本节目标：能独立解释从
.java到可运行程序的每一步，知道javac -d、java -cp、--release各自改变了什么，并能读懂最常见的三类启动错误。
适用版本：JDK 25 LTS（Temurin 25.0.5）；对照 JDK 21。
一个文件，两条命令
第 1 章用 LibraryApp 打印过版本和参数，第 2 章把它放进了 Maven 目录。现在把中间那层「Maven 自动完成的事」拆开，手工走一遍。先写一个最小的 LibraryApp.java：
public class LibraryApp {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, Library");
}
}
编译：
javac LibraryApp.java
运行：
java LibraryApp
本机 JDK 25 输出：
Hello, Library
三行代码、两条命令，背后其实经过了五个阶段：读取源码、语法分析、生成字节码、写 class 文件、启动 JVM 加载并执行。理解这五个阶段，比记住「Java 是编译型语言」有用得多。
javac 到底做了什么
javac 是编译器，不是解释器。它把 .java 源码翻译成 JVM 能读的 .class 文件。执行 javac LibraryApp.java 后，当前目录多了一个文件：
ls -l LibraryApp.class
-rw-r--r-- 1 user staff 429 Oct 10 14:00 LibraryApp.class
上面是示意输出，文件大小、所有者和时间会随环境变化。结构是固定的：魔数 CAFEBABE、版本号、常量池、方法表、属性表。用 javap 可以看反汇编结果：
javap -c LibraryApp
Compiled from "LibraryApp.java"
public class LibraryApp {
public LibraryApp();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #13 // String Hello, Library
5: invokevirtual #15 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
}
两个方法：一个你没写的构造器 <init>，一个你写的 main。构造器调用 Object.<init>，main 把字符串常量压栈、调用 PrintStream.println。字节码里没有「Mac 怎么打印」「Linux 怎么打印」的信息，只有「调用哪个方法」。平台差异留给 JVM。
javac 还负责语法检查、类型检查、访问控制检查。下面这些错误都发生在编译期，不会生成 class 文件：
- 括号不匹配、缺少分号。
- 变量未声明就使用。
- 把
String赋给int。 - 调用了不存在的方法，或者参数类型不匹配。
编译期能发现的问题越多，运行期越安全。这也是 Java 相比动态语言的一个实际差异：很多错误在写代码时就被拦住，而不是等到某条路径被执行。
java 启动时发生了什么
java LibraryApp 做了四件事：
- 启动 JVM，初始化运行时。
- 用系统类加载器找到
LibraryApp.class。 - 链接、初始化这个类。
- 找到
public static void main(String[])，调用它。
java 命令后面的 LibraryApp 是类名，不是文件名。如果源码里有包声明，类名必须写全限定名。比如 package com.plume.library; 的类，运行时要写 java com.plume.library.LibraryApp，而不是 java LibraryApp。
java 默认到当前目录找类。当前目录不在类路径里时，就会失败。可以用 -cp 显式指定：
java -cp . LibraryApp
. 表示当前目录。-cp 和 -classpath 是同一个参数的两个写法，-cp 更常用。
JVM 启动本身有成本：加载核心类、初始化运行时、启动 JIT 线程。一个 Hello World 也要经历这些步骤。这个成本在小工具里不明显，在高频短任务和 Serverless 冷启动里就会被放大。第 1 章提过这个取舍，这里看到的是它在命令层面的表现。
main 签名为什么长这样
main 的签名是固定的：
public static void main(String[] args)
四个部分各有原因：
public：JVM 从类外部调用它，必须可访问。static：JVM 不需要先创建对象就能调用。void：进程退出码由System.exit或异常决定，不靠返回值。String[] args：命令行参数。java LibraryApp list会把"list"放进args[0]。
参数从 args[0] 开始，不含程序名。这一点和 C 的 argv[0] 不同。java LibraryApp add "Effective Java" 会得到两个参数：args[0] 是 "add"，args[1] 是 "Effective Java"。shell 负责去掉引号，Java 看到的是已经分好组的字符串。
args 永远不会是 null。没有参数时它是长度为 0 的数组，访问 args[0] 会抛 ArrayIndexOutOfBoundsException。所以入口处要先判断长度：
if (args.length == 0) {
System.out.println("usage: library <command>");
return;
}
这个判断在第 5 章会变成完整的命令分发，现在先把「参数怎么进来」跑通。
用 –release 控制目标版本
JDK 25 的 javac 默认生成 class 文件版本 69。如果目标环境只有 JDK 21，就要降版本：
javac --release 21 -d out21 LibraryApp.java
javap -verbose out21/LibraryApp.class | grep 'major version'
major version: 65
不加 --release 时：
javac -d out25 LibraryApp.java
javap -verbose out25/LibraryApp.class | grep 'major version'
major version: 69
