前言

　　學習java的第一步就要搭建java的學習環境，首先是要安裝JDK，JDK安裝好之後，還需要在電腦上配置"JAVA_HOME”、"path”、"classpath"這三個環境變量才能夠把java的開發環境搭建好。在沒安裝過jdk的環境下，path環境變量是系統變量，本來存在的，而JAVA_HOME和classpath是不存在的。

一、配置JAVA_HOME變量

　　操作步驟(win7系統)：計算機→右鍵“屬性”→高級系統設置→高級→環境變量，如下圖所示：

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_系統變量

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_系統變量_02

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_java_03

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_java_04

新建】”，彈出一個新建系統變量對話框，首先在變量名寫上JAVA_HOME，顧名思義，JAVA_HOME的含義就是JDK的安裝路徑，，然後在變量值寫JDK的安裝路徑，如這裏設置的變量值是"D:\Program Files (x86)\Java\jdk1.7.0"，設置好變量值之後，點擊【確定】按鈕，JAVA_HOME環境變量就設置完成，如下圖所示：系統變量中多了一個"JAVA_HOME"變量

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_系統變量_05

二、配置path環境變量

操作步驟(win7系統)：計算機→右鍵“屬性”→高級系統設置→高級→環境變量

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_java_06

　　找到系統變量中的Path變量，點擊【編輯】按鈕，彈出編輯系統變量的對話框，可以看到，Path變量中設置有很多的目錄，每個目錄之間使用;(分號)隔開,將%JAVA_HOME%\bin;添加到Path變量的變量值中，點擊【確定】按鈕，Path環境變量的就設置完成了，如下圖所示：

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_JAVA_07

三、配置ClassPath變量

　　設置Classpath的目的，在於告訴Java執行環境，在哪些目錄下可以找到您所要執行的Java程序(.class文件)，關於這個ClassPath變量，其實可以不用配置了，在網上經常看到Classpath=.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\toos.jar，但學習java這麼久發現，不配置ClassPath也不影響java項目的開發和運行的。

四、JAVA_HOME變量、Path變量、ClassPath變量的説明

　　4.1. 設置JAVA_HOME變量的目的

　　一、為了方便引用，比如，JDK安裝在D:\Program Files (x86)\Java\jdk1.7.0目錄裏，則設置JAVA_HOME為該目錄路徑, 那麼以後要使用這個路徑的時候, 只需輸入%JAVA_HOME%即可, 避免每次引用都輸入很長的路徑串;
　　二、歸一原則, 當JDK路徑被迫改變的時候, 僅需更改JAVA_HOME的變量值即可。
　　三、第三方軟件會引用約定好的JAVA_HOME變量, 典型的就是tomcat服務器，如果不配置JAVA_HOME變量，那麼tomcat服務器根本運行不起來

　　4.2. Path變量(重點説明)

　　操作系統用path的路徑來找可執行程序(.exe程序)，在windows下當我們敲任何一個命令時，實際上就是在執行一個可執行文件，如輸入notepad命令就可以打開一個記事本

　　

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_java_08

實際上是執行了c:\Windows下的notepad.exe這個可執行文件，和用鼠標雙擊notepad.exe後能夠打開一個記事本的效果是一樣的

　　

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　　當在命令窗口敲一個命令時，系統就會去自動尋找這個命令對應的可執行文件(.exe)，如果這個文件不存在，就當然無法執行這個命令了。這個可執行文件的根目錄必須設置在path環境變量中。

　　4.3.在命令窗口顯示path設置的環境變量

　　直接輸入“echo %path%”命令就可以顯示設置的path環境變量的所有根目錄了，只要是根目錄裏面存在相應的.exe文件，敲入命令時就能執行這個相應的.exe文件。

　　

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_java_10

　　因為notepad.exe所在的Windows目錄已經添加到了Path環境變量中了，這就解釋了為什麼輸入命令notepad就可以打開一個記事本，所以前面配置java開發環境時，將%JAVA_HOME%\bin添加到Path變量中的目的就是希望可以在命令行窗口下使用javac和java這兩個命令來執行javac.exe和java.exe這兩個可執行程序。

4.4.Classpath變量説明

　　使用javac命令編譯.java文件時，如果需要其他的類，也是通過classpath去找的，

　　使用java命令執行.class文件時，執行的.class文件是通過classpath去找的。

　　classpath表示的是要查找的類所在的路徑。

五、用户變量和系統變量的區別

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 　　從上面的圖中可以看到，環境變量中有兩種變量，一種是用户變量，另一種是系統變量，那麼這兩種變量有什麼區別呢？用户變量，顧名思義，是針對某一個特定的用户的，只對特定的用户有效，而系統變量，則對任何用户都有效。下面以配置Maven的開發環境來進行具體説明用户變量和系統變量的區別

添加MAVEN_HOME用户變量

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　　點擊用户變量的【新建】按鈕，彈出新建用户變量對話框，輸入要新建的變量名和變量值，點擊【確定】按鈕，新的用户變量就創建好了，如下圖所示：

