Java——环境变量的配置

理解环境变量

以Windows 7为操作系统载体来讲解Java。而在开发Java程序之前，通常需要先在Windows操作系统中配置好有关Java的系统环境变量（Environment Variable）。

在介绍环境变量的含义之前，我们先举一个形象的例子，给读者一个感性的认识。比如我们喊一句：“张三，你妈妈喊你回家吃饭！”可是“张三”为何人？他在哪里呢？对于我们人来说，认不认识“张三”都能给出一定的响应，如认识他，可能就会给他带个话；而不认识他，也可能帮忙吆喝一声“张三，快点回家吧！”

然而，对于操作系统来说，假设“张三”代表的是一条命令，它不认识“张三”是谁，也不知道“它”来自何处，它会“毫无情趣”的说，我“不认识“张三”： “not recognized as aninternal or external command，然后拒绝继续服务。

为了让操作系统“认识”张三，我们必须给操作系统有关张三的精确信息，如“XXX省YYY县ZZZ乡QQQ村张三”，但其他的问题又来了，如果“张三”所代表的命令是用户经常用到的，每次使用“张三”，用户都在终端敲入“XXX省YYY县ZZZ乡QQQ村张三”，这是非常繁琐的，能不能有简略的办法呢？聪明的系统设计人员想出了一个简易的策略——环境变量。把“XXX省YYY县ZZZ乡QQQ村”设置为常见的“环境”，当用户在终端仅仅敲入“张三”时，系统自动检测环境变量集合里有没有“张三这个人，如果在”“XXX省YYY县ZZZ乡QQQ村”找到了，就自动替换为一个精确的地址“XXX省YYY县ZZZ乡QQQ村张三”，然后继续为用户服务。如果整个环境变量集合里都没有“张三”，那么再拒绝服务，如下图所示。

操作系统里没有上/下行政级别的概念，但却有父/子文件夹的概念，二者有“曲艺同工”之处。对“XXX省YYY县ZZZ乡QQQ村”这条定位“路径”，操作可以用“/”来区分不同级别文件夹，即：”“XXX省/YYY县/ZZZ乡/QQQ村””，而“张三”就像这个文件夹下的命令文件。

下面给出环境变量的正式定义。

环境变量是指在操作系统指定的运行环境中的一组参数，它包含一个或多个应用程序使用的信息。环境变量一般是多值的，即一个环境变量可以有多个值，各个值之间以英文状态下的分号“;”（即半角的分号）分隔开来。

对于Windows等操作系统来说，一般都有一个系统级的环境变量Path（路径）。当用户要求操作系统运行一个应用程序，却没有指定应用程序的完整路径时，操作系统首先会在当前路径下寻找该应用程序，如果找不到，便会到环境变量路径“Path”指定的路径下寻找。若找到该应用程序则执行它，否则会给出错误提示。用户可以通过设置环境变量来指定自己想要运行的程序的所在位置。

例如，编译Java程序需要用到javac命令，运行Java程序需要java命令。而这两个命令并不是Windows系统自带的命令，所以用户需要通过设置环境变量（JDK的安装位置）来指定这两个命令的位置。设置完成后就可以在任意目录下使用这两个命令了，而无需每次都要输入这两个命令的所在的精确全路径（如C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_05）。javac和java等命令都放在JDK安装目录的bin目录下。基于类似于环境变量“Path”相同的理由，我们需要掌握JDK中最重要的3个环境变量，下面一一给予介绍。

配置JDK中的3个环境变量

对于环境变量中相关变量的深刻理解极为重要，特别是ClassPath，在日后的Java学习开发过程中会发现，很多问题的出现都与ClassPath环境变量有关。在学习如何配置这些环境变量之前，很有必要深刻理解下面3个环境变量代表的含义。

