(二十五)Java 面向对象之包(package)

目录

一. 前言

二. 包的语法格式

三. 创建包

四. import 关键字

五. package 的目录结构

六. 设置 CLASSPATH 系统变量

七. 课后习题


一. 前言

为了更好地组织类,Java 提供了包机制,用于区别类名的命名空间。

包的作用

  1. 把功能相似或相关的类或接口组织在同一个包中,方便类的查找和使用。
  2. 如同文件夹一样,包也采用了树形目录的存储方式。同一个包中的类名字是不同的,不同的包中的类的名字是可以相同的,当同时调用两个不同包中相同类名的类时,应该加上包名加以区别。因此,包可以避免名字冲突。
  3. 包也限定了访问权限,拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。

Java 使用包(package)这种机制是为了防止命名冲突,访问控制,提供搜索和定位类(class)、接口、枚举(enumerations)和注释(annotation)等。

二. 包的语法格式

包语句的语法格式为:

package pkg1[.pkg2[.pkg3…]];

例如,一个 Something.java 文件它的内容:

package net.java.util;

public class Something {
   ...
}

    那么它的路径应该是 net/java/util/Something.java 这样保存的。 包(package)的作用是把不同的 Java 程序分类保存,更方便的被其他 Java 程序调用。

    一个包(package)可以定义为一组相互联系的类型(类、接口、枚举和注释),为这些类型提供访问保护和命名空间管理的功能。

以下是一些 Java 中的包:

  • java.lang - 打包基础的类。
  • java.io - 包含输入输出功能的函数。

    开发者可以自己把一组类和接口等打包,并定义自己的 package。而且在实际开发中这样做是值得提倡的,当你自己完成类的实现之后,将相关的类分组,可以让其他的编程者更容易地确定哪些类、接口、枚举和注释等是相关的。

    由于 package 创建了新的命名空间(namespace),所以不会跟其他 package 中的任何名字产生命名冲突。使用包这种机制,更容易实现访问控制,并且让定位相关类更加简单。

三. 创建包

    创建 package 的时候,你需要为这个 package 取一个合适的名字。之后,如果其他的一个源文件包含了这个包提供的类、接口、枚举或者注释类型的时候,都必须将这个 package 的声明放在这个源文件的开头。

    包声明应该在源文件的第一行,每个源文件只能有一个包声明,这个文件中的每个类型都应用于它。

    如果一个源文件中没有使用包声明,那么其中的类,函数,枚举,注释等将被放在一个无名的包(unnamed package)中。

实例

    让我们来看一个例子,这个例子创建了一个叫做 animals 的包。通常使用小写的字母来命名避免与类、接口名字的冲突。

    在 animals 包中加入一个接口(interface):

/* 文件名: Animal.java */
package animals;

interface Animal {
   void eat();

   void travel();
}

接下来,在同一个包中加入该接口的实现:

package animals;

/* 文件名 : MammalInt.java */
public class MammalInt implements Animal {
   public void eat() {
      System.out.println("Mammal eats");
   }

   public void travel() {
      System.out.println("Mammal travels");
   } 

   public int noOfLegs() {
      return 0;
   }

   public static void main(String[] args) {
      MammalInt m = new MammalInt();
      m.eat();
      m.travel();
   }
} 

然后,编译这两个文件,并把他们放在一个叫做 animals 的子目录中。 用下面的命令来运行:

$ mkdir animals
$ cp Animal.class  MammalInt.class animals
$ java animals/MammalInt
Mammal eats
Mammal travel

四. import 关键字

    为了能够使用某一个包的成员,我们需要在 Java 程序中明确导入该包。使用 import 语句可完成此功能。

    在 Java 源文件中,import 语句应位于 package 语句之后,所有类的定义之前,可以没有,也可以有多条,其语法格式为:

import package1[.package2…].(classname|*);

如果在一个包中,一个类想要使用本包中的另一个类,那么该包名可以省略。

实例

    下面的 payroll 包已经包含了 Employee 类,接下来向 payroll 包中添加一个 Boss 类。Boss 类引用 Employee 类的时候可以不用使用 payroll 前缀,Boss 类的实例如下:

package payroll;

public class Boss {
   public void payEmployee(Employee e) {
      e.mailCheck();
   }
}

如果 Boss 类不在 payroll 包中又会怎样?Boss 类必须使用下面几种方法之一来引用其他包中的类。

1. 使用类全名描述,例如:

payroll.Employee

2. 用 import 关键字引入,使用通配符"*"

import payroll.*;

3. 使用 import 关键字引入 Employee 类

import payroll.Employee;

注意:类文件中可以包含任意数量的 import 声明。import 声明必须在包声明之后,类声明之前。

五. package 的目录结构

类放在包中会有两种主要的结果:

