值得写一写的javac

很多书籍和网络教程关于Java编程环境搭建的内容，一般都言简意赅，赘述如下：

1、安装JDK and JRE，然后设置环境变量

2、新建"JAVA_HOME”变量，设置为JDK的安装路径

3、新建"CLASSPATH”变量，设置为"%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;."

4、修改"Path”变量，补充"%JAVA_HOME%\bin”

5、编写一段程序，然后javac&java，Hello World

 

确实，搞定"Hello World”是一件挺简单的事，如果使用某些IDE甚至连上述步骤都可以略掉，javac和java他俩点了回名就被扔到了墙角。当然这无可厚非，强大的IDE让我们的编码工作变得单纯了许多。然而，他们果真不值一提么？

 

先想想下面这个小场景，如果刚刚读完场景你就完全明白怎么回事，请略过本文，很抱歉浪费了你看上文的时间；如果你确实还有些含糊，那不妨花上几分钟一起研究下。

 

场景描述：com.idearye.main.MyMain.java和com.idearye.friend.MyFriend.java两个文件，MyMain类import了MyFriend类，并在main方法中创建一个MyFriend对象，异常简单的场景。如果使用IDE，工程中创建两个包两个文件，然后build完事。但，如果不使用IDE，你是否还能正确的应用javac和java编译及运行这个程序？如果稍微再搞复杂一些，MyFriend类又import了另一个类com.idearye.enemy.MyEnemy，三个文件分处在三个包中，对你是否依然简单？

MyMain.java和MyFriend.java源代码如下：

package com.idearye.main;  
import com.idearye.friend.*;  
public class MyMain{  
public static void main(String[] args){  
    MyFriend myFriend = new MyFriend();  
    }  
}  
  
package com.idearye.friend;  
public class MyFriend{  
    public MyFriend(){  
    }  
}

package是Java引入的非常漂亮的组织结构理念，合理的打包能让应用程序各模块得到有序的维护，因此在有点规模有点心思的程序中，基本不会出现所有文件都在同一目录的情况。

我的尝试
第一步，直接在main目录中编译的后果是：

>> javac MyMain.java  
>> MyMain.java:3: package com.idearye.friend does not exist  
>> import com.idearye.friend.*;  
>> ^  
>> MyMain.java:7: cannot find symbol  
>> symbol  : class MyFriend  
>> location: class com.idearye.main.MyMain  
>>         MyFriend myFriend = new MyFriend();  
>>         ^  
>> MyMain.java:7: cannot find symbol  
>> symbol  : class MyFriend  
>> location: class com.idearye.main.MyMain  
>>         MyFriend myFriend = new MyFriend();  
                                ^  
>> 3 errors  

第二步，提示MyMain找不到com.idearye.friend.MyFriend类，如果我预先编译一下MyFriend类呢？并将MyFriend.class文件拷贝到main目录中，这下你总该能找到了吧？

>> cd friend  
>> javac MyFriend.java    
>> 这步没有任何错误，将生成的class文件拷贝到main目录中  
>> javac MyMain.java  
>> MyMain.java:3: package com.idearye.friend does not exist  
>> import com.idearye.friend.*;  
>> ^  
>> MyMain.java:7: cannot find symbol  
>> symbol  : class MyFriend  
>> location: class com.idearye.main.MyMain  
>>         MyFriend myFriend = new MyFriend();  
>>         ^  
>> MyMain.java:7: cannot find symbol  
>> symbol  : class MyFriend  
>> location: class com.idearye.main.MyMain  
>>         MyFriend myFriend = new MyFriend();  
                                ^  
>> 3 errors

嘿，当前路径下明明有class文件，而且系统的CLASSPATH环境变量中也有"."代表当前路径啊，编译器怎么还提示这个错误呢？

 

第三步，先不说原因，我们这样试试先，仍然回到main目录中

>> cd main  
>> javac -sourcepath "D:\00_code\99_OTHER\Java\src" -classpath "D:\00_code\99_OTHER\Java\classes" -d "D:\00_code\99_OTHER\Java\classes" MyMain.java  
>> 没有任何提示，编译成功，回到包的顶层，即"D:\00_code\99_OTHER\Java\"，查看目录树  
>> tree /f  
>> ├─classes  
>> │  └─com  
>> │      └─idearye  
>> │          ├─friend  
>> │          │      MyFriend.class  
>> │          └─main  
>> │                  MyMain.class  
>> └─src  
>>     └─com  
>>         └─idearye  
>>             ├─friend  
>>             │      MyFriend.java  
>>             └─main  
>>                     MyMain.java 

或者，我们回到D盘根目录，玩一个跨度更大的！

>> javac -sourcepath "D:\00_code\99_OTHER\Java\src" -classpath "D:\00_code\99_OTHER\Java\classes" -d "D:\00_code\99_OTHER\Java\classes" D:\00_code\99_OTHER\Java\src\com\idearye\main\MyMain.java  
>> 没有任何提示，编译成功，回到包的顶层，即"D:\00_code\99_OTHER\Java\"，查看目录树  
>> tree /f  
>> ├─classes  
>> │  └─com  
>> │      └─idearye  
>> │          ├─friend  
>> │          │      MyFriend.class  
>> │          └─main  
>> │                  MyMain.class  
>> └─src  
>>     └─com  
>>         └─idearye  
>>             ├─friend  
>>             │      MyFriend.java  
>>             └─main  
>>                     MyMain.java 

恩，可以正确编译的程序和编译错误的程序，在于为javac指定了3个参数，"-sourcepath”、"-classpath”和"-d"。这三个参数对于编译器的意味着什么呢？

 

