Java 程序的基本结构

在编写第一个 Java 程序之前，你需要了解 Java 程序的基本结构。理解程序结构有助于你更好地组织代码，编写出清晰、规范的 Java 程序。

类文件结构

完整的 Java 程序结构

一个典型的 Java 源文件（.java）包含以下部分：

// 1. 包声明（可选）
package com.example;

// 2. 导入语句（可选）
import java.util.Scanner;
import java.util.*;

// 3. 类定义（必需）
public class HelloWorld {
    
    // 4. 主方法（程序入口）
    public static void main(String[] args) {
        // 5. 程序代码
        System.out.println("Hello, World!");
    }
    
    // 6. 其他方法（可选）
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello!");
    }
}

各部分详解

1. 包声明（package）

作用：组织和管理类，避免类名冲突

package com.example.hello;

public class HelloWorld {
    // ...
}

规则：

• 必须是文件的第一行有效代码（注释除外）
• 一个文件只能有一个包声明
• 包名通常使用小写字母，用点分隔
• 包名通常对应目录结构

命名规范：

• 使用反向域名：com.example.project
• 全小写
• 多个单词用点分隔

2. 导入语句（import）

作用：引入其他包的类，简化类名使用

// 导入单个类
import java.util.Scanner;

// 导入整个包（不推荐，可能造成命名冲突）
import java.util.*;

// 使用完全限定名（不导入）
java.util.Scanner scanner = new java.util.Scanner(System.in);

规则：

• 在包声明之后，类定义之前
• 可以有多个 import 语句
• 按字母顺序排列（可选，但推荐）

常用导入：

import java.util.Scanner;        // 输入
import java.util.ArrayList;      // 列表
import java.util.HashMap;        // 映射
import java.io.File;             // 文件
import java.io.IOException;      // 异常

3. 类定义（class）

作用：定义类的结构和行为

// 公共类（public class）
public class HelloWorld {
    // 类内容
}

// 普通类
class Helper {
    // 类内容
}

规则：

• 一个文件最多只能有一个 public 类
• public 类的名称必须与文件名相同
• 类名使用大驼峰命名（PascalCase）

类修饰符：

• public：公共类，可以被其他包访问
• abstract：抽象类，不能实例化
• final：最终类，不能被继承
• 无修饰符：包私有，只能在同一包内访问

4. 主方法（main）

作用：程序的入口点，JVM 从这里开始执行

public static void main(String[] args) {
    // 程序代码
}

方法签名说明：

• public：公共方法，可以被 JVM 调用
• static：静态方法，属于类而不是实例
• void：无返回值
• main：方法名，固定
• String[] args：命令行参数数组

命令行参数示例：

public class ArgsExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("参数个数：" + args.length);
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.println("参数 " + i + ": " + args[i]);
        }
    }
}

运行：

java ArgsExample hello world
# 输出：
# 参数个数：2
# 参数 0: hello
# 参数 1: world

注释与代码风格

注释类型

1. 单行注释

// 这是单行注释
int x = 10; // 行尾注释

2. 多行注释

/*
 * 这是多行注释
 * 可以写多行
 * 用于较长的说明
 */

3. 文档注释（Javadoc）

/**
 * 这是文档注释
 * 用于生成 API 文档
 * 
 * @param name 用户名
 * @return 问候语
 */
public String greet(String name) {
    return "Hello, " + name;
}

代码风格规范

1. 命名规范

类名：大驼峰命名（PascalCase）

public class StudentManager { }
public class UserService { }

方法名和变量名：小驼峰命名（camelCase）

public void getUserName() { }
int studentCount = 10;

常量：全大写下划线分隔（UPPER_SNAKE_CASE）

public static final int MAX_SIZE = 100;
public static final String DEFAULT_NAME = "Unknown";

包名：全小写，点分隔

package com.example.project;

2. 缩进和空格

// 推荐：使用 4 个空格缩进
public class Example {
    public void method() {
        if (condition) {
            // 代码
        }
    }
}

3. 大括号风格

推荐风格：左大括号不换行

public class Example {
    public void method() {
        if (condition) {
            // 代码
        }
    }
}

4. 代码组织

public class Student {
    // 1. 常量
    private static final int MAX_AGE = 100;
    
    // 2. 字段（属性）
    private String name;
    private int age;
    
    // 3. 构造方法
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    // 4. 方法
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    // 5. 内部类（如果有）
    private class Helper { }
}

方法与语句块

方法定义

语法：

[访问修饰符] [static] [final] 返回类型 方法名(参数列表) {
    // 方法体
}

示例：

// 无参数无返回值
public void sayHello() {
    System.out.println("Hello!");
}

// 有参数有返回值
public int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 静态方法
public static void printMessage(String message) {
    System.out.println(message);
}

语句块

代码块：用大括号 {} 包围的代码

public class Example {
    // 类级别代码块
    {
        System.out.println("实例初始化块");
    }
    
    // 静态代码块
    static {
        System.out.println("静态初始化块");
    }
    
    public void method() {
        // 方法代码块
        {
            int x = 10;
            System.out.println(x);
        }
        // x 在这里不可访问
    }
}

作用域：

• 代码块内定义的变量只在块内有效
• 外层代码块可以访问内层变量
• 内层代码块不能访问外层同名变量

编译与运行关系

编译过程

Java 源代码 (.java)
    ↓ javac 编译
字节码 (.class)
    ↓ JVM 执行
运行结果

文件结构示例

project/
├── src/
│   └── com/
│       └── example/
│           └── HelloWorld.java
└── out/
    └── com/
        └── example/
            └── HelloWorld.class

编译命令

# 编译单个文件
javac HelloWorld.java

# 编译带包的文件
javac com/example/HelloWorld.java

# 编译多个文件
javac *.java

# 指定输出目录
javac -d out src/**/*.java

运行命令

# 运行类（无包）
java HelloWorld

# 运行带包的类
java com.example.HelloWorld

# 传递参数
java HelloWorld arg1 arg2

# 指定类路径
java -cp .:lib/* com.example.HelloWorld

类路径（classpath）

作用：告诉 JVM 在哪里查找类文件

# 设置类路径
java -cp /path/to/classes com.example.HelloWorld

# 多个路径（Windows 用分号，Linux/macOS 用冒号）
java -cp .:lib/*:out com.example.HelloWorld

# 使用环境变量
export CLASSPATH=.:lib/*
java com.example.HelloWorld

完整示例

示例 1：简单程序

public class SimpleExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("这是一个简单的 Java 程序");
    }
}

示例 2：带包和导入的程序

package com.example;

import java.util.Scanner;

public class InputExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入你的名字：");
        String name = scanner.nextLine();
        System.out.println("你好，" + name + "！");
        scanner.close();
    }
}

示例 3：多类文件程序

文件 1：Student.java

Student.java

package com.example;

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public void introduce() {
        System.out.println("我是 " + name + "，今年 " + age + " 岁");
    }
}

文件 2：Main.java

Main.java

package com.example;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("张三", 20);
        student.introduce();
    }
}

小结

Java 程序的基本结构：

• 包声明：组织类，避免冲突
• 导入语句：引入其他包的类
• 类定义：定义类的结构和行为
• 主方法：程序入口点
• 注释：单行、多行、文档注释
• 代码风格：命名规范、缩进、组织

关键要点：

• 一个文件最多一个 public 类
• public 类名必须与文件名相同
• main 方法是程序入口
• 包名对应目录结构
• 遵循代码风格规范

理解了 Java 程序的基本结构，你就能编写规范的 Java 代码。在下一章，我们将编写第一个 Java 程序。