Java 代码的组织机制

包



在我们进行编程的时候会经常遇到一个相同的问题，就是命名冲突。不同的人可能会定义同样的类和接口名，Java 中解决这个问题的主要方法就是「包」。



「包」类似计算机中的文件夹，正如我们在计算机管理文件，文件放在文件夹中一样，类和接口放在包中，文件夹一般是目录层次解决，Java 包也类似。



「包」有包名，这个名称以点号 . 分隔表示层次结构。比如，我们之前常用的 String 类就位于包 java.lang 下，其中 java 是上层包名，lang 是下层包名。带完整包名的类名称为其「完全限定名」，比如 String 类的完全限定名为 java.lang.String。Java API 中所有的类和接口都位于包 java 或 javax 下，java 是标准包，javax 是扩展包。

声明类所在的包



定义类的时候，应该先使用关键字 package 声明其包名



package com.lgq.study.bean;
public class User {
}

以上声明类 User 的包名为 com.lgq.study.bean 包声明语句应该位于源代码的最前面，前面不能有注释外的其他语句。



包名和目录结构必须匹配，如果源文件的根目录为 D:\src\，则上面的 User 类对应的文件 User.java，其全路径就应该是 D:\src\com\lgq\study\bean\User.java。如果不匹配， Java 会提示编译错误。



Java 中命名包名的一个惯例是使用域名作为前缀，因为域名是唯一的，一般按照域名的反序来定义包名，比如，域名是 apache.org，包名就以 org.apache 开头。



类的导入



同一个包下的类之间互相引用是不需要包名的，可以直接使用。但如果类不在同一个包内，则必须要知道其所在的包。只有一个例外，java.lang 包下的类可以直接使用，不需要引入，也不需要使用完全限定名，比如 String 类、System 类，其他包的类则不行。a



类的完全限定名导入类



public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 4, 2, 3};
        java.util.Arrays.sort(arr);
        System.out.println(java.util.Arrays.toString(arr));
    }
}

上面使用 Arrays 类中的 sort 方法，通过完全限定名可以这样使用。



将用到的类引入当前类



引入的关键字是 import，import 需要放在 package 定义之后，类定义之前：



package com.lgq.study;
import java.util.Arrays;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 4, 2, 3};
        Arrays.sort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}



import 操作还有如下写法：



• import java.util.* 引入 java.util 包下所有的直接类，而不会引入 java.util 下嵌套包内的类。



静态导入



静态导入有一个 static 关键字，可以直接导入类的公开静态方法和成员。



package com.lgq.study;
import java.util.Arrays;
import static java.lang.System.out; //导入静态变量 out
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 4, 2, 3};
        Arrays.sort(arr);
        out.println(Arrays.toString(arr)); //直接使用 out 变量
    }
}



包的作用域



• public：标记为 public 的部分可以被任意的类使用；

• private：标记为 private 的部分只能被定义它们的类使用；

• 如果没有指定 public 或 private，这个部分（类、方法或变量）可以被同一个包中的所有类访问，而其他包内的类则不可以访问。

• protected：标记为 protected 的部分不仅表明子类可以访问，还表明同一个包内的其他类可以访问，即使这些类不是子类也可以。



protected 和 default 的区别就在于子类是否和父类在同级包中，protected 修饰的变量子类在其他包中也可以访问，但是 default 情况下的变量子类只能在同级包中才可以访问。



可见性范围从小到大是：private < 默认（包）< protected < public



JAR 文件



在 Java 中，编译后的一个或多个包的 Java class 文件可以打包为一个文件，Java 中打包命令为 jar，打包后的文件扩展名为 .jar，一般称之为 jar 包，JAR 文件是压缩的，它使用了大家熟悉的 ZIP 压缩格式。



打包方式如下，首先到编译后的 java class 文件根目录，然后运行如下命令：



jar -cvf hello.jar com

com 是最上层包名



程序的编译与链接



「编译」是将源代码文件变成扩展名是 .class 的一种字节码，这个工作一般是由 javac 命令完成的。



「链接」是在运行时动态执行的，.class 文件不能直接运行，运行的是 Java 虚拟机，执行的就是 java 命令，这个命令解析 .class 文件，转换为机器能识别的二进制代码，然后运行。所谓「链接」就是根据引用到的类加载相应的字节码并执行。



Java 编译和运行时，都需要以参数指定一个 classpath，即类路径。类路径可以有多个，对于直接的 class 文件，路径是 class 文件的根目录；对于 jar 包，路径是 jar 包的完整名称（包括路径和 jar 包名）。



在 Java 源代码编译时， Java 编译器会确定引用的每个类的完全限定名，确定的方式是根据 import 语句和 classpath。如果导入的是完全限定名，则可以直接比较并确定。如果是模糊导入（import 带 .*），则根据 classpath 找对应父包，再在父包下寻找是否有对应的类。如果多个模糊导入的包下都有同样的类名，则 Java 会提示编译错误，此时应该明确指定导入哪个类。



Java 运行时，会根据类的完全限定名寻找并加载类，寻找的方式就是在类路径中寻找，如果是 class 文件的根目录，则直接查看是否有对应的子目录及文件，如果是 jar 文件，则首先在内存中解压文件，然后再查看是否有对应的类。

参考资料



• Java 编程的逻辑

• Java编程思想

• Java 核心技术 卷 1