Java main 方法固定簽名完整解析

📝 TL;DR Java 程式入口必須是 public static void main(String[] args)，JVM 只認這個簽名，任一部分錯誤都會導致「找不到 main 方法」錯誤。

前置知識

• 了解 Java 方法基本結構(修飾符、回傳型別、參數)
• 知道什麼是 JVM(Java 虛擬機)

新手友善

不熟方法?沒關係,本文會逐一解釋每個關鍵字的用途。

什麼是固定簽名?

簽名(Signature) 指方法的完整定義,包括:

• 方法名
• 參數類型與數量
• 回傳型別
• 存取修飾符

Java main 方法的固定簽名

Java 規定程序的入口點必須是這個完全相同的格式：

public static void main(String[] args)

為什麼是固定的？

1. JVM 的要求

• Java 虛擬機（JVM）在啟動程序時會尋找這個確切的方法簽名
• 如果簽名不匹配，JVM 就找不到入口點

2. 錯誤示例

// ❌ 這些都不會被 JVM 識別為程序入口
public void main(String[] args)          // 缺少 static
public static void main(String args)     // 參數類型錯誤
public static int main(String[] args)    // 返回類型錯誤
public static void Main(String[] args)   // 方法名大小寫錯誤

3. 正確示例

// ✅ 這些都是有效的 main 方法簽名
public static void main(String[] args)
public static void main(String args[])   // 陣列語法的另一種寫法
public static void main(String... args)  // 可變參數語法

類比

就像電話號碼格式一樣：

• 電話系統要求特定格式才能撥通
• JVM 要求特定的方法簽名才能啟動程序
• 即使你不使用 args 參數，也必須保持這個格式

這就是為什麼即使不使用 args 參數，String[] args 也必須存在的原因！

JVM 啟動流程

實戰練習

練習 1: 找出錯誤簽名（簡單）⭐

以下哪些簽名會導致 JVM 無法啟動？

A. public static void main(String[] args)
B. public void main(String[] args)
C. public static int main(String[] args)
D. public static void Main(String[] args)
E. static public void main(String[] args)
F. public static void main(String args[])

💡 參考答案

錯誤的： B、C、D

• B 缺少 static - JVM 無法在沒有實例的情況下呼叫
• C 回傳型別錯誤（應為 void）- JVM 規定必須是 void
• D 方法名大寫錯誤（必須是 main）- Java 區分大小寫

正確的： A、E、F

• A 標準寫法 ✅
• E 修飾符順序可調換（static public = public static）✅
• F 陣列符號位置不同但等價 ✅

練習 2: 理解 static 的作用（簡單）⭐

問題 1： 為什麼 main 必須是 static？

問題 2： 如果去掉 static 會發生什麼？

💡 參考答案

答案 1： 因為 JVM 啟動時尚未建立任何物件實例，static 方法可直接透過類別名稱呼叫，無需 new 建立物件。

流程比較：

// ✅ static 方法 - JVM 可以直接呼叫
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // JVM: App.main(args) - 不需要 new
    }
}

// ❌ 非 static 方法 - JVM 無法呼叫
public class App {
    public void main(String[] args) {
        // JVM 需要: new App().main(args)
        // 但 JVM 啟動時還沒有任何物件！
    }
}

答案 2： 會拋出錯誤：

錯誤: 在類別 App 中找不到 main 方法, 請將 main 方法定義為:
   public static void main(String[] args)

練習 3: 命令列參數應用（中等）⭐⭐

撰寫程式讀取命令列參數，實作以下功能：

1. 若無參數，輸出「請提供名字作為參數」
2. 若有 1 個參數，輸出「Hello, [名字]」
3. 若有 2 個以上參數，輸出「Hello, [名字 1] 和 [名字 2] 還有其他 N 人」

💡 參考答案

public class Greeting {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length == 0) {
            System.out.println("請提供名字作為參數");
            System.out.println("使用方式: java Greeting <名字1> <名字2> ...");
        } else if (args.length == 1) {
            System.out.println("Hello, " + args[0] + "!");
        } else {
            int others = args.length - 2;
            System.out.println("Hello, " + args[0] + " 和 " + args[1] 
                + (others > 0 ? " 還有其他 " + others + " 人!" : "!"));
        }
        
        // 顯示所有參數（除錯用）
        System.out.println("\n收到的參數總數: " + args.length);
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.println("args[" + i + "] = " + args[i]);
        }
    }
}

