1.1 “初识Java—Hello World”实例
【实例目的】
（1）掌握Java语言的分类。
（2）掌握Java程序的分类。
（3）掌握Java程序的开发过程。
【实例内容】
通过Java语言编写一个控制台程序，通过Java编译器进行编译，在控制台输出“Hello World”。
【技术要点】
创建一个名为“HelloWorld.java”的应用程序，需要使用JDK中的Java编译器对其进行编译。为了使读者更清楚地了解程序的执行过程，在控制台界面下进行编译和运行。具体步骤如下：
1）在文本文件中编辑完成Java源程序
（1）在C盘新建java目录，在该目录下新建文件名为HelloWorld的文本文件。
（2）在文本文件中输入程序代码，如图1.1所示。
图1.1 在文本文件中输入代码
（3）代码输入完成后，先进行保存，然后将文本文件的扩展名由.txt改为.java。
2）编译Java程序
（1）单击“开始”按钮，在搜索框中输入cmd命令，按【Enter】键打开控制台（见图1.2）；
（2）用cd命令进入到Java源代码所在的目录；
（3）输入javac HelloWorld.java，然后按【Enter】键，如果程序编译成功，则在文件夹下生成一个HelloWorld.class的字节码文件（见图1.3）。
（4）在控制台下接着输入javac HelloWorld，按【Enter】键运行，控制台上输出程序的结果，显示Hello World字符串。
图1.2 编译Java程序
图1.3 Java编译的字节码文件
【相关知识及注意事项】
1.1.1 Java语言的发展历程
Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台（即Java SE、Java EE、Java ME）的总称。
Java语言的前身是Oak语言，是Sun公司在1991年由一个叫Green的项目组专门为家用消费电子产品开发的一个分布式代码系统，主要用来与家电产品如电视机、冰箱、空调等进行信息交互和控制。由于商业原因，Oak语言一直没有被推广出去。
1994年，随着互联网的快速发展，Sun公司的Bill Joe参加Green小组，决定将Oak语言应用于互联网的万维网的开发中，并编制了HotJava浏览器。通过HotJava浏览器在互联网上的应用，充分展现了Oak语言的网络方向的特点。同时Bill Joe决定通过互联网让世界上无数的软件开发人员免费使用Oak语言，更加推动了Oak语言的发展。
1995年，Sun公司将Oak语言正式命名为Java，同时召开了Java语言的发布会，推出Java和HotJava的最初版本。
1998年，Sun公司发布Java2企业平台J2EE。
1999年，Sun公司发布了Java的三个版本：标准版（J2SE）、企业版（J2EE）和微型版（J2ME）。
2000年，Sun公司发布了JDK1.4。
2005年，在JavaOne大会，Sun公司发布了Java SE6。此时，Java的各种版本已经更名，以取消其中的数字“2”：J2EE更名为Java EE，J2SE更名为Java SE，J2ME更名为Java ME。
2009年，Oracle公司以74亿美元收购Sun公司，取得Java的版权。
2011年，Oracle公司发布了Java7的正式版。
2014年，Oracle公司发布了Java8正式版。
Java平台由Java虚拟机和Java应用编程接口构成。Java应用编程接口为Java应用提供了一个独立于操作系统的标准接口，可分为基本部分和扩展部分。在硬件或操作系统平台上安装一个Java平台之后，Java应用程序就可运行。现在Java平台几乎已经嵌入了所有的操作系统。这样Java程序可以只编译一次，就可以在各种系统中运行。
Java技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于PC、数据中心、游戏控制台、超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java更具备了显著优势和广阔前景。
1.1.2 Java语言的特点
Java语言是当前最流行的网络编程语言，和C++语言相比，有着特殊的优点，如简单性、平台无关性、面向对象、分布式、安全性、支持多线程、健壮性、动态性等。
1.简单性
与C++相比，Java不再支持运算符重载、多级继承及广泛的自动强制等易混淆和极少使用的特性，而增加了内存空间自动垃圾收集的功能，复杂性的省略和实用功能的增加使得程序开发变得既简单又可靠。
2.平台无关性
