夯实Java基础系列5：Java文件和Java包结构

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

java

本系列文章将整理到我在GitHub上的《Java面试指南》仓库，更多精彩内容请到我的仓库里查看

https://github.com/h2pl/Java-Tutorial

喜欢的话麻烦点下Star哈

文章首发于我的个人博客：

www.how2playlife.com

本文是微信公众号【Java技术江湖】的《夯实Java基础系列博文》其中一篇，本文部分内容来源于网络，为了把本文主题讲得清晰透彻，也整合了很多我认为不错的技术博客内容，引用其中了一些比较好的博客文章，如有侵权，请联系作者。

该系列博文会告诉你如何从入门到进阶，一步步地学习Java基础知识，并上手进行实战，接着了解每个Java知识点背后的实现原理，更完整地了解整个Java技术体系，形成自己的知识框架。为了更好地总结和检验你的学习成果，本系列文章也会提供部分知识点对应的面试题以及参考答案。

如果对本系列文章有什么建议，或者是有什么疑问的话，也可以关注公众号【Java技术江湖】联系作者，欢迎你参与本系列博文的创作和修订。

Java中的包概念

Java中的包是封装一组类，子包和接口的机制。软件包用于：

防止命名冲突。例如，可以有两个名称分别为Employee的类，college.staff.cse.Employee和college.staff.ee.Employee

更轻松地搜索/定位和使用类，接口，枚举和注释

提供受控访问：受保护和默认有包级别访问控制。受保护的成员可以通过同一个包及其子类中的类访问。默认成员（没有任何访问说明符）只能由同一个包中的类访问。

包可以被视为数据封装（或数据隐藏）。

我们所需要做的就是将相关类放入包中。之后，我们可以简单地从现有的软件包中编写一个导入类，并将其用于我们的程序中。一个包是一组相关类的容器，其中一些类可以访问，并且其他类被保存用于内部目的。

我们可以在程序中尽可能多地重用包中的现有类。

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。

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。 package(包) 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，并定义自己的包。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。

由于包创建了新的命名空间（namespace），所以不会跟其他包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。

创建包

创建包的时候，你需要为这个包取一个合适的名字。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，都必须将这个包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。

例子

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）：

Animal.java 文件代码：

/* 文件名: Animal.java */  package  animals; interface  Animal  {  public  void  eat(); public  void  travel(); }

接下来，在同一个包中加入该接口的实现：

MammalInt.java 文件代码：

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：

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

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。

例子

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。

Boss.java 文件代码：

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。

使用类全名描述，例如：

payroll.Employee

用 import 关键字引入，使用通配符 "*"

import payroll.*;

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。

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本中，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 (在 windows 系统中)

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 runoob.com，所有的包名都以 com.runoob 开头。包名中的每一个部分对应一个子目录。

例如：有一个 com.runoob.test 的包，这个包包含一个叫做 Runoob.java 的源文件，那么相应的，应该有如下面的一连串子目录：

....\com\runoob\test\Runoob.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: Runoob.java package com.runoob.test; public class Runoob { } class Google { }

现在，我们用-d选项来编译这个文件，如下：

$javac -d .  Runoob.java

这样会像下面这样放置编译了的文件：

.\com\runoob\test\Runoob.class  .\com\runoob\test\Google.class

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

import com.runoob.test.*;

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。

\sources\com\runoob\test\Runoob.java \classes\com\runoob\test\Google.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 class path。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 class path 后来构造 .class 文件的路径。

\classes 是 class path，package 名字是 com.runoob.test,而编译器和 JVM 会在 \classes\com\runoob\test 中找 .class 文件。

一个 class path 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 class path 中。

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）： C:> set CLASSPATH=C:\users\jack\java\classes

  • UNIX 平台（Bourne shell 下）：# CLASSPATH=/home/jack/java/classes; export CLASSPATH

Java包（package）详解

java包的作用是为了区别类名的命名空间　　

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。

创建包

创建包的时候，你需要为这个包取一个合适的名字。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，都必须将这个包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。

例子

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）：

package animals;
interface Animal {
   public void eat();
   public 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();
   }
}
　　

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：

1

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。

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 runoob.com，所有的包名都以 com.runoob 开头。包名中的每一个部分对应一个子目录。