我们还是先说一下为何第一步与第二步会出现失败。一个类需要指明所属的包的，包路径与类名共同组成了该类的完整名称，即某某书上说的专业术语“完全限定类名”云云。编译器要找到一个类，需要这个“完全限定类名”。我们打一个比方，好比警察要找你，光知道你的名字是没用的，警察需要知道你是哪个国家、哪个省、哪个城市、哪个片区、哪个小区、哪个门牌号，当然，作为警察，他可以穷举这个世界所有叫你这个名字的人，然后一个个的排查，好比《盗墓笔记》中张大佛爷把全国叫张起灵的都揪出来，但，这需要大量资源，警察不会这么二，于是蛋生了蛋疼的户口本；编译器也不会这么二，于是蛋生了下一段：

 

MyMain类中引用了MyFriend类，而MyFriend类位于com.idearye.friend包中，编译器会从"classpath”参数指明的目录中寻找"MyFriend.class"文件，然后到"sourcepath"参数指明的目录中寻找"MyFriend.java"文件。如果同时找到这两个东西，则会判断它们蛋生的时间。如果MyFriend.java新于MyFriend.class，则会重新编译MyFriend.java，否则会直接使用MyFriend.class。如果只找到了MyFriend.java，就启动编译，如果只找到了MyFriend.class，就直接使用。如果都找到，就会抛出前两种场景中著名的“Cann't Find Symbol”的错误。

 

而"-d"参数指明了生成的class文件保存的根目录，如果类的源文件声明了所属包，则会在该目录中生成包对应的目录树结构，这个参数很简单。我们可以回想一下诸如Eclips创建工程时，你可以指明output或者bin目录，其实IDE就是根据这个参数来放置生成的class文件，同时也会自动从这个目录中开始寻找所需要的类。

 

MyMain类中引用了MyFriend类，而MyFriend类位于com.idearye.friend包中，编译器会从"classpath”参数指明的目录中寻找"MyFriend.class"文件，然后到"sourcepath"参数指明的目录中寻找"MyFriend.java"文件。如果同时找到这两个东西，则会判断它们蛋生的时间。如果MyFriend.java新于MyFriend.class，则会重新编译MyFriend.java，否则会直接使用MyFriend.class。如果只找到了MyFriend.java，就启动编译，如果只找到了MyFriend.class，就直接使用。如果都找到，就会抛出前两种场景中著名的“Cann't Find Symbol”的错误。

 

而"-d"参数指明了生成的class文件保存的根目录，如果类的源文件声明了所属包，则会在该目录中生成包对应的目录树结构，这个参数很简单。我们可以回想一下诸如Eclips创建工程时，你可以指明output或者bin目录，其实IDE就是根据这个参数来放置生成的class文件，同时也会自动从这个目录中开始寻找所需要的类。

 

上面这段话，其实很直白的告诉我们一个道理，“相对论”是智慧人玩的游戏。不认识你的人想找你，你就不能只说“我在XX房间等你”，如果你们同在一个城市，你可以告诉他“我在XX区XX旅馆XX房间等你”；如果你们在不同的城市甚至不同的国家，你就必须要指定更详细的地址，但无论你们分隔多远，只要你说“我在XX国-XX城市-XX区-XX旅馆-XX房间等你”，他/她想找你就一定能够找到。其实编译器最希望的，就是你明明白白告诉他去哪里找所需要的类。这也是为什么转好JDK后，要设定系统级CLASSPATH环境变量的缘故。你可以打开dt.jar和tools.jar看一看，里面都有哪些包，是不是经常在各种教材上看到过？指定好他们，无论你的JDK安装到哪，这些系统类库总是能够使用的。

 

同理再扩展一下，有过JavaEE开发经验的兄弟，有没有想过为啥Tomcat这样的Servlet容器，JDBC这样的jar驱动文件只要放到一些固定的目录中，你在源程序中就只需要直接引用就可以了？其实这些容器就是利用了这个原理，只是做了一层二次的封装。

 

如果明白了这个道理，我们可以回到上文的“第二步”，为什么把编译好的MyFriend.class文件拷贝到main目录中，MyMain.java仍然编译不过。你想啊，MyMain中引用了com.idearye.friend.MyFriend类，而编译的当前目录是什么，是"com\idearye\main"，编译器就会傻傻从main目录中去找"com\idearye\friend\MyFriend.class"。编译器不是人，不会像你一样先想想要找的人，跟自己是不是一个城市的一个区一个旅馆的，它只是傻了吧唧的。

 

这样看，如果你退回到"src"，即package的根目录中，直接执行"javac com\idearye\main\MyMain.java"，一样编译成功，为啥？就是因为执行javac时的当前目录是src，虽然你没有加上"-sourcepath"和"classpath"，但系统环境变量中有"."这个代表当前路径的设置，因此编译器就会从当前目录中同时分别去"com\idearye\main\"和"com\idearye\friend\"中寻找"MyMain.class"和"MyFriend.java"文件，流程同上，当然就能够找到了。这其实是变相告诉编译器相对路径，注意这里是相对路径的概念。

 

IDE工具就是在利用这些概念，帮你解决了寻找类文件的复杂。所以我们在IDE下面，很简单的做一些事情。写了这么一坨东西，并不代表我喜欢自找麻烦，我依然绝对会继续使用IDE，不会自己写常常的一串路径，我不是偏执狂。

 

原来的题目本来是"值得写一写的javac与java"，其实虚拟机的运行原理和编译器一样，也是这么寻找与定位，因此不再赘述。java命令会有另外几个参数。我建议自己编译和运行时，多使用"-verbose"参数，看一看编译器和虚拟机对类的定位，这是一个挺有趣的东西。回头准备写一写虚拟机类定位的东西，这块也是一个容易被遗忘和忽略的知识点。

 

好了，全文完，感谢你看了如此多的废话，休息一下眼睛吧。