Что такое пакеты в java программе
— Файлы в компьютере группируются по папкам. Классы в Java (а каждый класс лежит в отдельном файле) группируются по пакетам, которые являются папками на диске. Ничего принципиально нового. Но есть два замечания
— Первое. «Полным уникальным именем класса» является «имя пакета» + «имя класса». Примеры:
Полное уникальное имя | Имя пакета | Имя класса |
---|---|---|
java.io.FileInputStream | java.io | FileInputStream |
java.lang.String | java.lang | String |
java.util.ArrayList | java.util | ArrayList |
org.apache.tomcat.Servlet | org.apache.tomcat | Servlet |
Cat | отсутствует | Cat |
— Полное имя класса всегда уникально!
— Каждый раз писать длинное имя, например java.util.ArrayList, очень неудобно. Поэтому в Java добавили возможность «импортировать классы». В своем коде ты можешь пользоваться коротким именем других классов, но ты должен в начале своего класса явно указать, какой именно класс будет использоваться.
— А как это сделать?
— Делается это конструкцией вида « import java.util.ArrayList; »
— В начале класса, сразу после объявления package, ты можешь указать какой именно класс скрывается за ArrayList, который ты используешь у себя в коде.
— Зачем такая сложность? Что могут быть классы с одинаковыми именами?
— Да, в разных пакетах могут лежать классы с одинаковыми именами. Но мы не можем импортировать в наш класс два класса с одинаковыми именами , поэтому к одному из них придётся обращаться по полному имени.
— Вот еще одна аналогия. У тебя в коллективе есть Серега и никаких проблем с общением – все знают кто это. Но если бы их было трое, то чтобы их различать пришлось бы использовать полные уникальные имена.
— Второе. Лучше всегда класть классы в пакеты, а не в корень папки src . Когда классов мало, это ещё не представляет проблему, но когда классов много – очень легко запутаться. Поэтому всегда создавай классы только в пакетах.
В Java принято давать классам и пакетам осмысленные имена. Многие компании выпускают свои библиотеки (набор классов) и, чтобы не было путаницы, называют пакеты этих классов по имени компании/сайта:
На сегодняшний момент язык Java является одним из самых распространенных и популярных языков программирования. Первая версия языка появилась еще в 1996 году в недрах компании Sun Microsystems, впоследствии поглощенной компанией Oracle. Java задумывался как универсальный язык программирования, который можно применять для различного рода задач. И к настоящему времени язык Java проделал большой путь, было издано множество различных версий. Текущей версией является Java 18, которая вышла 22 марта 2022 года. А Java превратилась из просто универсального языка в целую платформу и экосистему, которая объединяет различные технологии, используемые для целого ряда задач: от создания десктопных приложений до написания крупных веб-порталов и сервисов. Кроме того, язык Java активно применяется для создания программного обеспечения для множества устройств: обычных ПК, планшетов, смартфонов и мобильных телефонов и даже бытовой техники. Достаточно вспомнить популярность мобильной ОС Android, большинство программ для которой пишутся именно на Java.
Особенности Java
Ключевой особенностью языка Java является то, что его код сначала транслируется в специальный байт-код, независимый от платформы. А затем этот байт-код выполняется виртуальной машиной JVM (Java Virtual Machine). В этом плане Java отличается от стандартных интерпретируемых языков как PHP или Perl, код которых сразу же выполняется интерпретатором. В то же время Java не является и чисто компилируемым языком, как С или С++.
Подобная архитектура обеспечивает кроссплатформенность и аппаратную переносимость программ на Java, благодаря чему подобные программы без перекомпиляции могут выполняться на различных платформах - Windows, Linux, Mac OS и т.д. Для каждой из платформ может быть своя реализация виртуальной машины JVM, но каждая из них может выполнять один и тот же код.
Еще одной ключевой особенностью Java является то, что она поддерживает автоматическую сборку мусора. А это значит, что вам не надо освобождать вручную память от ранее использовавшихся объектов, как в С++, так как сборщик мусора это сделает автоматически за вас.
Java является объектно-ориентированным языком. Он поддерживает полиморфизм, наследование, статическую типизацию. Объектно-ориентированный подход позволяет решить задачи по построению крупных, но в тоже время гибких, масштабируемых и расширяемых приложений.
Oracle JDK и OpenJDK
Для разработки на языке программирования Java нам потребуется специальный комплект инструментов, который называется JDK или Java Development Kit. Однако стоит отметить, что существуют разные реализации JDK, хотя все они используют один и тот же язык - Java. Две наиболее популярных реализации - Oracle JDK и OpenJDK . В чем их разница?
Oracle JDK всецело развивается компанией Oracle. OpenJDK же развивается как компанией Oracle, так и еще рядом компаний совместно.
