Java命令行运行错误之找不到或无法加载主类问题的解决方法

前言：

虽然学习Java语言约有两年多，但在最近需要使用命令行工具编译并运行Java程序时，还是报错了。花费了一些时间，解决了该问题，发现解决方法在初学Java时使用过。一则，为了避免以后再出现同样的问题而浪费不必要的时间；二则，作为使用该语言的程序员，对于该语言的一些基本问题，应该有清晰的理解和认识；三则，网上的一些解决方案，不够完备。有的没有解释问题原因，直接给出答案；有的，未列举出某些常见情况的解决方案。因此，写此文章，让读者可以举一反三，深入理解问题。

一、 问题分析

找不到或无法加载主类，主要原因有两个：

1. 类名错误

2. 类所在位置未添加至类加载路径中

二、 问题解决

本部分将针对在“一”中提出的两个问题发生原因，分别进行分析及处理。并且会介绍java的一些和处理问题相关的基本概念。

1. 类名错误

全限定类名：包名+类名。另外，当包名为空时（即代码不包含package语句），称类所在包为默认包

例如，以下代码的全限定类名为：“com.gzn.demo.HelloWorld”

// 文件名HelloWorld.java
package com.gzn.demo;
public class HelloWorld {
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("hello world");
    }
}

在运行java程序时，全限定类名可以唯一确定该文件，就像是文件系统中路径（相当包名）+文件名（相当类名）可以唯一确定一个文件一样。本质上包名发挥的作用和文件系统中的目录相同，有利于文件分隔避免重名。

现在存在一个问题，Java是如何识别一个类文件的包名的？

实际上，包名的识别是通过文件系统的目录实现的 。例如，上文提到的包名为“com.gzn.demo”的HelloWorld.java文件，该文件在文件系统中的位置为 “com\gzn\demo”，编译后的HelloWorld.class也在"com\gzn\demo"目录下，因此，在运行java程序后加载类时，只需在“com\gzn\demo”目录下，查看是否存在要查找的文件即可。简而言之，目录（或路径）名于包名存在一一映射的关系，可认为相等。

在Windows操作系统的命令行下，运行Java代码的语法格式为，注意，此时java命令位于目录com的上一级目录（一般为项目的目录名）；类名不能包含扩展名.class：

Java 全限定类名
例如java com.gzn.demo.HelloWorld；包名为空则为java HelloWorld

Windows操作系统中还有另一种语法格式（其他系统未必可以），不常用，使用反斜杠代替了点好，之所以没用正斜杠，个人猜测是为了和系统的文件分隔符进行区分：

例如Java com/gzn/demo/HelloWorld； 包名为空则为java HelloWorld

可能出错情况一 ：在命令行运行java程序时，类名包含了扩展名

在helloworld项目目录下运行java命令，HelloWorld.class文件在“com\gzn\demo”目录下，即包名为com.gzn.demo，上文已介绍，不在赘述。
C:\Users\gzn\helloworld>java com.gzn.demo.HelloWorld.class

或者包名为空
C:\Users\gzn\helloworld> java HelloWorld.class
上述写法，会出现报错，原因是它不符号java运行程序的语法格式，java可能把“HelloWorld.class”作为一个整体类名处理，那么要查找的文件可能是“HelloWorld.class.class”，显然是找不到的。

可能出错情况二 ：运行Java命令时未指明全限定类名的包名部分或指明了包名但Java命令运行的位置不正确

假设HelloWorld.class，包名为com.gzn.demo，所在位置为: C:\Users\gzn\helloworld\com\gzn\demo

运行以下命令
C:\Users\gzn\helloworld\com\gzn\demo>java HelloWorld
运行命令后，会在当前目录下，查找并读取该文件后，发现该类为“com.gzn.demo.HelloWorld”（全限定类名唯一确定一个类，上文已介绍）与我要运行的类“HelloWorld”并不是同一类，因此，找不到要运行的类。

于是，很自然的一个想法是运行以下命令
C:\Users\gzn\helloworld\com\gzn\demo>java com.gzn.demo.HelloWorld
包名和文件名是一一映射的（上文已介绍），运行命令后，会从命令所在位置开始（即以命令所在位置为相对路径），查找“com\gzn\demo\”路径下的HelloWorld文件。由于“C:\Users\gzn\helloworld\com\gzn\demo”路径下根本不存在目录“com”（更不用说gzn\demo），因此，找不到运行的类。

正确的运行命令的方法，呼之欲出，只需改变命令的运行位置即可，如下所示
C:\Users\gzn\helloworld>java com.gzn.demo.HelloWorld
运行命令后，会在“com\gzn\demo”路径下找到并读取HelloWorld文件，发现该类的全限定名为“com.gzn.demo.HelloWorld”，查找的类正是Java想要运行的类。

以上是比较初级的出错情况，下文将要介绍相对比较高级的出错情况，这也是其他博文未曾给出解决方案的情况。同时还会介绍classpath的概念，及使用方法。加油！

2. 类所在位置未添加至类加载路径中

类加载路径(Classpath)：当你的程序依赖第三方或者自己写的类文件时，需要指出上述文件的所在位置，即类加载路径。Java虚拟机的类加载器会在你指定的路径中，查找你的程序所依赖的类文件（依赖的类文件 在import语句中指定）

classpath可以通过以下两种方式指定：

方式一：配置环境变量

　　这种方式是初学Java者肯定了解的方式，通常在下载完JDK后就会进行配置。然而在JDK1.5之后，官方已不建议使用这种方式来指定类加载路径，原因后文扩展部分会谈及。