⑴ JAVA_HOME：顾名思义，”JAVA的家“——该变量是指安装Java的JDK路径，它告知操作系统在哪里可以找到JDK。

⑵ Path：前文已经有所介绍。该变量是告诉操作系统可执行文件的搜索路径，即可以在哪些路径下找到要执行的可执行文件，请注意它仅对可执行文件有效。当运行一个可执行文件时，用户仅仅给出该文件名，操作系统首先会在当前目录下搜索该文件，若找到则运行它，若找不到该文件，则根据Path变量所设置的路径，逐条到Path目录中搜索该可执行文件。

⑶ ClassPath：该变量是用来告诉Java解释器（即java命令）在哪些目录下可找到所需要执行的class文件（即javac编译生成的字节码文件）。

JAVA_HOME的配置

下面我们详细说明Java的环境变量配置流程。

⑴ 在桌面中右击【我的电脑】，在弹出的快捷菜单中选择【属性】选项，

⑵ 在弹出的界面左上方，选择【高级系统设置】选项，如下图所示。

⑶ 单击【高级系统设置】选项后弹出【系统属性】对话框，然后单击【高级】->【环境变量】，如下图所示。

⑷ 在【环境变量】对话框中，单击【系统变量】下的【新建】按钮，显示如下图所示。

⑸ 在【编辑系统变量】对话框中输入，变量名为：“JAVA_HOME”，变量值为：C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_05。特别需要读者注意的是，这个路径的具体值是根据读者安装JDK的路径而定，读者把Java安装在哪里，就把对应的安装路径放置于环境变量之内，不可拘泥于本书演示的这个路径值。然后，单击【确定】按钮，如下图所示。

注意
假设JDK安装在“C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_05”，在设置完毕对应的环境变量JAVA_HOME后，以后再要用到这个变量时，需用两个%将其包括起来。如要设置另外一个环境变量值为“C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_05\bin”,那么我们可以简单的用“%JAVA_HOME%\bin”代替即可。

2. Path的配置

. ⑴ 选中系统环境变量中的Path，单击【编辑】按钮，如下图所示。

⑵ 在弹出的【编辑系统变量】对话框的【变量值】文本框中，在文本框的末尾添加：“;%JAVA_HOME%\bin”，特别注意不要忘了前面的分号“;”，然后单击【确定】按钮，返回【系统属性】对话框，如下图所示。这里的%JAVA_HOME%就是指代前面设置的“C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_05”，这里主要是为了方便起见，避免每次引用这个路径都输入很长的字符串。如果不怕麻烦，“;%JAVA_HOME%\bin”完全可以用全路径“;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_05\bin”代替之。这个路径务必设置正确，因为诸如Java语言的编译命令javac和解释命令java等都是在这个路径下，设置失败，这些命令将无法找到。注意：Path路径都是系统路径，配置的过程中要小心，以防无意删掉，最好先备份到文档中。

注意
当Path有多个变量值时，一定要用半角（即英文输入法）下的“;”将多个变量值区分开。初学者很容易犯错的地方:（1）忘记在上一个Path路径值前面添加分号“;”（2）没有切换至英文输入法，误输入中文的分号“；”。英文分号是1个字节大小，而中文的分号是2个字节大小。

⑶ 在【系统属性】对话框中单击【确定】按钮，完成环境变量的设置，如下图所示。

请注意，检测环境变量是否配置成功，在命令行模式下，在任意目录下用javac命令来检验，如果能输出javac的用法提示，则说明配置成功，如下图所示。

进入命令行模式的方法是，单击Windows 7的【开始】菜单，在搜索框中输入CMD命令，然后回车即可。

3. ClassPath的指定
. ClassPath的设定对初学者来说，有一定的难度，容易配错。如果说JAVA_HOME指定的是java命令的运行路径的话，那么ClassPath指定的就是java加载类的路径，只有类在ClassPath中，java命令才能找到它，并解释它。
在Java中可以使用“set classpath”命令指定Java类的执行路径。下面通过一个例子来了解一下classpath的作用，假设这里的“Hello.class”类位于“C:\”目录下。