例如：有一个 com.runoob.test 的包，这个包包含一个叫做 Runoob.java 的源文件，那么相应的，应该有如下面的一连串子目录：

1

....\com\runoob\test\Runoob.java

常用jar包

java软件包的类型

软件包的类型有内置的软件包和用户定义的软件包内置软件包

这些软件包由大量的类组成，这些类是Java API的一部分。一些常用的内置软件包有：

1）java.lang：包含语言支持类（例如分类，用于定义基本数据类型，数学运算）。该软件包会自动导入。

2） java.io：包含分类以支持输入/输出操作。

3） java.util：包含实现像链接列表，字典和支持等数据结构的实用类; 用于日期/时间操作。

4） java.applet：包含用于创建Applets的类。

5） java.awt：包含用于实现图形用户界面组件的类（如按钮，菜单等）。

6） java.net：包含支持网络操作的类。

dt.jar

SUN对于dt.jar的定义：Also includes dt.jar, the DesignTime archive of BeanInfo files that tell interactive development environments (IDE's) how to display the Java components and how to let the developer customize them for the application。

中文翻译过来就是：dt.jar是BeanInfo文件的DesignTime归档，BeanInfo文件用来告诉集成开发环境（IDE）如何显示Java组件还有如何让开发人员根据应用程序自定义它们。这段文字中提到了几个关键字：DesignTime,BeanInfo,IDE，Java components。其实dt.jar就是DesignTime Archive的缩写。那么何为DesignTime。

何为DesignTime?翻译过来就是设计时。其实了解JavaBean的人都知道design time和runtime（运行时）这两个术语的含义。设计时（DesignTIme）是指在开发环境中通过添加控件，设置控件或窗体属性等方法，建立应用程序的时间。

   

    与此相对应的运行时（RunTIme）是指可以象用户那样与应用程序交互作用的时间。那么现在再理解一下上面的翻译，其实dt.jar包含了swing控件中的BeanInfo，而IDE的GUI Designer需要这些信息。那让我们看一下dt.jar中到底有什么？下面是一张dt.jar下面的内容截图：

从上面的截图可以看出，dt.jar中全部是Swing组件的BeanInfo。那么到底什么是BeanInfo呢？

何为BeanInfo?JavaBean和BeanInfo有很大的关系。Sun所制定的JavaBean规范，很大程度上是为IDE准备的——它让IDE能够以可视化的方式设置JavaBean的属性。如果在IDE中开发一个可视化应用程序，我们需要通过属性设置的方式对组成应用的各种组件进行定制，IDE通过属性编辑器让开发人员使用可视化的方式设置组件的属性。

一般的IDE都支持JavaBean规范所定义的属性编辑器，当组件开发商发布一个组件时，它往往将组件对应的属性编辑器捆绑发行，这样开发者就可以在IDE环境下方便地利用属性编辑器对组件进行定制工作。JavaBean规范通过java.beans.PropertyEditor定义了设置JavaBean属性的方法，通过BeanInfo描述了JavaBean哪些属性是可定制的，此外还描述了可定制属性与PropertyEditor的对应关系。

BeanInfo与JavaBean之间的对应关系，通过两者之间规范的命名确立：对应JavaBean的BeanInfo采用如下的命名规范：BeanInfo。当JavaBean连同其属性编辑器相同的组件注册到IDE中后，当在开发界面中对JavaBean进行定制时，IDE就会根据JavaBean规范找到对应的BeanInfo，再根据BeanInfo中的描述信息找到JavaBean属性描述（是否开放、使用哪个属性编辑器），进而为JavaBean生成特定开发编辑界面。

dt.jar里面主要是swing组件的BeanInfo。IDE根据这些BeanInfo显示这些组件以及开发人员如何定制他们。

rt.jar

rt.jar是runtime的归档。Java基础类库，也就是Java doc里面看到的所有的类的class文件。

rt.jar 默认就在Root Classloader的加载路径里面的，而在Claspath配置该变量是不需要的；同时jre/lib目录下的其他jar:jce.jar、jsse.jar、charsets.jar、resources.jar都在Root Classloader中。

*.java文件的奥秘

*.Java文件简介

.java文件你可以认为只是一个文本文件， 这个文件即是用java语言写成的程序，或者说任务的代码块。

.class文件本质上是一种二进制文件， 它一般是由.java文件通过 javac这个命令（jdk本身提供的工具）生成的一个文件， 而这个文件可以由jvm(java虚拟机)装载（类装载），然后进java解释执行， 这也就是运行你的程序。