平台无关性是Java最吸引人的地方。Java是一种网络语言，而网络上充满了各种不同类型的机器和操作系统。Java采用了解释执行而不是编译执行的运行环境，首先编译成字节码，然后装载与校验，再解释成不同的机器码来执行，即“Java虚拟机”的思想，屏蔽了具体的平台环境的要求。
3.面向对象
面向对象的技术具有继承性、封装性和多态性等多种优点，Java在保留这些优点的基础上，又具有动态编程的特性，更能发挥出面向对象的优势。
4.分布式
Java建立在扩展TCP/IP网络平台上。库函数提供了用HTTP和FTP协议传送和接收信息的方法。Java应用程序使用URL对象访问网络资源，这使得程序员使用网络上的文件就像使用本地文件一样容易。
5.安全性
作为网络语言，Java有建立在公共密钥技术基础上的确认技术，提供了足够的安全保障。Java在运行应用程序时严格检查其访问数据的权限，如不允许网络上的应用程序修改本地的数据。同时，Java程序运行稳定，轻易不会出现死机现象。
6.支持多线程
多线程机制使应用程序能同时进行不同的操作，处理不同的事件。Java有一套成熟的同步语言，保证了对共享数据的正确操作。通过使用多线程，程序设计者可以分别用不同的线程来完成特定的行为。
7.健壮性
健壮性反映程序的可靠性。Java的几个内置的特性使程序的可靠性得到改进：
（1）Java是强类型语言。编译器和类载入器保证所有方法调用的正确性，防止隐式类版本不兼容性。
（2）Java没有指针，不能引用内存指针，避免了内存或数组越界访问。
（3）Java进行自动内存回收，编程人员无法意外释放内存，不需要判断应该在何处释放内存。
（4）Java在编译和运行时，都要对可能出现的问题进行检查，以消除错误的产生。另外，在编译的时候还可揭示出可能出现但尚未被处理的异常，以防止系统的崩溃。
8.动态性
Java在类库中可以自由地加入新方法和实例变量，而不影响用户程序的执行；同时，Java通过接口来支持多重继承，使其具有更灵活的方式和扩展性。
Java语言除了具有上述主要特点外，还具有高性能、解释性和可移植性等特点。
1.1.3 Java程序的分类
根据程序结构和运行环境的不同，Java程序可以分为两类：Java应用程序（Java Application）和Java小应用程序（Java Applet）。Java应用程序以main（）方法作为程序入口，由Java解释器加载执行。Java应用程序是完整的程序，能够独立运行，而Java Applet小应用程序不使用main（）方法作为程序入口，需要嵌入到HTML网页中运行，由appletviewer或其他支持Java的浏览器加载执行，不能独立运行。无论哪种Java源程序，都用扩展名为“.java”的文件保存。
1.Java Application程序
Java Application程序是可独立运行的JVM程序，它由一个或多个类组成，其中必须有一个类中定义了main（）方法，main（）方法就像C语言的main（）方法一样，是Java Application程序运行的入口。
编写和运行Java Application程序，则需要按下列步骤进行：
（1）首先创建一个Java Application源程序（.java文件）
创建一个名为HelloWorldApp.java的文件，可在任何字符编辑器上输入并保存下列Java源程序代码：
其实质是创建一个名为HelloWorldApp的类，并把它保存为与它相同名字的文件HelloWorldApp.java。
一个Java源程序是由若干个类组成的，本程序中的Java应用程序只有一个类。class是Java的关键字，用来定义类。public也是关键字，用来声明一个类是公共类。
源文件的命名规则如下：如果一个Java源程序中有多个类，那么只能有一个类是public类；如果有一个类是public类，那么Java源程序的名字必须与这个类的名字完全相同，扩展名是“.java”；如果源文件中没有public类，那么源文件的名字只要和某个类的名字相同，而且扩展名是“.java”就可以了。
应用程序的入口是main（）方法，它有固定的书写方式为：
main（）方法之后的两个花括号及花括号内的内容叫作方法体。一个Java应用程序必须有且仅有一个类含有main（）方法，这个类称为应用程序的主类。public、static和void用于对main（）方法进行声明。在一个Java应用程序中，main（）方法必须被声明为public、static和void，public声明main（）是公有的方法，static声明main（）是一个类方法，可以通过类名直接调用，而void则表示main（）方法没有返回值。
