包详解

在前面的代码中，我们把类和接口命名为​​Person​​​、​​Student​​​、​​Hello​​等简单名字。

在现实中，如果小明写了一个​​Person​​类，小红也写了一个​​Person​​类，现在，小白既想用小明的​​Person​​，也想用小红的​​Person​​，怎么办？

如果小军写了一个​​Arrays​​类，恰好JDK也自带了一个​​Arrays​​类，如何解决类名冲突？

在Java中，我们使用​​package​​来解决名字冲突。

Java定义了一种名字空间，称之为包：​​package​​。一个类总是属于某个包，类名（比如​​Person​​）只是一个简写，真正的完整类名是​​包名.类名​​。

例如：

小明的​​Person​​类存放在包​​ming​​下面，因此，完整类名是​​ming.Person​​；

小红的​​Person​​类存放在包​​hong​​下面，因此，完整类名是​​hong.Person​​；

小军的​​Arrays​​类存放在包​​mr.jun​​下面，因此，完整类名是​​mr.jun.Arrays​​；

JDK的​​Arrays​​类存放在包​​java.util​​下面，因此，完整类名是​​java.util.Arrays​​。

在定义​​class​​的时候，我们需要在第一行声明这个​​class​​属于哪个包。

小明的​​Person.java​​文件：

package ming; // 申明包名ming

public class Person {
}

小军的​​Arrays.java​​文件：

package mr.jun; // 申明包名mr.jun

public class Arrays {
}

在Java虚拟机执行的时候，JVM只看完整类名，因此，只要包名不同，类就不同。

包可以是多层结构，用​​.​​隔开。例如：​​java.util​​。

​ 要特别注意：包没有父子关系。java.util和java.util.zip是不同的包，两者没有任何继承关系。

没有定义包名的​​class​​，它使用的是默认包，非常容易引起名字冲突，因此，不推荐不写包名的做法。

我们还需要按照包结构把上面的Java文件组织起来。假设以​​package_sample​​作为根目录，​​src​​作为源码目录，那么所有文件结构就是：

package_sample
└─ src
    ├─ hong
    │  └─ Person.java
    │  ming
    │  └─ Person.java
    └─ mr
       └─ jun
          └─ Arrays.java

即所有Java文件对应的目录层次要和包的层次一致。

编译后的​​.class​​文件也需要按照包结构存放。如果使用IDE，把编译后的​​.class​​文件放到​​bin​​目录下，那么，编译的文件结构就是：

package_sample
└─ bin
   ├─ hong
   │  └─ Person.class
   │  ming
   │  └─ Person.class
   └─ mr
      └─ jun
         └─ Arrays.class

包作用域

位于同一个包的类，可以访问包作用域的字段和方法。不用​​public​​、​​protected​​、​​private​​修饰的字段和方法就是包作用域。例如，​​Person​​类定义在​​hello​​包下面：

package hello;

public class Person {
    // 包作用域:
    void hello() {
        System.out.println("Hello!");
    }
}

​​Main​​类也定义在​​hello​​包下面：

package hello;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();
        p.hello(); // 可以调用，因为Main和Person在同一个包
    }
}

import

在一个​​class​​中，我们总会引用其他的​​class​​。例如，小明的​​ming.Person​​类，如果要引用小军的​​mr.jun.Arrays​​类，他有三种写法：

第一种，直接写出完整类名，例如：

// Person.java
package ming;

public class Person {
    public void run() {
        mr.jun.Arrays arrays = new mr.jun.Arrays();
    }
}

很显然，每次写完整类名比较痛苦。

因此，第二种写法是用​​import​​语句，导入小军的​​Arrays​​，然后写简单类名：

// Person.java
package ming;

// 导入完整类名:
import mr.jun.Arrays;

public class Person {
    public void run() {
        Arrays arrays = new Arrays();
    }
}

在写​​import​​的时候，可以使用​​*​​，表示把这个包下面的所有​​class​​都导入进来（但不包括子包的​​class​​）：

// Person.java
package ming;

// 导入mr.jun包的所有class:
import mr.jun.*;

public class Person {
    public void run() {
        Arrays arrays = new Arrays();
    }
}