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添加Path用户變量

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　　這裏是在當前登錄系統的gacl用户的用户變量裏面添加了2個新的用户變量：MAVEN_HOME用户變量和Path用户變量，MAVEN_HOME變量和Path變量只對gacl用户有效，使用別的用户登錄是無效的。

　　現在可以看到了，環境變量中存在了2個Path變量，一個是用户變量Path，一個是系統變量Path，

檢查系統變量JAVA_HOME是否指向實際安裝路徑_系統變量_15

　　那麼當需要使用Path變量的值時，到底使用哪一個Path呢，怎麼區分這兩個Path呢？當需要使用Path環境變量時，操作,系統的做法是把用户自己創建的Path用户變量的值和path系統變量的值疊加在一起來使用，或者可以理解成操作系統會把Path用户變量的值加入到Path系統變量中，然後使用的時候使用的是系統變量的Path。

　　沒有添加用户變量Path前，Path變量的值就是系統變量Path裏面設置的值，如下圖所示：

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　　添加用户變量Path後，Path變量的值=系統變量Path裏面設置的值+用户變量Path中設置的值，如下圖所示：

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　　在Windows下，環境變量不區分大小寫，所以path變量名不區分大小寫。

 Java整個編譯以及運行的過程相當繁瑣，本文通過一個簡單的程序來簡單的説明整個流程。       

          如下圖，Java程序從源文件創建到程序運行要經過兩大步驟：1、源文件由編譯器編譯成字節碼（ByteCode）  2、字節碼由java虛擬機解釋運行。因為java程序既要編譯同時也要經過JVM的解釋運行，所以説Java被稱為半解釋語言（ "semi-interpreted" language）。


圖1   java程序編譯運行過程

 

 下面通過以下這個java程序，來説明java程序從編譯到最後運行的整個流程。代碼如下：

1. //MainApp.java  
2. public class MainApp {  
3. public static void main(String[] args) {  
4. new Animal("Puppy");  
5.         animal.printName();  
6.     }  
7. }  
8. //Animal.java  
9. public class Animal {  
10. public String name;  
11. public Animal(String name) {  
12. this.name = name;  
13.     }  
14. public void printName() {  
15. "Animal ["+name+"]");  
16.     }  
17. }

 

        第一步(編譯): 創建完源文件之後，程序會先被編譯為.class文件。Java編譯一個類時，如果這個類所依賴的類還沒有被編譯，編譯器就會先編譯這個被依賴的類，然後引用，否則直接引用，這個有點象make。如果java編譯器在指定目錄下找不到該類所其依賴的類的.class文件或者.java源文件的話，編譯器話報“cant find symbol”的錯誤。

        編譯後的字節碼文件格式主要分為兩部分：常量池和方法字節碼。常量池記錄的是代碼出現過的所有token(類名，成員變量名等等)以及符號引用（方法引用，成員變量引用等等）；方法字節碼放的是類中各個方法的字節碼。下面是MainApp.class通過反彙編的結果，我們可以清楚看到.class文件的結構：


 第二步（運行）：java類運行的過程大概可分為兩個過程：1、類的加載  2、類的執行。需要説明的是：JVM主要在程序第一次主動使用類的時候，才會去加載該類。也就是説，JVM並不是在一開始就把一個程序就所有的類都加載到內存中，而是到不得不用的時候才把它加載進來，而且只加載一次。

        下面是程序運行的詳細步驟：

  1. 在編譯好java程序得到MainApp.class文件後，在命令行上敲java AppMain。系統就會啓動一個jvm進程，jvm進程從classpath路徑中找到一個名為AppMain.class的二進制文件，將MainApp的類信息加載到運行時數據區的方法區內，這個過程叫做MainApp類的加載。
  2. 然後JVM找到AppMain的主函數入口，開始執行main函數。
  3. main函數的第一條命令是Animal  animal = new Animal("Puppy");就是讓JVM創建一個Animal對象，但是這時候方法區中沒有Animal類的信息，所以JVM馬上加載Animal類，把Animal類的類型信息放到方法區中。
  4. 加載完Animal類之後，Java虛擬機做的第一件事情就是在堆區中為一個新的Animal實例分配內存, 然後調用構造函數初始化Animal實例，這個Animal實例持有着指向方法區的Animal類的類型信息（其中包含有方法表，java動態綁定的底層實現）的引用。
  5. 當使用animal.printName()的時候，JVM根據animal引用找到Animal對象，然後根據Animal對象持有的引用定位到方法區中Animal類的類型信息的方法表，獲得printName()函數的字節碼的地址。
  6. 開始運行printName()函數。



特別説明：java類中所有public和protected的實例方法都採用動態綁定機制，所有私有方法、靜態方法、構造器及初始化方法<clinit>都是採用靜態綁定機制。而使用動態綁定機制的時候會用到方法表，靜態綁定時並不會用到。本文只是講述java程序運行的大概過程，所以並沒有細加區分。本文的所述的流程非常粗糙，想深入瞭解的讀者請查閲其他資料。存在謬誤的地方，請多指正。