在“D:\”目录下的命令行窗口执行下面的指令。

之后在“D:\”目录下执行“java Hello”命令，如下图所示。

从上图所示的输出结果可以发现，虽然在“D:\”目录中并没有“Hello.class”文件，但是也可以用“java Hello”执行“Hello.class”文件。之所以会有这种结果，就是因为在“D:\”目录中使用了“set classpath”命令，它把类的查找路径指向了“C:\”目录，在运行java时，会从ClassPath 中查找这个Hello类文件，而ClassPath 中包括了“C:\”，所以运行成功。

注意
在设置classpath时，最好将classpath指向当前目录，即所有的class文件都从当前文件夹中开始查找：“set classpath=.”。在命令行输入命令时，不包括上面的引号“ ”。在Windows及Linux等操作系统下，一个点“.”代表当前目录，两个点“…”代表上一级目录。

但是这样的操作行命令操作模式，实际上又会造成一种局限：每一次启动命令行窗口所设置的ClassPath都只是针对于当前命令行窗口有效。一旦重新开启命令行窗口，或系统重启，命令行临时设置的ClassPath中变量值都丢失了。如果想“一劳永逸”，最好的办法还是将ClassPath设置为环境变量。

⑴ 参照JAVA_HOME的配置，在【环境变量】对话框中，单击【系统变量】下的【新建】按钮，如下图所示。新建一个环境变量，变量名为：CLASSPATH，变量值为：.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar。注意不要忽略了前面的 “.” ，这里的小点“.”代表的是当前路径，既然是路径，自然也需要用分号“;”隔开。JDK的库所在包即tools.jar，所以也要设置进ClassPath中。

注意
Windows系统环境下，一般只要设置好JAVA_HOME就可以正常运行Java程序。默认的ClassPath是当前路径（即一个点 “.”）。有些第三方的开发包，需要使用到环境变量ClassPath，只有这样才能够使用JDK的各种工具。Windows下不区分大小写，ClassPath和CLASSPATH是等同的，可根据习惯自己选择大小写

⑵ 在按照步骤⑴设置后，如果在Java类（即.class）文件所存储的当前路径下，那么用“java+类名”方式解释执行用户类文件，这是没有问题的。但是如果用户更换了路径，现在的“当前路径”里没有在.class文件，那么“java”就无法找到这个类文件。

这时，即使在命令行下给出.class文件所在的全路径，java依然会出错，这会让初学者很困惑。下面具体说明，假设Java文件Hello.java存在在“D:\src\chap01\”路径下，由于JAVA_HOME和Path环境变量正确，用户可以正确编译、运行，使用javac和java命令无误，如下图所示。

但是如果用户切换了路径，比如使用“cd”命令切换至“D:\src\”，再次用java运行Hello类文件，就会得到错误信息：“Error: Could not find orload main class TestJava2_1”，如下图所示。这是因为Java在ClassPath里找不到Hello.class，因为现在的这个当前路径（也就是那个“.”代表的含义）已经变更为“D:\src\”，而“D:\src\”路径下确实没有Hello.class这个文件。

⑶ 最后，参照环境变量Path的配置，将环境变量CLASSPATH添加到Path的最后，如下图所示。CLASSPATH是环境变量，在另外一个地方作为变量使用时，要用两个%将该变量前后包括起来。

如果用户原来的命令行终端窗口一直开启着，则需要关闭再重启命令行窗口，这是因为需要重新更新命令行窗口的环境变量。之后，就可以在任意路径下执行用户自己的类文件，如下图所示。

编写Hello.java程序

将上面的程序保存为“Hello.java”文件。行号是为了让程序便于被读者（或程序员）理解而人为添加的，真正Java源代码是不需要这些行号的。在命令行中输入“javac Hello.java”，没有错误后输入“java Hello”。运行结果如下图所示，显示“Hello World!”。