在定义main（）方法时，String args[]用来声明一个字符串类型的数组args，它是main（）方法的参数，用来接收程序运行时所需要的参数。
上例中的main（）方法中只有一条语句：
System.out.println（"Hello Java！"）； //在控制台上输出字符串"Hello Java！"
这条语句是把字符串"Hello Java！"输出到系统的标准输出上，例如系统屏幕。其中，System是系统类，out是java.io.PrintStream类的对象，是System类中的一个静态属性，表示“标准输出”，println是out对象的一个方法，其作用是在系统标准输出上显示形参里指定格式的字符串，并回车换行。“//”代表注释，用来说明这一条语句的功能，注释主要用来提高程序的可读性，不会参与程序的编译。
（2）第二步是对己创建好的Java源程序进行编译
该步骤是用Java编译器对Java源程序（.java）进行编译，生成对应的字节码文件（.class）。如果编译成功，会产生一个有相同文件名的带.class扩展名的字节码文件。
其命令格式如下：
javac HelloWorldApp.java
如果编译中不出现错误，将会得到一个名为HelloWorldApp.class文件。编译选项使用默认方式。
（3）最后解释执行已编译成功的字节码文件（.class文件）
用Java解释器对Java字节码文件（.class文件）解释执行。
在上例得到的HelloWorldApp.class文件，现在可以用Java解释器执行。
java HelloWorldApp
运行的结果，将会在标准输出设备上输出：
Hello Java！
Java解释器在解释执行时，解释处理的是类名，而不是文件名，所以在解释器Java后面跟随的是类名，而不能写成文件名的形式（HelloWorldApp.class）。其选项也使用默认方式。
2.Java Applet程序
一个Java Applet也是由若干个类组成的，一个Java Applet不再需要main（）方法，但必须有且仅有一个类扩展了Applet类，即它是Applet类的子类，这个类称为Java Applet的主类，Java Applet的主类必须是public的，Applet类是系统提供的类。
Applet与Application的区别在于其执行方式不同。Application是从main（）方法开始运行的，而Applet是在浏览器中运行的，必须创建一个HTML文件，通过编写HTML代码告诉浏览器载入何种Applet以及如何运行。
开发Java Applet程序的步骤如下：
（1）编写Applet源程序，将其保存为“.java”文件。
（2）编译源程序，生成字节码文件“.class”。如果源文件包含了多个类，则会生成多个扩展名为“.class”的文件，都和源文件存放在相同的目录下。如果对源文件进行了修改，那么必须重新进行编译，再生成新的字节码文件。
（3）编写一个HTML文件，即含有Applet标记的Web页，嵌入Applet字节码文件“*.class”。
（4）运行Java小应用程序。
例如：
①以文件名“HelloWorldApplet.java”保存Java Applet源程序。
②嵌入字节码文件的HTML文件“HelloWorldApplet.html”。
③使用JDK编译Java小应用程序。
javac HelloWorldApplet.java
④使用JDK提供的appletviewer运行。
appletviewer HelloWorldApplet.html
Java Applet程序必须创建一个Applet或JApplet的子类。Applet程序中不需要有main（）方法。
1.1.4 Java程序的开发过程
Java语言包括3种核心机制：Java虚拟机、垃圾收集机制和代码安全检测。Java程序的开发过程大致分为3个阶段：
（1）编写Java源文件。将编辑好的源程序以扩展名“.java”保存起来，即保存成“*.java”文件。
（2）编译Java源程序。使用Java编译器编译“*.java”源程序，从而得到字节码文件“*.class”。
（3）运行Java程序。
Java程序的开发流程简单示意图如图1.4所示。
从图1.4中可以看出，一个源文件首先应保存为扩展名为“.java”的文件，通过编译器产生字节码文件。
图1.4 Java程序的开发流程
如果编写的是小应用程序（Java Applet），可以直接由浏览器解释运行，对于Java、应用程序就会由Java解释器来执行。在本书中，只有在后面才会接触到小应用程序，前半部分还是以Java应用程序为主，也就是说我们使用的是Java解释器。