Наибольшие различия с точки зрения лицензирования. Согласно лицензии Oracle JDK можно использовать бесплатно для персональных нужд, а также для разработки, тестирования и демонстрации приложений. В остальных случаях (например, для получения поддержки) необходима коммерческая лицензия в виде подписки. А OpenJDK полностью бесплатна.
В плане функционала, набора возможностей Oracle JDK и OpenJDK практически не должны отличаться. А вот вплане производительности отмечается, что Oracle JDK работает несколько быстрее, чем OpenJDK. Кроме того, некоторые разработчики отмечают, что OpenJDK чуть более глючная, а Oracle JDK более стабильная.
В данном руководстве мы будем использовать Oracle JDK, однако если вы используете OpenJDK, никаких проблем не должно возникнуть.
Установка Java
Итак, для разработки программ на Java нам потребуется специальный комплект для разработки JDK (Java Development Kit). JDK включает ряд программ и утилит, которые позволяют компилировать, запускать программы на Java, а также выполнять ряд других функций.
На этой странице найдем и загрузим дистрибутив для нашей операционной системы (Windows, MacOS или Linux):
Для большинства ОС есть два варианта загрузки: в виде установщика, либо в виде архива, который не надо устанавливать. Например, моя ОС - Windows, поэтому я выбираю пункт "x64 Installer" и загружаю файл, который представляет программу установки.
После загрузки запустим программу установки:
Нажмем на кнопку Next. На следующем экране необходимо указать, в какую папку будет производиться установка:
Оставим выбор папки по умолчанию и нажмем на Next для выполнения установки.
Как правило, в Java классы объединяются в пакеты. Пакеты позволяют организовать классы логически в наборы. По умолчанию java уже имеет ряд встроенных пакетов, например, java.lang , java.util , java.io и т.д. Кроме того, пакеты могут иметь вложенные пакеты.
Организация классов в виде пакетов позволяет избежать конфликта имен между классами. Ведь нередки ситуации, когда разработчики называют свои классы одинаковыми именами. Принадлежность к пакету позволяет гарантировать однозначность имен.
Чтобы указать, что класс принадлежит определенному пакету, надо использовать директиву package , после которой указывается имя пакета:
Как правило, названия пакетов соответствуют физической структуре проекта, то есть организации каталогов, в которых находятся файлы с исходным кодом. А путь к файлам внутри проекта соответствует названию пакета этих файлов. Например, если классы принадлежат пакету mypack, то эти классы помещаются в проекте в папку mypack.
Классы необязательно определять в пакеты. Если для класса пакет не определен, то считается, что данный класс находится в пакете по умолчанию, который не имеет имени.
Например, создадим в папке для исходных файлов каталог study . В нем создадим файл Program.java со следующим кодом:
Директива package study в начале файла указывает, что классы Program и Person, которые здесь определены, принадлежат пакету study.
Когда мы работаем в среде разработки, например, в Netbeans, то IDE берет на себя все вопросы компиляции пакетов и входящих в них файлов. Соответственно нам достаточно нажать на кнопку, и все будет готово. Однако если мы компилируем программу в командной строке, то мы можем столкнуться с некоторыми трудностями. Поэтому рассмотрим этот аспект.
Для компиляции программы вначале в командной строке/терминале с помощью команды cd перейдем к папке, где находится каталог study.
Например, в моем случае это каталог C:\java (то есть файл с исходным кодом расположен по пути C:\java\study\Program.java).
Для компиляции выполним команду
После этого в папке study появятся скомпилированные файлы Program.class и Person.class. Для запуска программы выполним команду:
Импорт пакетов и классов
Если нам надо использовать классы из других пакетов, то нам надо подключить эти пакеты и классы. Исключение составляют классы из пакета java.lang (например, String ), которые подключаются в программу автоматически.
Например, знакомый по прошлым темам класс Scanner находится в пакете java.util , поэтому мы можем получить к нему доступ следующим способом:
То есть мы указываем полный путь к файлу в пакете при создании его объекта. Однако такое нагромождение имен пакетов не всегда удобно, и в качестве альтернативы мы можем импортировать пакеты и классы в проект с помощью директивы import , которая указывается после директивы package:
Директива import указывается в самом начале кода, после чего идет имя подключаемого класса (в данном случае класса Scanner).
В примере выше мы подключили только один класс, однако пакет java.util содержит еще множество классов. И чтобы не подключать по отдельности каждый класс, мы можем сразу подключить весь пакет:
Теперь мы можем использовать любой класс из пакета java.util.
