第一个 Java 程序

1. 学习目标

学完本章后，你应该能够：

• 说清楚一个最小 Java 程序由 class、method 和 main 入口组成。
• 使用 Maven 编译并测试示例模块。
• 使用 java -cp 从已编译的 classpath 中运行一个 Java 类。
• 读懂 Hello, Java 21! 这个输出从哪里来。
• 根据错误信息排查常见的 classpath、类名和包名问题。

2. 前置知识

开始前你只需要具备三点基础：

• 已安装 JDK 21，并能在终端执行 java -version。
• 已安装 Maven，并能在终端执行 mvn -version。
• 知道如何在仓库根目录打开终端并运行命令。

如果你还不熟悉 Maven，也没关系。本章只会用到一个命令：让 Maven 帮我们编译代码并运行测试。

3. 真实问题场景

你刚加入一个 Java 项目，第一件事通常不是立刻写复杂业务，而是确认本地环境能否跑通：JDK 版本是否正确、项目能否编译、测试能否通过、程序能否启动。

本章使用仓库中的第一个示例程序完成这条最小闭环。示例位于 examples/first-java-program。它只做一件事：在终端输出：

Hello, Java 21!

这个小程序看起来简单，但它覆盖了 Java 入门最重要的三个问题：代码放在哪里、Java 从哪里开始执行、运行时如何找到类。

4. 核心概念

class：把代码组织成一个“类”

Java 程序通常写在 class 中。你可以先把 class 理解成一个命名的代码容器：它把一组相关的数据和行为放在一起。

本章示例的类名是 HelloJava：

public final class HelloJava {
}

这里的 public 表示这个类可以被外部访问；final 表示这个类在本示例中不打算被继承。对初学者来说，先记住：文件中的主要类通常要有一个清晰的名字，用来表达它负责什么。

method：类中的一段可调用行为

method，也就是方法，是写在类里面的一段可调用代码。方法有名字、返回值类型和方法体。

示例中的 greeting 方法返回一段字符串：

public static String greeting() {
    return "Hello, Java 21!";
}

你可以把它读成：“公开的、属于类本身的、返回 String 的方法，名字叫 greeting。”

main：Java 应用的常见入口

当你用 java 命令运行一个普通 Java 应用时，Java 运行时会寻找这个固定形状的方法：

public static void main(String[] args)

它就是程序入口。入口的意思是：程序从这里开始执行。

本章示例中的 main 方法会调用 greeting()，再用 System.out.println 打印结果：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(greeting());
}

5. 原理与设计思想

Java 源代码文件通常以 .java 结尾。编译后，JDK 会生成 JVM 能执行的 .class 字节码文件。运行时执行的不是源文件本身，而是编译后的类。

这也是为什么本章分成两个动作：

1. 先用 Maven 编译并测试示例模块。
2. 再用 java -cp 指向编译产物目录，运行包含 main 方法的类。

-cp 是 classpath 的缩写。classpath 告诉 Java：“去这些位置找要运行的类以及它依赖的类。”如果 classpath 写错，或者类的完整名称写错，Java 就找不到入口类。

本项目把示例代码放在包 io.github.javamastery.examples 下，所以运行时必须使用完整类名：

io.github.javamastery.examples.HelloJava

而不是只写：

HelloJava

6. 可运行代码

示例源码在 examples/first-java-program。

核心代码如下：

package io.github.javamastery.examples;

public final class HelloJava {

    private HelloJava() {
    }

    public static String greeting() {
        return "Hello, Java 21!";
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(greeting());
    }
}

先在仓库根目录运行测试：

mvn -B -pl examples/first-java-program -am clean test

然后运行程序：

java -cp examples/first-java-program/target/classes io.github.javamastery.examples.HelloJava

预期输出：

Hello, Java 21!

