HelloWorld，學習每門語言的第一步。有人戲稱，這些年的程式設計生涯就是學習各種語言的HelloWorld，不知是自謙還是自嘲。目前所在的公司使用Java作為主要開發語言，我進行語言轉換也大半年了，這HelloWorld便是語言轉換的第一關。好在本科的時候學過那麼一點，而且在此之前進行了較長時間的C/C++開發，其間有不少的相似之處。這裡略去JDK的安裝和環境配置（JDK為1.6.0.45），直接從程式碼入手。

　　首先看一個最簡單的Java下的HelloWorld：

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

　　一般來說，初學者寫HelloWorld到這裡，編譯完執行一下看到結果就可以結束了。下面對這個小程式進行更多的探索，進一步瞭解和學習Java程式設計中的特性。

1.原始碼檔案的編碼

　　最初為了簡單起見，我是在Win7中用記事本編寫並儲存程式碼為HelloWorld.java，然後用命令列直接javac編譯。出於在Windows下寫Linux程式的習慣，我在記事本儲存時將程式碼儲存為UTF-8編碼的HelloWorld.java檔案。編譯時提示：

　　在仔細檢查原始碼確定沒有任何拼寫錯誤後，嘗試將編碼改回Windows預設的ANSI，成功生成了HelloWorld.class並能夠正確執行，看來是編碼不一致惹得禍。接下來，抱著嘗試的心態，使用Unicode和Unicode Big Endian儲存原始碼，發現也會報錯，只是提示不同，編譯器提示有非法字元。這個問題如果在Eclipse中用預設方式儲存檔案，則不會出現。

　　有趣的是，如果使用Java的I/O方法生成文字檔案，應該如何確定檔案的編碼，也是一個常見的問題。如果僅僅是涉及Windows/Linux兩個平臺之間的編碼差異，而不包括中文編碼，前者使用\r\n，而後者使用\n\r或\n即可。對於漢字編碼，需要在使用到的I/O方法中指定編碼，這裡不再做一步的詳述。

2.為什麼沒有import語句？

　　還記得經典的K&R中經典的HelloWorld麼？即使極盡精簡，C中仍然避免不了使用#include <stdio.h>來引入標頭檔案，才能使用printf函式。

　　而Java和C/C++不一樣，這個簡單的HelloWorld不需要類似include的import，也不需要使用名稱空間，看似更簡單了些。實際上，這是因為Java給每個Java檔案都預設匯入了java.lang這個包，從而省去了import java.lang;這個語句罷了。這樣，下面進行螢幕輸出直接使用System.out.println()即可。

　　java.lang中包括的都是常用的類和方法，具體內容讀者有興趣可以自行查閱。上文提到java.import是“預設匯入”，有沒有什麼辦法禁止其匯入？我搜索了下，目前還沒有查到相關的資料，如果哪位讀者瞭解，希望能告訴我。（這可能涉及到類載入器的問題，暫未進行研究）

　　如果你執意在這段簡單的程式碼中使用與import對應的package，可以參考本文第六節。

3.檔名為什麼要與類名一致？類名與修飾符問題

　　在實踐中可以看出，編譯結果是HelloWorld.class，但是執行的命令卻是java HelloWorld。如果這個檔案還有更多的類，可以看到這些類在編譯時都生成了*.class檔案。對於“類名和檔名一致”這個疑問提的並不合理，顯然程式碼編寫時，一個檔案中可以有很多個類。這涉及到了Java的特性（來自《Java程式設計思想（第四版中文版）》）：

每個編譯單元（檔案）只能最多有一個public類；如果有，其名稱必須與含有這個編譯單元的檔名相匹配，包括大小寫。

　　如果不遵守這個要求，寫出類似下面的程式碼

//ERROR IN CODE
public class HelloWorld {
  public static void main(String[]agrs)
    {
      System.out.println("HelloWorld!");
    }
}

public class HelloWorld2 {
  public static void main(String[]agrs)
    {
      System.out.println("HelloWorld, me too!");
    }
}

　　那麼編譯器會提示這一點

　　如果把HelloWorld2類的public去掉，將使其變成包訪問許可權，程式可以正常執行，此時只執行HelloWorld.main()，並不會發生衝突。

　　實際上，如果這個檔案只有一個HelloWorld類，或者有兩個類，只要這個包括main()的類名與檔名一致，類名前不加public也是可以正常執行的，且呼叫的是與檔名一致的類的main()方法。但個人認為這不是良好的程式設計實踐，如下：

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

class HelloWorld2 {
  public static void main(String[]agrs)
    {
      System.out.println("HelloWorld, me too!");
    }
}