Java程序运行的流程可用如右图来说明：所有的Java源代码（以.java为扩展名），通过Java编译器javac （javac命令中字母c来自于compiler的首字母）编译成字节码，也就是以.class为扩展名的文件。然后利用命令java将对应的字节码通过Java虚拟机（JVM）解释为特定操作系统（如Windows、Linux等）能理解的机器码，最终Java程序得以执行。

这里需要注意的是，此处的java命令在Windows操作系统下，不区分大小写，诸如java 和JavA都是等同的。而在Linux等类UNIX系统下，由于区分大小写，javac和java命令等的所有命令字符都必须小写。
下面我们来解读一下这个Java小程序，对Java程序有个初步的认知。

第1行。public 是一个关键字，用于声明类的权限，表明这是一个公有类（class），其他任何类都可以直接访问它。class 也是Java的一个关键字，用于类的声明，其后紧跟的就是类名，这里的类名称是Hello。

第2行和第9行。这一对大括号{}标明了类的区域，在这个区域内的所有内容都是类的一部分。

第3行和第6行。这两行为注释行，可以提高程序的可读性。注释部分不会被执行。这种注释属于单行注释，要求以双斜线//开头，后面的部分均为注释。

第4行。这是一个main方法，它是整个Java程序的入口，所有的程序都是从public static voidmain(String args[])开始运行的，该行的代码格式是固定的。String args[]不能漏掉，如果漏掉，在一些编辑器中，如Eclipse，该类不能被识别执行。另外String args[]也可以写成String [] args，String为参数类型，表示为字符串型，args是arguments(参数)的缩写。public 和static都是Java的关键词，它们一起表明main是公有的静态方法。void也是Java的关键词，表明该方法没有返回值。

第5行和第8行是main方法的开始和结束标志，它们声明了该方法的区域，在{}之内的语句都属于main方法。

第7行System.out.println是Java内部的一条输出语句。引号内部的内容"Hello World !"会在控制台中打印出来。

探秘Java虚拟机（JVM）

我们看到Java编译器——javac仅仅将源代码编译成.class文件，然后通过命令java将.class文件送往Java虚拟机（JVM），变成最终可执行的程序。下面我们就Java虚拟机的机制进行简单的讨论。

Java中的虚拟机的概念，可以看作是在机器和编译程序之间加入了一层抽象的虚拟机器。这台虚拟的机器在任何平台上都提供给编译程序一个共同的接口。编译程序只需要面向虚拟机，生成虚拟机能够理解的代码，然后由解释器来将虚拟机代码转换为特定系统的机器码执行。在Java中，这种供虚拟机理解的代码叫做字节码（ByteCode），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机却是相同的。

Java程序得以执行的环境称之为Java运行时环境（Java Runtime Environment, 简称JRE），它由Java的虚拟机JVM和Java 的API构成。一个Java程序若想运行在Java虚拟机之中，源代码的语句需由Java编译器编译成字节码。字节码本质上是一种标准化的可移植的二进制格式。该格式以Java类文件（.class）的形式存在。一个Java程序可有多个不同的.class文件构成。在早期发布大型的Java程序，通常把多个.class文件打包成一个发布文件.jar，其扩展名来自于“java archive”（java 归档文件）的简写。

Java虚拟机在执行.class或jar文件时，使用到“即时编译器”（JIT compiler，just-in-timecompiler）。“即时编译器”是一个把Java的字节码（包括需要被解释的指令的程序）转换成可以直接发送给处理器（processor）指令的程序。本质上，“即时编译器”是Java程序的第二个编译器，它能把通用的字节码编译成特定系统的机器指令代码。但是这里的二次编译，对用户来说基本上是“透明的”—即它存在但用户无需感知。
值得一提的是，另外一种网络编程常见语言—Python，也可以通过jpython（Python的纯java实现版本）编译后，同样也生成Java编译生成一样的字节码，从而也大大提供了该类程序的可移植性。

认识Java程序的框架