前言

Java程序编译和运行主要分为以下过程

使用javac编译，将java文件编译成class字节码文件
使用jar打包
使用java启动虚拟机执行，Windows下可以打包成exe运行

本文用到的演示示例如下：GitHub地址

javac编译

常用选项：

-encoding UTF8：指定UTF8编码，有中文字符时需要用到
-d build：指定class输出路径，默认和源文件同一路径。不同IDE输出路径不同，例如eclipse输出到bin目录
-verbose：输出详细的编译信息

示例：

# 编译少量文件，使用空格分割
javac -d build First.java Second.java
# 编译多个文件，将java文件列在一个文件，使用@引用该文件
javac -d build @sourcelist.txt
# 编译同一目录下的java文件，使用通配符
javac -d build src/*.java
# 编译多级子目录下的java文件，使用路径通配符
javac -d build src/**/*.java

其他选项：

-source <JDK版本>：指定编译版本，如果使用了高版本的特性，会编译失败
-target <VM版本>：指定运行的目标版本，实际运行的JVM版本需要高于该版本
-processor <class>：指定注解处理器的class文件

编译时搜索路径

java编译源文件时，会按照下面的顺序搜索类文件：

Bootstrap classes：JDK自带的类，主要是jre/lib下的jar文件，可以通过-bootclasspath设置
Extension classes：扩展类，主要是jre/lib/ext下的jar文件，可以通过-extdirs设置
User classes：用户类，可以通过-cp或者-classpath设置。搜索顺序为当前目录、CLASSPATH环境变量、-classpath下的类文件，
Source：源文件，通过-sourcepath设置

如果有多个路径，Linux上使用:分割，Windows使用;分隔（类似于环境变量）

-bootclasspath和-extdirs几乎不会用到

-sourcepath和-classpath注意事项

-sourcepath：只会搜索源码（.java文件）
-classpath：可以是java文件、class文件、jar包等
- 如果不指定sourcepath，classpath会搜索java文件和class文件
- 如果指定了sourcepath，则classpath只搜索class文件

javac既认识java文件也认识class文件，java（虚拟机）只认识class文件。

jar打包

常用选项：

-c：创建新档案文件。
-f：指定档案文件名
-m：指定清单文件。
-e：指定主类，程序入口。

档案文件名、清单文件、主类的顺序，与f、m、e选项顺序相同

需要进入class输出目录，否则打包的时候会把build文件夹也打包进去，导致主类路径不正确

示例：

# 编译src目录下的java文件
javac -d build src/**/*.java
# 进入build目录
cd build
# 自动生成`MANIFEST.MF`清单文件，但是不会指定主类。使用`java -jar`执行的时候会提示“没有主清单属性”
jar cvf out.jar **/*.class
# 自动生成`MANIFEST.MF`清单文件，并指定主类。
jar cvfe out.jar com.afauria.Main **/*.class
# 使用指定的清单文件。
jar cvfm out.jar ../src/META-INF/MANIFEST.MF **/*.class

如果代码中使用了资源文件，也要打包到jar包中。

示例：

# TestImage中引用了`images/icon.png`资源
javac TestImage.java
# 打包资源到jar包中
jar cvfe testImage.jar TestImage TestImage*.class images/icon.png
# 运行jar包
java -jar testImage.jar

java运行

使用java命令启动虚拟机，执行class文件，分为两种方式：

执行class文件：java class，class为主类名称
执行jar文件：java -jar jarfile，jar是归档文件，将多个class打包到一起，本质还是运行class。

主类不一定为Main，但是一定有main方法：public static void main(String[] args)

如果定义了包名，需要输出到对应的路径下，否则执行class会找不到主类。

示例：

//定义包名
package com.afauria;
public class TestPackage {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("Hello World");
	}
}

# 编译Java文件，输出class文件到当前目录
javac TestPackage.java
# 运行提示"找不到或无法加载主类"
java TestPackage

# 自动生成包名路径：com/afauria/TestPackage.class
javac -d ./ TestPackage.java
# 运行正常
java com.afauria.TestPackage
java com/afauria/TestPackage

如果Java类依赖了其他class文件或者jar包，运行的时候需要指定-classpath或者-cp，否则会提示找不到类。

示例：

# TestClassPath引用了out.jar中的类
# 编译TestClassPath文件，指定classpath搜索路径
javac -cp build/out.jar TestClassPath.java
# 运行TestClassPath类
java -cp .:build/out.jar TestClassPath

找不到sun包

如果代码中使用了sun.*或者com.sun.*的包，使用javac编译时会提示找不到类（JDK7及以上），并且IDE编译不报错

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import sun.net.sdp.SdpSupport;
public class TestSun {
}

