在学习JAVA的过程中，涉及到多个环境变量(environment variable)的概念，如PATH。正确地配置这些环境变量，是能够顺利学习、开发的前提。而经常出现的问题是：有的学习者能够按照提示一步一步地正确配置，但时间一长就忘了，出现了问题也无从下手。究其原因，就是对这些概念没有理解，知其然但不知其所以然。下面的内容，就是帮助大家知其所以然。
一、基本原理
首先看PATH环境变量。
JAVA的初学者，必须要学会配置PATH环境变量，否则无法编译、运行JAVA程序。那么，为什么要配置PATH环境变量呢？PATH环境变量是做什么的呢？我们从一个常见的问题入手。
当我们安装好JAVA后，若没有正确配置PATH环境变量，则在命令行窗口(开始->运行->输入cmd，回车)下运行命令java -version(显示JAVA的版本)命令时，会出现如下的错误提示信息：
图一
这条错误信息的意思是，你要求运行的“java”这条命令我不认识，不知道是个什么玩意儿。那么究竟这个“java”命令是何方神圣呢？在JDK的安装目录下(我的是D:\Java\jdk1.6.0_24)，有一个bin目录。打开此目录，会发现大量的可执行文件(后缀名为exe的文件。Windows默认隐藏文件后缀名。要显示后缀名，可在当前窗口上方菜单栏里点“工具”菜单->文件夹选项->查看->高级设置->清除“隐藏已知文件类型的扩展名”前面的钩钩->确定) 。其中有一个可执行文件即为java.exe。现在在命令行窗口下把当前目录切换到这个bin目录下。通过如下命令实现：
图二
在此目录下，运行dir命令，显示当前目录下的所有文件和目录。从显示结果中，我们可以清楚地看到“java.exe”这个文件。如下图所示：
图三
实际上我们执行“java”命令，就是要运行“java.exe”这个可执行文件(我们运行其他命令，本质上也是要执行某个程序文件)。我们现在再来执行“java -version”这条命令试试。在命令行窗口下键入java -version，回车，结果如下图所示：
图四
看来这次执行成功了。命令结果显示当前JAVA的版本是“1.6.0_24”。执行java -?可查看此命令的帮助信息。可以看到它有很多选项，-version只是其中之一。另外一种方式是，写出这些可执行文件的完整(绝对)路径(例如：d:\Java\jdk1.6.0_24\bin\java -version)，就可以在任何目录下执行了。读者可自行尝试。
与java命令类似，javac命令目前也能在bin目录下执行，但到其他目录下就只能写出其完整路径了。在学习JAVA的过程中，我们经常需要使用javac和java这两条命令来编译、运行我们的JAVA程序。难道我们每次运行这两条命令都要先切换到bin目录下吗或写出一长串的绝对路径吗？能不能有一个办法，让我们能够在任何目录下都能自如地运行这些命令呢？
解决的办法就在于PATH环境变量。
PATH是路径的意思，PATH环境变量中存放的值，就是一连串的路径。不同的路径之间，用英文的分号(;)分隔开。系统执行用户命令时，若用户未给出绝对路径，则首先在当前目录下寻找相应的可执行文件、批处理文件(另外一种可以执行的文件)等。若找不到，再依次在PATH保存的这些路径中寻找相应的可执行的程序文件。系统就以第一次找到的为准；若搜寻完PATH保存的所有路径都未找到，则会显示类似于图一的错误信息。
明白了这些，我们就把bin目录的完整路径添加到PATH中。在命令行窗口下，可使用set命令完成此类的任务。直接运行set，会显示系统当前所有环境变量的值，运行set /?，会显示关于此命令的帮助信息。使用set命令设置环境变量值的格式为：set 环境变量名=环境变量值。我们可以使用命令set path=D:\Java\jdk1.6.0_24\bin将java等程序文件所在的目录添加到PATH环境变量中(Windows下环境变量名不区分大小写，这与UNIX不同)。但是这样会使PATH的值只有“D:\Java\jdk1.6.0_24\bin”，它预先设定供其他程序使用的值就都被覆盖了。因此，我们应该把值“D:\Java\jdk1.6.0_24\bin”追加到PATH中。为此，我们可以使用如下命令：
set path=%path%;D:\Java\jdk1.6.0_24\bin
把PATH放在两个百分号之间，指把PATH原有的值取出。其后的分号表示分隔不同的路径值，之后才是我们要添加的值。注意，请在英文输入法状态下使用此命令。现在我们转到任意一个目录下执行java -version命令试试。结果如下图所示：
图五
可见运行完全成功。
但是这种使用set命令的方式设置的环境变量只对当前命令行窗口有效。一旦关闭此窗口，再次运行另一个命令行窗口时，PATH环境变量还是原来的值。因此，我们必须在Windows下修改PATH环境变量。步骤如下：
右击桌面“我的电脑”图标->属性->高级->环境变量，就打开了了设置环境变量的对话框。上面部分是为某个用户设置。Windows设计为可多用户使用一台机器，每人一个账户。为某个账户设置的变量只对该用户有效。下面部分是设置系统变量，对系统中的每个用户有效。现在一般电脑都只有一个用户，即Administrator。因此只需要为此账户设置即可。找到PATH环境变量，点“编辑”。在“变量值”框内现有值的后面输入英文输入法的分号，然后添加你想添加的值(在这里是D:\Java\jdk1.6.0_24\bin)。一路确定，OK！
现在再打开一个命令行窗口，输入echo %path%命令查看path的值(或者直接使用path命令亦可)。现在，我们可以看到bin目录已被添加到PATH中，再在任何目录下运行java -version命令，均可成功。如下图所示：
