Java 包的概念

Java 包的概念,使用任何语言进行编程都有一个相同的问题,就是命名冲突。程序一般不全是一个人写的,会调用系统提供的代码、第三方库中的代码、项目中其他人写的代码等,不同的人就不同的目的可能定义同样的类名/接口名,Java中解决这个问题的主要方法就是包。

即使代码都是一个人写的,将多个关系不太大的类和接口都放在一起,也不便于理解和维护,Java中组织类和接口的方式也是包。

包是一个比较容易理解的概念,类似于计算机中的文件夹,正如我们在计算机中管理文件,文件放在文件夹中一样,类和接口放在包中,为便于组织,文件夹一般是一个层次结构,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。

1.声明类所在的包
我们之前定义类的时候没有定义其所在的包,默认情况下,类位于默认包下,使用默认包是不建议的,我们使用默认包只是简单起见。

定义类的时候,应该先使用关键字package声明其包名,如下所示:

package coolcou.com;
public class Hello {
    //类的定义
}

以上声明类Hello的包名为coolcou.com,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。

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

为避免命名冲突,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。
没有域名的也没关系,使用一个其他代码不太会用的包名即可,比如本文使用的coolcou. com。如果代码需要公开给其他人用,最好有一个域名以确保唯一性,如果只是内部使用,则确保内部没有其他代码使用该包名即可。

除了避免命名冲突,包也是一种方便组织代码的机制。一般而言,同一个项目下的所有代码都有一个相同的包前缀,这个前缀是唯一的,不会与其他代码重名,在项目内部,根据不同目的再细分为子包,子包可能又会分为下一级子包,形成层次结构,内部实现一般位于比较底层的包。

包可以方便模块化开发,不同功能可以位于不同包内,不同开发人员负责不同的包。包也可以方便封装,供外部使用的类可以放在包的上层,而内部的实现细节则可以放在比较底层的子包内。

2.通过包使用类
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。使用有两种方式:一种是通过类的完全限定名;另外一种是将用到的类引入当前类。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,其他包内的类则不行。

看个例子,使用Arrays类中的sort方法,通过完全限定名可以这样使用:

int[] arr = new int[]{1,4,2,3};
java.util.Arrays.sort(arr);
System.out.println(java.util.Arrays.toString(arr));

显然,这样比较烦琐,另外一种就是将该类引入当前类。引入的关键字是import, import需要放在package定义之后,类定义之前,如下所示:

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

做import操作时,可以一次将某个包下的所有类引入,语法是使用.*,比如,将java.util包下的所有类引入,语法是:import java.util.*。需要注意的是,这个引入不能递归,它只会引入java.util包下的直接类,而不会引入java.util下嵌套包内的类,比如,不会引入包java.util.zip下面的类。试图嵌套引入的形式也是无效的,如import java.util.*.*

在一个类内,对其他类的引用必须是唯一确定的,不能有重名的类,如果有,则通过import只能引入其中的一个类,其他同名的类则必须要使用完全限定名。
引入类是一个比较烦琐的工作,不过,大多数Java开发环境都提供工具自动做这件事。比如,在Eclipse中,通过执行Source→Organize Imports命令或按对应的快捷键Ctrl+Shift+O就可以自动管理引用的类。

有一种特殊类型的导入,称为静态导入,它有一个static关键字,可以直接导入类的公开静态方法和成员。看个例子:

import java.util.Arrays;
import static java.util.Arrays.*; //静态导入Arrays中的所有静态方法
import static java.lang.System.out; //导入静态变量out
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1,4,2,3};
        sort(arr);  //可以直接使用Arrays中的sort方法
        out.println(Arrays.toString(arr)); //可以直接使用out变量
    }
}

静态导入不应过度使用,否则难以区分访问的是哪个类的代码。

3.包范围可见性
前面我们介绍过,对于类、变量和方法,都可以有一个可见性修饰符public/private,我们还提到,可以不写修饰符。如果什么修饰符都不写,它的可见性范围就是同一个包内,同一个包内的其他类可以访问,而其他包内的类则不可以访问。

需要说明的是,同一个包指的是同一个直接包,子包下的类并不能访问。比如,类coolcou.com.Hellocoolcou.com.inner.Test,其所在的包coolcou.comcoolcou.com.inner是两个完全独立的包,并没有逻辑上的联系,Hello类和Test类不能互相访问对方的包可见性方法和属性。

除了public和private修饰符,还有一个与继承有关的修饰符protected。关于protected的细节我们下章介绍,这里需要说明的是,protected可见性包括包可见性,也就是说,声明为protected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。

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

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