使用-verbose查看编译过程

$ javac -verbose TestSun.java
[解析开始时间 RegularFileObject[TestSun.java]]
[解析已完成, 用时 13 毫秒]
[源文件的搜索路径: .]
[类文件的搜索路径: $JAVA_HOME/jre/lib/resources.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/sunrsasign.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/jsse.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/jce.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/charsets.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/jfr.jar,$JAVA_HOME/jre/classes,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/sunec.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/nashorn.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/cldrdata.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/dnsns.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/localedata.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/jaccess.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/zipfs.jar,.]
TestSun.java:1: 错误: 程序包sun.net.sdp不存在
import sun.net.sdp.SdpSupport;
                  ^
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/lang/Object.class)]]
[正在检查TestSun]
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/io/Serializable.class)]]
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/lib/ct.sym(META-INF/sym/rt.jar/java/lang/AutoCloseable.class)]]
[共 203 毫秒]
1 个错误

原因：在Java6之后，JDK新增了一个链接文件ct.sym，使用javac命令进行编译代码时，默认使用该文件进行编译时class类的检查和链接，而不是使用rt.jar。

该文件约束了JDK的建议使用的类信息，包含了rt.jar中一部分类，其余的类是JDK内部私有的类，可能在之后的版本变动，因此没有开放出来。

解决方式：

指定-bootclasspath $JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar
添加参数-XDignore.symbol.file忽略ct.sym文件

$ javac -verbose -bootclasspath "$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar" TestSun.java
$ javac -verbose -XDignore.symbol.file TestSun.java
[解析开始时间 RegularFileObject[TestSun.java]]
[解析已完成, 用时 14 毫秒]
[源文件的搜索路径: .]
[类文件的搜索路径: $JAVA_HOME/jre/lib/resources.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/sunrsasign.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/jsse.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/jce.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/charsets.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/jfr.jar,$JAVA_HOME/jre/classes,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/sunec.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/nashorn.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/cldrdata.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/dnsns.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/localedata.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/jaccess.jar,$JAVA_HOME/jre/lib/ext/zipfs.jar,.]
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar(sun/net/sdp/SdpSupport.class)]]
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar(java/lang/Object.class)]]
[正在检查TestSun]
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar(java/io/Serializable.class)]]
[正在加载ZipFileIndexFileObject[$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar(java/lang/AutoCloseable.class)]]
[已写入RegularFileObject[TestSun.class]]
[共 228 毫秒]

exe打包

exe4j：将jar打包成exe可执行程序

简单介绍几个关键步骤，其余步骤按照提示配置即可。

首先输入License，否则执行exe文件会提示警告

选择jar模式

添加jar文件

修改字节码

上述示例中，src目录中是一个简单的Java Swing程序。

编译src目录javac -d build src/**/*.java

运行java com.afauria.Main，效果如下

现在我们需要想办法点击登录，让程序验证成功。首先分析代码，找到切入点，可以看到checkLogin中校验输入为123。

public class MainFrame extends JFrame {
    public MainFrame() {
        setBounds(100, 100, 200, 200);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        JButton loginBtn = new JButton("登录");
        JTextField codeField = new JTextField();
        codeField.setBounds(20, 20, 160, 40);
        loginBtn.setBounds(20, 60, 160, 40);
        JPanel pane = new JPanel();
        setContentPane(pane);
        pane.setLayout(null);
        pane.add(codeField);
        pane.add(loginBtn);
        loginBtn.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent event) {
                if (checkLogin(codeField.getText())) {
                    JOptionPane.showMessageDialog(MainFrame.this, "登录成功！");
                } else {
                    JOptionPane.showMessageDialog(MainFrame.this, "登录失败！");
                }

            }
        });
    }

    private boolean checkLogin(String code) {
        return "123".equals(code);
    }
}

使用jbe工具，打开class文件，如下图，将字节码修改为iconst_1并保存方法。意思是加载常量1到操作数栈。

boolean类型在单独使用时会转为int，占4个字节，在数组中占1个字节。

重新运行之后不管输入什么都会提示“登录成功”。

字节码指令集可以参考：字节码指令集：Wiki百科

也可以自行编写Java源代码，编译成class文件之后，再使用javap工具查看字节码指令。

其他工具

javap：类文件解析器，javap -c -v Test
- -c：对代码进行反汇编，查看汇编格式的代码
- -v：可以查看附加信息，例如常量池等
- -s：输出方法内部类型签名
- -p或-private：查看私有方法
javadoc：Java API文档生成器
jd-gui：反编译jar包或class文件查看源码
jbe：字节码编辑器，用于查看和修改class字节码文件
jadx：反编译jar、dex、aar、aab、apk、资源等，可视化操作界面。

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Java编译和运行命令

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