你也可以这样比较一下：

.java与 .c , .cpp, .asm等等文件，本质 上一样的， 只是用一种 语言来描述你要怎么去完成一件事（一个任务）， 而这种语言 计算机本身 是没有办法知道是什么含义的， 它面向的只是程序员本身， 程序员可以通过 语言本身（语法） 来描述或组织这个任务，这也就 是所谓的编程。

最后你当然是需要计算机按照你的意图来运行你的程序， 这时候就先得有一个翻译（编译， 汇编， 链接等等复杂的过程）把它变成机器可理解的指令（这就是大家说的机器语言，机器语言本身也是一种编程语言，只是程序很难写，很难读懂，基本上没有办法维护）。

这里的.class文件在计算的体系结构中本质上对应的是一种机器语言（而这里的机器叫作JVM），所以JVM本身是可以直接运行这里的.class文件。所以 你可以进一步地认为，.java与.class与其它的编程语法一样，它们都是程序员用来描述自己的任务的一种语言，只是它们面向的对象不一样，而计算机本身只能识别它自已定义的那些指令什么的（再次强调，这里的计算机本身没有那么严格的定义）

In short：

.java是Java的源文件后缀，里面存放程序员编写的功能代码。

.class文件是字节码文件，由.java源文件通过javac命令编译后生成的文件。是可以运行在任何支持Java虚拟机的硬件平台和操作系统上的二进制文件。

.class文件并不本地的可执行程序。Java虚拟机就是去运行.class文件从而实现程序的运行。

为什么一个java源文件中只能有一个public类？

　　在java编程思想（第四版）一书中有这样3段话（6.4 类的访问权限）：

　　1.每个编译单元（文件）都只能有一个public类，这表示，每个编译单元都有单一的公共接口，用public类来表现。该接口可以按要求包含众多的支持包访问权限的类。如果在某个编译单元内有一个以上的public类，编译器就会给出错误信息。

　　2.public类的名称必须完全与含有该编译单元的文件名相同，包含大小写。如果不匹配，同样将得到编译错误。

　　3.虽然不是很常用，但编译单元内完全不带public类也是可能的。在这种情况下，可以随意对文件命名。

总结相关的几个问题：

1、一个”.java”源文件中是否可以包括多个类（不是内部类）？有什么限制？

答：可以有多个类，但只能有一个public的类，并且public的类名必须与文件名相一致。

2、为什么一个文件中只能有一个public的类

答：编译器在编译时，针对一个java源代码文件（也称为“编译单元”）只会接受一个public类。否则报错。

3、在java文件中是否可以没有public类

答：public类不是必须的，java文件中可以没有public类。

4、为什么这个public的类的类名必须和文件名相同

答： 是为了方便虚拟机在相应的路径中找到相应的类所对应的字节码文件。

Main方法

主函数：是一个特殊的函数，作为程序的入口，可以被JVM调用

主函数的定义：

public：代表着该函数访问权限是最大的

static：代表主函数随着类的加载就已经存在了

void：主函数没有具体的返回值

main：不是关键字，但是一个特殊的单词，能够被JVM识别

（String[] args）：函数的参数，参数类型是一个数组，该数组中的元素师字符串，字符串数组。main(String[] args) 字符串数组的 此时空数组的长度是0，但也可以在 运行的时候向其中传入参数。

主函数时固定格式的，JVM识别

主函数可以被重载，但是JVM只识别main（String[] args），其他都是作为一般函数。这里面的args知识数组变量可以更改，其他都不能更改。

一个java文件中可以包含很多个类，每个类中有且仅有一个主函数，但是每个java文件中可以包含多个主函数，在运行时，需要指定JVM入口是哪个。例如一个类的主函数可以调用另一个类的主函数。不一定会使用public类的主函数。

外部类的访问权限

外部类只能用public和default修饰。

为什么要对外部类或类做修饰呢？

1.存在包概念：public 和 default 能区分这个外部类能对不同包作一个划分 （default修饰的类，其他包中引入不了这个类，public修饰的类才能被import）