7. 常见错误与排查

错误一：找不到或无法加载主类

常见报错：

Error: Could not find or load main class io.github.javamastery.examples.HelloJava

可能原因：

• 还没有运行 Maven 编译，target/classes 不存在。
• -cp 后面的目录写错了。
• 类的完整名称写错了。
• 当前终端不在仓库根目录，导致相对路径解析到了错误位置。

排查步骤：

1. 重新运行 mvn -B -pl examples/first-java-program -am clean test，确认编译成功。
2. 确认存在 examples/first-java-program/target/classes。
3. 确认运行命令使用完整类名 io.github.javamastery.examples.HelloJava。
4. 确认你在仓库根目录执行 java -cp examples/first-java-program/target/classes io.github.javamastery.examples.HelloJava。

错误二：只写了类名，没有写包名

错误命令示例：

java -cp examples/first-java-program/target/classes HelloJava

如果源文件顶部声明了：

package io.github.javamastery.examples;

运行时就必须使用包名加类名：

java -cp examples/first-java-program/target/classes io.github.javamastery.examples.HelloJava

错误三：没有 main 方法

常见报错：

Error: Main method not found in class ...

请检查入口方法是否严格写成：

public static void main(String[] args)

大小写、返回值、static、参数类型都很重要。Main、main()、main(String arg) 都不是这个标准入口签名。

8. 最佳实践及边界

• 初学时建议先用 Maven 命令编译，再用 java 命令运行，这能帮助你分清“编译”和“运行”是两件事。
• 类名使用大驼峰命名，例如 HelloJava、OrderService。
• 方法名使用小驼峰命名，例如 greeting、calculateTotal。
• 对外可运行的 Java 应用通常需要一个清晰的 main 入口；但 Web 服务、测试、插件等程序可能由框架或工具负责启动，不一定需要你手写 main。
• System.out.println 适合入门示例和临时观察输出；真实工程中通常会使用日志框架记录运行信息。

本章示例故意保持很小：它不是为了展示复杂架构，而是为了验证 Java 21、Maven、编译产物和 classpath 这一条基础链路。

9. 分级练习

基础

修改 greeting() 的返回值，让程序输出你的名字，例如：

Hello, Ada!

修改后重新运行测试和程序。思考：为什么测试可能会失败？你需要同步更新哪些期望值？

进阶

新增一个方法：

public static String greeting(String name)

让它根据传入的名字返回问候语。然后保留原来的 greeting() 方法，让它继续返回 Hello, Java 21!。

目标是理解：一个类中可以有多个方法，方法可以通过参数接收外部输入。

挑战

让 main 方法读取命令行参数：

• 如果用户传入名字，输出 Hello, <name>!。
• 如果没有传入名字，输出 Hello, Java 21!。

提示：main(String[] args) 中的 args 就是命令行参数数组。完成后，尝试用不同参数运行程序，并补充对应测试。

10. 面试与复习题

1. Java 中 class 的作用是什么？为什么代码通常要放在类里？
2. 方法由哪些部分组成？public static String greeting() 分别表示什么？
3. public static void main(String[] args) 为什么被称为程序入口？
4. 源代码 .java 文件和编译后的 .class 文件有什么区别？
5. classpath 的作用是什么？为什么 classpath 错了会导致 Java 找不到类？
6. 如果类声明了 package io.github.javamastery.examples;，运行时为什么不能只写 HelloJava？
7. System.out.println(greeting()) 这行代码先执行哪一部分？为什么？
8. 在真实项目中，什么时候适合使用 main 方法？什么时候可能由框架负责启动？

11. 本章总结

本章完成了第一个可验证的 Java 21 程序。你已经看到：

• class 用来组织 Java 代码。
• method 表示类中的一段可调用行为。
• main 是普通 Java 应用最常见的启动入口。
• Maven 可以帮助我们编译代码并运行测试。
• java -cp 运行程序时，classpath 和完整类名必须匹配编译后的包结构。

如果你能独立运行测试、启动程序，并解释 Hello, Java 21! 从哪里来，就已经掌握了继续学习 Java 的第一块地基。

12. 下一步

继续学习：开发环境与 IntelliJ IDEA。

进入下一章前，你也可以先完成本章三个练习，尤其是挑战题。它会让你第一次接触 main(String[] args) 中的 args，为后续理解输入、参数和程序状态打基础。