintStream的方法。这些代码是Java标准库的一部分，初期只需知道它是输出语句，后期可深入研究IO流和标准输出的设计.

        当我们的鼠标按住“Ctrl”键的同时将鼠标指针移到这三个单词的任意一个上面时，他会被高亮，这个时候我们点进去，你就会发现：

它跳转到了一个我们不知道的地方，这里就是JDK的源代码，我们的这个语句就是在这里被定义的，所以本质上我们只是将大佬们定义好的方法拿过来去使用。

个人想说的话：

        我是一名学习JAVA等编程语言的普通学生，如果我的这篇文章帮助到了你，我很开心，同时如果我的文章有问题，请各位发现后对我所说的有问题的部分做出修改和指正（请详细一些），避免他人看到造成误导。