我们一般不推荐这种写法，因为在导入了多个包后，很难看出​​Arrays​​类属于哪个包。

还有一种​​import static​​的语法，它可以导入可以导入一个类的静态字段和静态方法：

package main;

// 导入System类的所有静态字段和静态方法:
import static java.lang.System.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 相当于调用System.out.println(…)
        out.println("Hello, world!");
    }
}

​​import static​​很少使用。

Java编译器最终编译出的​​.class​​文件只使用完整类名，因此，在代码中，当编译器遇到一个​​class​​名称时：

• 如果是完整类名，就直接根据完整类名查找这个class；
• 如果是简单类名，按下面的顺序依次查找：

• 查找当前package是否存在这个class；
• 查找import的包是否包含这个class；
• 查找java.lang包是否包含这个class。

如果按照上面的规则还无法确定类名，则编译报错。

我们来看一个例子：

// Main.java
package test;

import java.text.Format;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        java.util.List list; // ok，使用完整类名 -> java.util.List
        Format format = null; // ok，使用import的类 -> java.text.Format
        String s = "hi"; // ok，使用java.lang包的String -> java.lang.String
        System.out.println(s); // ok，使用java.lang包的System -> java.lang.System
        MessageFormat mf = null; // 编译错误：无法找到MessageFormat: MessageFormat cannot be resolved to a type
    }
}

因此，编写class的时候，编译器会自动帮我们做两个import动作：

• 默认自动import当前package的其他class；
• 默认自动import java.lang.*。

​ 注意：自动导入的是java.lang包，但类似java.lang.reflect这些包仍需要手动导入。

如果有两个​​class​​名称相同，例如，​​mr.jun.Arrays​​和​​java.util.Arrays​​，那么只能​​import​​其中一个，另一个必须写完整类名。

最佳实践

为了避免名字冲突，我们需要确定唯一的包名。推荐的做法是使用倒置的域名来确保唯一性。例如：

• org.apache
• org.apache.commons.log
• com.liaoxuefeng.sample

子包就可以根据功能自行命名。

要注意不要和​​java.lang​​包的类重名，即自己的类不要使用这些名字：

• String
• System
• Runtime
• ...

要注意也不要和JDK常用类重名：

• java.util.List
• java.text.Format
• java.math.BigInteger
• ...

编译和运行

假设我们创建了如下的目录结构：

work
├── bin
└── src
    └── com
        └── itranswarp
            ├── sample
            │   └── Main.java
            └── world
                └── Person.java

其中，​​bin​​目录用于存放编译后的​​class​​文件，​​src​​目录按包结构存放Java源码，我们怎么一次性编译这些Java源码呢？

首先，确保当前目录是​​work​​目录，即存放​​src​​和​​bin​​的父目录：

$ ls
bin src

然后，编译​​src​​目录下的所有Java文件：

$ javac -d ./bin src/**/*.java

命令行​​-d​​指定输出的​​class​​文件存放​​bin​​目录，后面的参数​​src/**/*.java​​表示​​src​​目录下的所有​​.java​​文件，包括任意深度的子目录。

注意：Windows不支持​​**​​这种搜索全部子目录的做法，所以在Windows下编译必须依次列出所有​​.java​​文件：

C:\work> javac -d bin src\com\itranswarp\sample\Main.java src\com\itranswarp\world\Persion.java

如果编译无误，则​​javac​​命令没有任何输出。可以在​​bin​​目录下看到如下​​class​​文件：

bin
└── com
    └── itranswarp
        ├── sample
        │   └── Main.class
        └── world
            └── Person.class

现在，我们就可以直接运行​​class​​文件了。根据当前目录的位置确定classpath，例如，当前目录仍为​​work​​，则classpath为​​bin​​或者​​./bin​​：

$ java -cp bin com.itranswarp.sample.Main 
Hello, world!

实例

请按如下包结构创建工程项目：

oop-package
└── src
    └── com
        └── itranswarp
            ├── sample
            │   └── Main.java
            └── world
                └── Person.java