Возможна ситуация, когда мы используем два класса с одним и тем же названием из двух разных пакетов, например, класс Date имеется и в пакете java.util , и в пакете java.sql . И если нам надо одновременно использовать два этих класса, то необходимо указывать полный путь к этим классам в пакете:
Статический импорт
В java есть также особая форма импорта - статический импорт. Для этого вместе с директивой import используется модификатор static :
Здесь происходит статический импорт классов System и Math. Эти классы имеют статические методы. Благодаря операции статического импорта мы можем использовать эти методы без названия класса. Например, писать не Math.sqrt(20) , а sqrt(20) , так как функция sqrt() , которая возвращает квадратный корень числа, является статической. (Позже мы рассмотрим статические члены класса).
То же самое в отношении класса System: в нем определен статический объект out , поэтому мы можем его использовать без указания класса.
В стандартных Java-программах очень много классов. Сколько? Тысячи, десятки тысяч. А если еще посчитать, что программа использует различные библиотеки, которые содержат классы, написанные другими программистами, то количество классов легко может исчисляться миллионами!
Для всех этих миллионов, да и просто тысяч классов невозможно придумать уникальные имена.
Нет, ну конечно можно придумать имена типа А123 , Б345 , но если мы говорим о выборе для каждого класса хорошего имени, которое облегчает понимание этого класса (как String для строк, например), то даже тысяча уникальных имен — это большой труд.
Поэтому в Java все классы сгруппированы по пакетам.
Классы и их пакеты в Java по своей сути очень напоминают файлы и папки на компьютере.
Например, если вам нужно хранить на компьютере 10 документов, вы скорее всего просто будете хранить их в одной папке. А если документов тысячи (например, хранилище всех документов компании)?
Если бы нужно было хранить тысячи документов, решением было бы разработать несколько уровней папок с хорошими говорящими названиями. И в папке самого последнего уровня хранить документы, которые относятся к этой конкретной папке. Хорошие говорящие названия для документов тоже не помешают.
Фактически в Java это все и было сделано для классов.
Файлы с классами хранятся в разных директориях (папках), и полное название папки класса со всеми подпапками называется пакетом класса. Пример:
Путь к файлу | Имя пакета | Имя класса |
---|
Имя пакета, в отличие от имени папки, пишется через точку. Т.е. если папка была \com\javarush\tasks\ , ей будет соответствовать пакет com.javarush.tasks .
2. Папка src
В Java принято все классы одной программы хранить в одной папке (и ее подпапках). Такую папку обычно называют src (сокращение от source ).
Такая папка называется корнем проекта ( source root ), и все пути для пакетов считаются от нее. Примеры:
Папки | Имя пакета |
---|
Программисты в такой ситуации скажут что-то типа «у нас есть проект по имени my , который расположен в папке c:\projects\data » или «у нас есть проект по имени project , который расположен в папке d:\files\git\data »
Лучше всегда класть классы в пакеты, а не в корень папки src . Когда классов мало, это ещё не проблема, но когда классов много, очень легко запутаться. Поэтому всегда создавайте классы только в пакетах.
В Java принято давать классам и пакетам осмысленные имена. Многие компании выпускают свои библиотеки (набор классов) и, чтобы не было путаницы, называют пакеты этих классов по имени компании/сайта/проекта:
Имя пакета | Имя компании/проекта |
---|---|
Проект «Apache» | |
Компания «Oracle» | |
Компания Oracle, проект Java | |
Компания «IBM», проект WebSphere | |
Проект «Jboss» |
3. Содержимое файла
Согласно стандарту языка Java, внутри файла с кодом должна быть записана информация об имени класса и имя его пакета. Схема стандарта приведена ниже:
Имя пакета должно совпадать с именем папки, а имя файла — с именем публичного класса.
Если у вас есть файл . \src\ com\project \ Service .java , значит у него внутри должно быть записано:
4. Импорт классов
Имя класса + имя пакета формируют так называемое полное уникальное имя класса .
Полное уникальное имя | Имя пакета | Имя класса |
---|---|---|
отсутствует |
Хорошая новость:
Полное имя класса всегда уникально в рамках одного проекта. Ну вы же не можете создать два файла с одним и тем же именем в одной и той же папке.
Плохая новость:
Полные имена классов обычно либо длинные, либо очень длинные. А ведь каждый раз писать в коде длинное имя, например java.util.ArrayList, очень неудобно.
Поэтому в Java добавили возможность «импортировать классы».
Вы можете использовать в своем коде короткое имя класса , но сначала вам нужно будет объяснить компилятору, какое именно «полное уникальное имя класса» соответствует короткому имени . Вдруг у вас в проекте несколько классов с таким именем. Или сначала был один, а потом еще 15 добавилось.
Чтобы использовать короткое имя класса в своем коде, вам нужно добавить вот такую конструкцию в свой код:
Добавлять такое объявление нужно в самом начале класса, сразу после объявления package .