2.protected是包内可见并且子类可见，但是当一个外部类想要继承一个protected修饰的非同包类时，压根找不到这个类，更别提几层了

3.private修饰的外部类，其他任何外部类都无法导入它。

//Java中的文件名要和public修饰的类名相同，否则会报错
//如果没有public修饰的类，则文件可以随意命名
public class Java中的类文件 {
}
//非公共开类的访问权限默认是包访问权限，不能用private和protected
//一个外部类的访问权限只有两种，一种是包内可见，一种是包外可见。
//如果用private修饰，其他类根本无法看到这个类，也就没有意义了。
//如果用protected，虽然也是包内可见，但是如果有子类想要继承该类但是不同包时，
//压根找不到这个类，也不可能继承它了，所以干脆用default代替。
class A{
}

Java包的命名规则

以 java.* 开头的是Java的核心包，所有程序都会使用这些包中的类；

以 javax.* 开头的是扩展包，x 是 extension 的意思，也就是扩展。虽然 javax.* 是对 java.* 的优化和扩展，但是由于 javax.* 使用的越来越多，很多程序都依赖于 javax.，所以 javax. 也是核心的一部分了，也随JDK一起发布。

以 org.* 开头的是各个机构或组织发布的包，因为这些组织很有影响力，它们的代码质量很高，所以也将它们开发的部分常用的类随JDK一起发布。

在包的命名方面，为了防止重名，有一个惯例：大家都以自己域名的倒写形式作为开头来为自己开发的包命名，例如百度发布的包会以 com.baidu.* 开头，w3c组织发布的包会以 org.w3c.* 开头，微学苑发布的包会以 net.weixueyuan.* 开头……

组织机构的域名后缀一般为 org，公司的域名后缀一般为 com，可以认为 org.* 开头的包为非盈利组织机构发布的包，它们一般是开源的，可以免费使用在自己的产品中，不用考虑侵权问题，而以 com.* 开头的包往往由盈利性的公司发布，可能会有版权问题，使用时要注意。

参考文章

https://www.cnblogs.com/ryanzheng/p/8465701.html
https://blog.csdn.net/fuhanghang/article/details/84102404
https://www.runoob.com/java/java-package.html
https://www.breakyizhan.com/java/4260.html
https://blog.csdn.net/qq_36626914/article/details/80627454

微信公众号

个人公众号：程序员黄小斜

​

黄小斜是 985 硕士，阿里巴巴Java工程师，在自学编程、技术求职、Java学习等方面有丰富经验和独到见解，希望帮助到更多想要从事互联网行业的程序员们。

​

作者专注于 JAVA 后端技术栈，热衷于分享程序员干货、学习经验、求职心得，以及自学编程和Java技术栈的相关干货。

​

黄小斜是一个斜杠青年，坚持学习和写作，相信终身学习的力量，希望和更多的程序员交朋友，一起进步和成长！

原创电子书:

关注微信公众号【程序员黄小斜】后回复【原创电子书】即可领取我原创的电子书《菜鸟程序员修炼手册：从技术小白到阿里巴巴Java工程师》这份电子书总结了我2年的Java学习之路，包括学习方法、技术总结、求职经验和面试技巧等内容，已经帮助很多的程序员拿到了心仪的offer！

程序员3T技术学习资源： 一些程序员学习技术的资源大礼包，关注公众号后，后台回复关键字 “资料” 即可免费无套路获取，包括Java、python、C++、大数据、机器学习、前端、移动端等方向的技术资料。

技术公众号：Java技术江湖

如果大家想要实时关注我更新的文章以及分享的干货的话，可以关注我的微信公众号【Java技术江湖】

这是一位阿里 Java 工程师的技术小站。作者黄小斜，专注 Java 相关技术：SSM、SpringBoot、MySQL、分布式、中间件、集群、Linux、网络、多线程，偶尔讲点Docker、ELK，同时也分享技术干货和学习经验，致力于Java全栈开发！

（关注公众号后回复”Java“即可领取 Java基础、进阶、项目和架构师等免费学习资料，更有数据库、分布式、微服务等热门技术学习视频，内容丰富，兼顾原理和实践，另外也将赠送作者原创的Java学习指南、Java程序员面试指南等干货资源）

Java工程师必备学习资源: 一些Java工程师常用学习资源，关注公众号后，后台回复关键字 “Java” 即可免费无套路获取。

​

以上是 夯实Java基础系列5：Java文件和Java包结构 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/391996.html

回到顶部