说明：“.”表示在当前目录，即java等命令运行时所在目录；

dt.jar是关于运行环境的类库，主要是用于swing的包，如果不使用可以不配置；

tools.jar是工具类库,它在编译和运行一个类时被使用

方式二：java命令的-cp(或-classpath)参数指定（官方建议）

这种方式是JDK1.5后官方建议的方式。当你在命令行下运行java命令时，如果没有指定-classpath参数，那么默认使用环境变量中设置的ClASSPATH。官方建议，你在运行每个程序时，为其显示设置所依赖的类文件所在的位置，而不是使用“全局”性质的环境变量中CLASSPATH。一旦你运行程序时指定了-classpath参数，环境变量中的CLASSPATH就不会在使用，而是使用你参数的classpath。实际上，JDK1.5以后，官方已经不建议配置CLASSPATH环境变量。

语法格式如下：

java -cp <路径1；路径2；…> 全限定类名

路径：依赖的文件所在的绝对路径（或相对路径），如果类文件在jar包中，路径后还要写上jar包的名字，例如“C:\users\gzn\mylib\algs4.jar”
注意，“.”代表当前路径，即java命令运行时所在路径。

可能出错情况三 ：存在依赖外部jar包时，命令行运行java命令，classpath参数中只是添加了外部jar包路径，没有添加当前目录“.”，导致要运行的类文件找不到。

或者，程序在IDE（eclipse、IDEA等）开发工具中可以运行，但是在命令行下不能运行，情况相同。

在某篇高赞博文中，依然存在的问题

下面，通过问题在现的方式，讲解解决方法。

项目简介：HelloWorld.java程序，位置“C:\Users\gzn\helloworld\com\gzn\demo”，依赖algs4.jar（位置C:\Users\gzn\helloworld）中的edu.princeton.cs.algs4.StdOut类，调用了该类的print函数，其API如下

public class StdOut
public static void print(String s); 打印输出指定的字符串

HelloWorld.java

package com.gzn.demo;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;

public class HelloWorld {
	public static void main(String args[]) {
		StdOut.print("Hello World!");
	}
}

项目结构如下图所示：

在命令行运行程序时，存在外部依赖，不仅要在-cp （或-classpath）中指明依赖的路径，还有把当前路径加进去。因为当你指定了-classpath参数后，环境变量失效，于是环境变量CLASSPATHY中设置的当前目录“.”也就不能用了。虚拟机类加载器加载类的路径只能在classpath类加载路径指明的位置中查找，如果路径中没有添加当前目录“.”，也就是当前要运行的类所在位置没有添加到类加载路径中，显然会查找不到类。解决方法如下图所示：

三、扩展知识

1. JDK目录结构及环境变量介绍

JDK目录介绍

初学者环境变量配置如下：

Path为命令行工具指定命令的查找路径。命令的本质是可执行程序，设置后可以在命令行工具下运行java、javac、javah等常用的命令；
JAVA_HOME 指定了JDK（Java开发工具包）路径。设置后，无论是编译还是运行程序，类加载器都会从相应的目录中加载需要的类库。如运行javac编译命令，会从”%JAVA_HOME%\lib\tool.jar”加载需要的类；通过java命令运行程序，会从“%JAVA_HOME%\jre\lib\rt.jar”加载程序依赖的类；Java虚拟机会从“%JAVA_HOME%\jre\lib\ext\”加载依赖的类。

jdk中的函数库lib称为Java的标准库，指定了JAVA_HOME环境变量后就可以使用了，编译和运行会自动在相应位置查找依赖的类。而第三方库（如mysql-connector-java-5.1.40.jar）和用户自己定义的类库 在编译和运行时，需要在-cp类加载路径参数中指明库的位置。

2. 为什么jdk1.5后不需要配置环境变量了？

此部分内容参考自Java开发环境不再需要配置classpath！

在JDK1.5之前，是没有办法在当前目录下加载类的（找不到 JDK目录下lib文件夹中的.jar文件），所以我们需要通过配置classpath，但JDK1.5之后，JRE能自动搜索目录下类文件，并且加载dt.jar和tool.jar的类。

The class path tells the JDK tools and applications where to find third-party and user-defined classes that are not extensions or part of the Java platform. See The Extension Mechanism at
类路径告诉JDK工具和应用程序在哪里可以找到第三方和用户定义的类，这些类既不是Java平台的扩展，也不是Java平台的一部分。参见扩展机制

If you upgrade from an earlier release of the JDK, then your startup settings might include CLASSPATH settings that are no longer needed. You should remove any settings that are not application-specific, such as classes.zip. Some third-party applications that use the Java Virtual Machine (JVM) can modify your CLASSPATH environment variable to include the libraries they use. Such settings can remain.

如果您从JDK的早期版本升级，那么您的启动设置可能包括不再需要的类路径设置。您应该删除任何与应用程序无关的设置，比如classes.zip。一些使用Java虚拟机(JVM)的第三方应用程序可以修改类路径环境变量，以包含它们使用的库。这样的设置可以保留。

You can change the class path by using the -classpath or -cp option of some Java commands when you call the JVM or other JDK tools or by using the CLASSPATH environment variable. See JDK Commands Class Path Options. Using the -classpath option is preferred over setting the CLASSPATH environment variable because you can set it individually for each application without affecting other applications and without other applications modifying its value. See CLASSPATH Environment Variable.

在调用JVM或其他JDK工具时，可以使用一些Java命令的-classpath或-cp选项，或者使用CLASSPATH环境变量，来更改类路径。参见JDK命令类路径选项。使用-classpath选项优于设置CLASSPATH环境变量，因为您可以为每个应用程序单独设置它，而不影响其他应用程序，也不需要其他应用程序修改它的值。参见CLASSPATH环境变量。

Java开发环境不再需要配置classpath！

总结