  • 包名成为类名的一部分,正如我们前面讨论的一样。
  • 包名必须与相应的字节码所在的目录结构相吻合。

下面是管理你自己 Java 中文件的一种简单方式:将类、接口等类型的源码放在一个文件中,这个文件的名字就是这个类型的名字,并以 .java 作为扩展名。

例如:

// 文件名 :  Car.java
package vehicle;

public class Car {
   // 类实现  
}

接下来,把源文件放在一个目录中,这个目录要对应类所在包的名字。

....\vehicle\Car.java

现在,正确的类名和路径将会是如下样子:

  • 类名 -> vehicle.Car

  • 路径名 -> vehicle\Car.java (in windows)

    通常,一个公司使用它互联网域名的颠倒形式来作为它的包名。例如:互联网域名是apple.com,所有的包名都以 com.apple 开头。包名中的每一个部分对应一个子目录。

    例如:这个公司有一个 com.apple.computers 的包,这个包包含一个叫做 Dell.java 的源文件,那么相应的,应该有如下面的一连串子目录:

....\com\apple\computers\Dell.java

    编译的时候,编译器为包中定义的每个类、接口等类型各创建一个不同的输出文件,输出文件的名字就是这个类型的名字,并加上 .class 作为扩展后缀。例如:

// 文件名: Dell.java
package com.apple.computers;

public class Dell {
      
}

class Ups {
      
}

现在,我们用 -d 选项来编译这个文件,如下:

$javac -d . Dell.java

这样会像下面这样放置编译了的文件:

.\com\apple\computers\Dell.class.\com\apple\computers\Ups.class

你可以像下面这样来导入所有 \com\apple\computers\ 中定义的类、接口等:

import com.apple.computers.*;

    编译之后的 .class 文件应该和 .java 源文件一样,它们放置的目录应该跟包的名字对应起来。但是,并不要求 .class 文件的路径跟相应的 .java 的路径一样。你可以分开来安排源码和类的目录。

<path-one>\sources\com\apple\computers\Dell.java
<path-two>\classes\com\apple\computers\Dell.class

    这样,你可以将你的类目录分享给其他的编程人员,而不用透露自己的源码。用这种方法管理源码和类文件可以让编译器和 Java虚拟机(JVM)可以找到你程序中使用的所有类型。

    类目录的绝对路径叫做 classpath。设置在系统变量 CLASSPATH 中。编译器和 Java 虚拟机通过将 package 名字加到 classpath 后来构造 .class 文件的路径。

    <path-two>\classes 是 classpath,package 名字是 com.apple.computers,而编译器和 JVM 会在 <path-two>\classes\com\apple\compters 中找 .class 文件。

    一个 classpath 可能会包含好几个路径。多路径应该用分隔符分开。默认情况下,编译器和 JVM 查找当前目录。JAR 文件按包含 Java 平台相关的类,所以他们的目录默认放在了 classpath中。

六. 设置 CLASSPATH 系统变量

用下面的命令显示当前的 CLASSPATH 变量:

  • Windows平台(DOS 命令行下)-> C:\> set CLASSPATH
  • UNIX平台(Bourne shell下)-> % echo $CLASSPATH

删除当前 CLASSPATH 变量内容:

  • Windows平台(DOS 命令行下)-> C:\> set CLASSPATH=
  • UNIX平台(Bourne shell下)-> % unset CLASSPATH; export CLASSPATH 

设置 CLASSPATH 变量:

  • Windows平台(DOS 命令行下)-> set CLASSPATH=C:\users\jack\java\classes
  • UNIX平台(Bourne shell下)-> % CLASSPATH=/home/jack/java/classes; export CLASSPATH

七. 课后习题

1. 在 biology 包中的 animal 包中有 Human 类,它具有 name、height、weight 的属性,还具有eat()、sleep() 和 work() 的行为,在 biology 包中的 plant 包中有 Flower 类,它具有name、color、smell 的属性,还具有 drink() 和 blossom() 的行为。

2. 在一个 school 包中的 garden 包中一个张三的人,他是一个 Human 类的对象,种植的 rose 是一个 Flower 类对象,编程实现并测试各自的方法。

3. 在 com.graphic 包中定义一个圆柱体类 Cylinder,其半径 r,高 h 都为私有属性,有构造方法和求体级方法 volume()。在 com.test 包中定义一个测试类 Test,测试一个半径为 5.34、高为 2 的圆柱体体积。半径 PI 为 3.14。

4. 在 computer 包中的 mainbroad 包中有一个 VGACard 的类,它有一个显示方法 show(),显示“VGA checked success”,在 server 包的 mainbroad 包中的 ShowCard 类是继承自 VGACard,请测试 ShowCard 的 show() 功能。

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