 　　編譯時將生成HelloWorld.class和HelloWorld2.class，分別執行時，結果為兩個類各自的main()方法。

4.main()函式的引數表和修飾符

　　在C中，對於main()的修飾符和引數表有著很多細節要注意（可以參考五花八門的main()）。對於Java，這裡對main()的寫法也進行簡單的探究。

　　先來看引數表String args[]。雖說編譯器要求必須是這種形式，但如果不用標準形式而用其他形式如int x、String s作為引數表，編譯是可以通過的，但是在執行時則會丟擲異常，無論是否提供了引數：

　　NoSuchMethodError表名，期望的是引數為String args[]的main()方法。雖然提供了同名方法，由於方法的過載機制，並不能代替期望的main(String args[])方法。

　　接下來看修飾符public。在第3條已經提到了public對於類名的修飾有所說明，而對於main()這個與檔案同名的類的成員方法，為了能被呼叫，只能用public修飾。不使用修飾符（包訪問許可權）、使用private或protected都會提示：

　　對於修飾符static，表明這個方法是在儲存在靜態儲存區的，不需要例項化物件就可以呼叫。去掉static後，可以編譯通過，執行時提示

為了進一步驗證這一點，可以編寫構造方法來驗證。（構造方法是在類的物件在例項化時會被呼叫的方法）

public class HelloWorld {
    HelloWrold
    {
        System.out.println("Constructor");
    }
    public static void main(String[]agrs)
    {
      System.out.println("HelloWorld!");
    }
}

　　編譯執行時，可以看到構造方法並沒有執行。

　　對於修飾符void，也是必須的。改成int等並加上對應的return語句同樣會提示“NoSuchMethodError: main”。在《Java虛擬機器規範（JavaSE7）》（周志明等譯）中介紹到

Java虛擬機器的啟動是通過引導類載入器（Bootstrap Class Loader §5.3.1）建立一個初始類（Initial Class）來完成，這個類是由虛擬機器的具體實現指定。緊接著，Java虛擬機器連結這個初始類，初始化並呼叫它的public void main(String[])方法。之後的整個執行過程都是由對此方法的呼叫開始。

　　可見，void返回值也是被要求的，其他形式是不允許的。

　　經過進一步的測試可知，args[0]是第一個引數；而在C中，argv[0]是執行的程式名。 

5.既然main()方法是類方法……

既然main()方法是類方法，那麼在例項化這個類的物件時，自然可以再次呼叫這個方法。對HelloWorld原始碼加對應的兩行，如下所示

public class HelloWorld {
  public static void main(String[] args)
    {
        HelloWorld h = new HelloWorld();
        System.out.println("HelloWorld!");
        h.main(args);
    }
}

執行結果為

HelloWorld!

HelloWorld!

HelloWorld!

... ...
HelloWorld!
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at sun.nio.cs.ext.DoubleByteEncoder.encodeLoop(Unknown Source)
at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source)
at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source)
at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source)
at java.io.OutputStreamWriter.write(Unknown Source)
at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(Unknown Source)
at java.io.PrintStream.write(Unknown Source)
at java.io.PrintStream.print(Unknown Source)
at java.io.PrintStream.println(Unknown Source)
at main.HelloWorld.main(HelloWorld.java:15)
at main.HelloWorld.main(HelloWorld.java:16)
at main.HelloWorld.main(HelloWorld.java:16)
at main.HelloWorld.main(HelloWorld.java:16)
... ...

　　可見HelloWorld被玩壞了，這個無限遞迴建立物件的過程導致了記憶體溢位。

6.試試package

　　當然，使用java更多的時候往往要處理多個檔案。為了組織同一名稱空間下的檔案，需要使用包來進行。對應於import，為了指定當前檔案在哪個包，需要加上package語句。隨便加上一個包名，最初的程式碼變成了

package test;

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

編譯後，卻無法執行，如下圖所示

　　其實，包名是隱含目錄結構的。為了執行，需要把HelloWorld.class移入這個路徑的test資料夾，按照下面的方式執行才可以：

 　　(2015.10.6更新)如果引用了三方jar包，可以在執行javac和java命令的時候使用-cp指定jar包所在相對路徑，或者直接把jar包放在該class檔案所在目錄或環境變數CLASSPATH指定的目錄下。

小結

　　可見，對於一個小小的HelloWorld，還是有不少東西可以發掘，只是限於篇幅和本人水平，本文僅僅進行了簡要的介紹。以下是本文提出的可以在後續學習中繼續深入的主題，僅供參考：

1.I/O方法編碼方式的選擇

2.包和程式碼組織

3.Java虛擬機器（JVM）

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