執行範例：

# 編譯
javac Greeting.java

# 測試 1: 無參數
java Greeting
# 輸出: 請提供名字作為參數
#       使用方式: java Greeting <名字1> <名字2> ...

# 測試 2: 1 個參數
java Greeting Alice
# 輸出: Hello, Alice!
#       收到的參數總數: 1
#       args[0] = Alice

# 測試 3: 3 個參數
java Greeting Alice Bob Charlie
# 輸出: Hello, Alice 和 Bob 還有其他 1 人!
#       收到的參數總數: 3
#       args[0] = Alice
#       args[1] = Bob
#       args[2] = Charlie

進階練習：

1. 加入參數驗證（檢查是否包含數字或特殊字元）
2. 實作「反向顯示」參數的功能
3. 計算所有名字的總字數

練習 4: 除錯挑戰（中等）⭐⭐

以下程式碼有什麼問題？請找出並修正。

public class Calculator {
    public static int main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        return a + b;
    }
}

💡 參考答案與解析

問題：

1. ❌ 回傳型別是 int，應該是 void
2. ❌ 有 return 語句，但 main 方法不應該回傳值

原因：

• JVM 規定 main 方法的簽名必須是 void 回傳型別
• main 方法的目的是程式入口，不是計算函數

修正版本：

public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int result = a + b;
        System.out.println("計算結果: " + result);
    }
}

執行錯誤訊息：

錯誤: 在類別 Calculator 中找不到 main 方法, 請將 main 方法定義為:
   public static void main(String[] args)

學習重點：

• main 方法必須是 void，即使邏輯上需要回傳值
• 若需要回傳狀態碼，使用 System.exit(code)
• 計算邏輯應該寫在其他方法中，main 只負責啟動

練習 5: 簽名錯誤診斷（困難）⭐⭐⭐

以下每個程式都無法正常執行，請找出問題並說明為什麼。

// 程式 A
public class TestA {
    private static void main(String[] args) {
        System.out.println("Test A");
    }
}

// 程式 B
public class TestB {
    public static void Main(String[] args) {
        System.out.println("Test B");
    }
}

// 程式 C
public class TestC {
    public static void main(String args) {
        System.out.println("Test C");
    }
}

// 程式 D
public class TestD {
    public void main(String[] args) {
        System.out.println("Test D");
    }
}

💡 完整解析

程式 A： private static void main(String[] args)

• ❌ 錯誤： 使用 private 修飾符
• 原因： JVM 需要從外部呼叫 main，只有 public 能允許跨套件存取
• 錯誤訊息： 錯誤: 在類別 TestA 中找不到 main 方法
• 修正： 改為 public static void main(String[] args)

程式 B： public static void Main(String[] args)

• ❌ 錯誤： 方法名是 Main（大寫 M）
• 原因： Java 區分大小寫，JVM 只認 main（小寫）
• 錯誤訊息： 錯誤: 在類別 TestB 中找不到 main 方法
• 修正： 改為 main（小寫 m）

程式 C： public static void main(String args)

• ❌ 錯誤： 參數型別是 String 而非 String[]
• 原因： JVM 需要傳遞陣列型態的命令列參數
• 錯誤訊息： 錯誤: 在類別 TestC 中找不到 main 方法
• 修正： 改為 String[] args 或 String args[]

程式 D： public void main(String[] args)

• ❌ 錯誤： 缺少 static 關鍵字
• 原因： JVM 啟動時沒有建立物件實例，無法呼叫非 static 方法
• 錯誤訊息： 錯誤: 在類別 TestD 中找不到 main 方法
• 修正： 加上 static

完整修正版本：

// 全部修正後
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Test Success");
    }
}

記憶口訣：

Public（公開的）
Static（靜態的）
Void（無回傳）
main（方法名小寫）
String[]（陣列參數）
args（參數名可變）

FAQ

Q: 可以用其他名稱當入口嗎(如 start)?
A: 不行,JVM 硬編碼只認 main。若要自訂入口,需透過框架(如 Spring Boot 的 @SpringBootApplication)包裝。

Q: String[] args 可以改成 String... args 嗎?
A: 可以!兩者在編譯層面等價,JVM 都能識別。

Q: 為什麼不能用 protected 或 private?
A: JVM 需從外部呼叫 main,只有 public 能允許跨套件存取。

延伸閱讀

• Scanner 與 String[] args 差異 - 理解兩種輸入方式
• Java 安裝教學 - 環境設定完整指南

總結

1. public static void main(String[] args) 是 JVM 硬性要求
2. 任一部分錯誤都會導致啟動失敗
3. static 讓 JVM 無需建立物件即可呼叫
4. 即使不用參數,String[] args 也不能省略

Contributors

lucashsu95

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