--release 21 不只是把版本号改成 65。它会用 JDK 21 的 API 快照来编译，如果你调用了 JDK 22–25 才有的方法，编译期就会报错。-source 21 -target 21 只改语法检查和版本号，仍然链接当前 JDK 的 API，可能产出「版本号是 21、却调用了 25 方法」的 class 文件，运行时抛 NoSuchMethodError。兼容低版本，用 --release，不要用 -source/-target。
在 library 里落地
把上面的最小版本放进 library 的包结构。先只打印问候语：
package com.plume.library;
public final class LibraryApp {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, Library");
}
}
编译到 out，再运行：
javac -d out src/main/java/com/plume/library/LibraryApp.java
java -cp out com.plume.library.LibraryApp
本机输出：
Hello, Library
-d out 会按包名创建目录：
out/
└── com/
└── plume/
└── library/
└── LibraryApp.class
java -cp out com.plume.library.LibraryApp 里的 out 是类路径根目录。JVM 用全限定名拼出 out/com/plume/library/LibraryApp.class，加载后找到 main。如果写成 java -cp out/com/plume/library LibraryApp，类路径根目录就变成了包目录，JVM 会去找 out/com/plume/library/LibraryApp.class 之外的错误位置。
接着加上参数和用法提示，形成第 3 章的完整版本：
package com.plume.library;
public final class LibraryApp {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, Library");
if (args.length == 0) {
System.out.println("usage: library <add|list|borrow|return|search|quit>");
return;
}
System.out.println("command = " + args[0]);
}
}
重新编译并运行：
javac -d out src/main/java/com/plume/library/LibraryApp.java
java -cp out com.plume.library.LibraryApp
java -cp out com.plume.library.LibraryApp list
本机输出：
Hello, Library
usage: library <add|list|borrow|return|search|quit>
Hello, Library
command = list
这段代码仍然很笨：它不校验命令、不处理参数、不碰业务。但它已经把四个基础约定定下来了：入口类、包名、main 签名、参数协议。第 5 章会把 if 换成分发逻辑，第 18 章会让它长成完整程序。
常见错误与边界
「public 类名和文件名不一致。」 Java 要求 public 类的文件名与类名完全一致（区分大小写）。把 public class LibraryApp 写进 WrongName.java，编译时报：
WrongName.java:1: 错误: 类 LibraryApp 是公共的, 应在名为 LibraryApp.java 的文件中声明
public class LibraryApp {
^
1 个错误
非 public 类可以放在任意文件名里，但一个文件只能有一个 public 类。初学阶段最简单规则：一个文件一个 public 类，文件名与类名一致。
「找不到 main 方法。」 类能加载，但签名不对时：
错误: 在类 NoMain 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
public static void main(String[] args)
常见原因：写成 public void main（少了 static）、参数写成 String args（少了 []）、返回类型写成 int。JVM 只认 public static void main(String[]) 这一个入口。
「类路径写错。」 编译成功但运行时报：
错误: 找不到或无法加载主类 com.plume.library.LibraryAp
原因: java.lang.ClassNotFoundException: com.plume.library.LibraryAp
先检查类名拼写，再检查 -cp 是否指向包目录的上一级。-cp 指向 out，不是 out/com/plume/library。如果类在 jar 里，-cp 要指向 jar 文件本身。
「用 java LibraryApp.java 直接跑源码。」 JDK 11 起支持单文件源码启动，但它只适合没有包声明、没有多文件依赖的小例子。带 package 的源码用这种方式运行，类名解析会和正常编译不同。学习阶段可以试，项目里不要依赖它。
小结
javac把.java翻译成.class，同时做语法、类型和访问控制检查；编译失败不会留下可运行的 class。java启动 JVM，按类名加载 class，找到public static void main(String[])并调用。args从命令行参数的第一项开始，不含程序名；无参数时是长度为 0 的数组，不是null。-d out指定输出根目录，包名会变成子目录；-cp out指定类路径根目录。--release 21同时切换 class 文件版本和 API 快照，比-source/-target可靠。- 三类高频错误分别是文件名不匹配、main 签名不对、类路径指向错误。
单个类的链路已经打通。接下来 library 会长出多个包，public、包私有、protected、private 会决定谁能看见谁；module-info.java 又会在这之上再加一层边界。下一节把包、模块与可见性放在一起讲。
阅读导航：上一节：2.3 IDE、JShell 与命令行 · 下一节：3.2 包、模块与可见性 。
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