图六
其实我们执行其他命令都是这个原理。举例来说，当你显示PATH的值时，你会发现第一个值是C:\WINDOWS\system32。在Windows下打开这个目录，你会看到很多可执行文件，它们的名字与我们常用的命令的名字是一致的。也就是说，我们执行这些命令，实际上系统就是根据PATH的这个值找到了相应的可执行文件，再运行这些文件的结果。如attrib.exe文件，它对应于attrib命令，这是显示/设置文件属性的命令，如下图所示：
图七
现在我们通过命令set path=(等号右边什么都没有，或随便写点东西)来清除PATH的值，再来运行attrib命令试试。如下图所示：
图八
可以看出，完全相同的命令，现在已无法执行而报错了。
下面再通过命令set path=c:\windows\system32(Windows下不区分大小写，因此windows与WINDOWS都正确)，把attrib.exe文件所在的路径添加到PATH中，再运行试试。如下图所示：
图九
很显然，目前已能够正确运行。另外一个常见的例子就是format.com(.com文件是另一种可以执行的文件)，不过此命令是用来格式化的，实验时请小心，不要由于失误而格式化了某个盘。而且，根据上面的描述，在PATH环境变量未正确配置的时候，写出这些文件的绝对路径(完整路径)，亦可以正确执行。读者可自行实验(在此声明，由于已事先提醒，因此凡是由于误操作带来的数据丢失，概不负责！)。
二、内部命令、外部命令和批处理文件
我们现在启动一个命令行窗口，按上述的方法把PATH的值全部清除，然后再运行dir、cd等命令。出乎我们意料的是，它们仍然能够正确执行。这，又是什么原因呢？
我们来看看刚才那些报告错误的信息，它们都提到了“内部命令”和“外部命令”的概念。那么什么是内部命令和外部命令呢？
内部命令和外部命令是DOS(disk operating system，微软早期基于命令行的操作系统)时代的概念，百度百科的解释是：内部命令是随每次启动的COMMAND_COM装入并常驻内存，而外部命令是一条单独的可执行文件。粗略地讲，所谓内部命令就是最核心、使用最多的命令。为了提高响应速度，系统一启动，这些命令就被加载到内存，因此可以迅速、直接地执行；而外部命令由于使用相对较少，就不预先加载到内存，当用户使用时，再到硬盘上(c:\windows\system32)找相应的可执行文件，然后加载到内存执行。像dir、cd等都是内部命令，而诸如attrib、format等都是外部命令。尽管DOS的时代早已成为了历史，但某些操作却必须在命令行模式下完成，对专业人士来说更是如此。因此，Windows产品一直保留着命令行模式这个工具。
另外一个概念就是批处理文件(后缀名为.bat，来源于批量的英语单词batch)，它是另外一种可以执行的文件。简单地说，批处理文件包含了很多DOS命令。文件执行时，就一条一条地执行这些命令。不一定顺序执行，像通用的程序设计语言一样，它也有自己的流程控制。批处理文件创建很简单：用任何一个文本编辑器(如Windows的记事本)创建一个文本文件，然后把后缀名改为.bat即可。创建好的批处理文件，你也可以用文本编辑器打开，查看它的“源代码”。
三、关于CATALINA_HOME环境变量的设置(适用于tomcat6/7)
Tomcat是一个免费开源的Servlet/JSP容器，深受广大JAVA初学者喜爱。这其中需要设置CATALINA_HOME环境变量，值为tomcat安装目录(我的是d:\tomcat7)，否则会出现如下的错误信息：
图十
这句话的意思就是没有正确设置CATALINA_HOME环境变量，而此变量是运行Tomcat所必须的。而当你不理会这个信息，在命令行窗口把当前目录切换到tomcat安装目录下的bin目录下，再执行批处理文件startup.bat来启动tomcat时，发现也可以成功。难道现在不需要CATALINA_HOME环境变量了吗？
实际上，在startup.bat中，首先判断CATALINA_HOME是否为空。若为空，就把当前目录设为CATALINA_HOME的值。然后查找CATALINA_HOME所指示的目录下是否有个bin目录，此bin目录下是否有个叫做catalina.bat的批处理文件(此文件负责启动tomcat)。若没有，则把当前目录的父目录设为CATALINA_HOME的值，再重复上述的查找。若仍失败，就报图十所示的错误。因此，当你在tomcat安装目录下的bin目录下运行startup.bat文件时，它就会按照上面所说的第二种方式自动正确设置CATALINA_HOME的值，因为catalina.bat文件就在tomcat安装目录下的bin目录里。
虽然在此种情况下能正确运行，但还是建议你正确设置CATALINA_HOME环境变量。与PATH不同的是，PATH系统本身就由，而CATALINA_HOME需要你自己“新建”，在“环境变量”窗口点“新建”即可。
为了能够在任何目录下都能运行tomcat安装目录下bin目录里的批处理文件，如startup.bat，可把此目录添加到PATH环境变量中(我的是d:\tomcat7\bin)。为了提高灵活性，可在PATH环境变量的最后添加上%catalina_home%\bin(与前一个值之间不要忘了用英文的分号隔开)。把catalina_home放置在两个百分号之间，表示引用这个环境变量的值。这样，当你把tomcat的安装目录换了以后，就只需要修改catalina_home的值，而不需要修改PATH的值了，因为它可以自动计算出新的正确值。