Благодаря тому, что мы импортировали два класса java.util.Scanner и com.test.helper.special.ArrayList , мы можем использовать их короткие имена в нашем коде. И компилятор будет знать, какие именно классы использовать.
А вот как бы выглядел этот же код, если бы мы не использовали import :
Кстати, если у вас в проекте есть два класса с именем Scanner , импортировать их оба в один файл с кодом не получится: для второго постоянно придется использовать длинное имя .
Допустим, у вас в коллективе есть Серега, и никаких проблем с общением, не возникает — все знают кто это. Но если бы их было трое, чтобы их различать, пришлось бы использовать полные уникальные имена.
Кстати, если вам лень добавлять много импортов в ваш класс, вы можете воспользоваться его версией для ленивых: вместо имени класса поставить звездочку:
Таким образом, вы сможете использовать в вашем коде короткие имена всех классов из данного пакета.
Все классы из пакета java.lang импортируются автоматически, поэтому вам не нужно писать для них import . Один такой класс вы точно знаете: это класс. java.lang.String . Да, да, тот самый класс String , который используется для работы со строками.
Пакеты Java – это механизм для группировки классов, которые связаны друг с другом, в одну и ту же «группу» (пакет). Когда проект становится больше, например, приложение или API, полезно разделить код на несколько классов, а классы – на несколько пакетов. Тогда становится легче выяснить, где находится определенный класс, который вы ищете.
Пакет подобен каталогу в файловой системе. На самом деле на диске он является каталогом. Все исходные файлы и файлы классов, принадлежащих одному и тому же пакету, находятся в одном каталоге.
Могут содержать подпакеты. Таким образом, могут составлять так называемую структуру пакета, похожую на структуру каталогов. Это дерево пакетов, подпакетов и классов внутри этих классов. Организована как каталоги на вашем жестком диске или как каталоги внутри zip-файла (JAR-файлы).
Вот скриншот примера структуры:
Вверху вы видите каталог с именем “src”. Это исходный корневой каталог. Это не сам пакет. Внутри этого каталога все подкаталоги соответствуют пакетам. Таким образом, «коллекции», «com», «параллелизм» и т. д. – это все пакеты (которые также являются каталогами на диске). На снимке экрана выше они показаны значком папки.
Расширено два пакета подуровня, чтобы вы могли видеть классы внутри. Классы проиллюстрированы с помощью маленького синего круга с буквой C внутри, на скриншоте выше.
Полный путь к подпакету – это его имя со всеми именами пакетов-предков, разделенных точками. Например, полный путь к «навигационному» подпакету:
Точно так же полное имя класса включает имя его пакета. Например, полное имя класса «Page»:
Создание структуры
Чтобы создать пакет, вы должны сначала создать корневой каталог на вашем жестком диске. Он сам по себе не является частью структуры пакета. Содержит все исходные коды, которые должны войти в структуру.
Создав исходный корневой каталог, вы можете начать добавлять в него подкаталоги. Каждый подкаталог соответствует пакету. Вы можете добавить подкаталоги в подкаталоги, чтобы создать более глубокую структуру.
Добавление классов
Чтобы добавить классы, вы должны сделать две вещи:
- Поместите исходный файл в каталог, соответствующий пакету, в который вы хотите поместить класс.
- Объявите этот класс как часть пакета.
Первый пункт довольно прост. Создайте корневой каталог источника и внутри него создайте каталоги для каждого пакета и подпакета рекурсивно. Поместите файлы классов в каталог, соответствующий пакету, в который вы хотите добавить его.
Когда вы поместили свой исходный файл в правильный каталог (соответствующий пакету, к которому должен принадлежать класс), вы должны объявить внутри этого файла класса, что он принадлежит этому пакету:
Первая строка в приведенном выше коде – это то, что объявляет класс Page принадлежащим к com.blog.navigation.
Соглашения об именах
Пакеты всегда пишутся строчными буквами. В отличие от классов, где первая буква обычно является заглавной.
Импорт
Если класс A должен использовать класс B, вы должны ссылаться на класс B внутри класса A. Если классы A и B находятся в одном и том же пакете, компилятор будет принимать ссылки между двумя классами:
Если классы A и B находятся в одном и том же пакете, проблем с кодом выше нет. Однако, если класс A и B находятся в разных, класс A должен импортировать класс B, чтобы использовать его:
Это первая строка в примере, которая импортирует класс B. В примере предполагается, что класс B находится в пакете с именем anotherpackage.
Если бы класс B находился в подпакете другого пакета, вам пришлось бы перечислить полный путь пакета и подпакета к классу B. Например, если бы класс B находился в пакете anotherpackage.util, то оператор import выглядел бы так:
Импорт всех классов из другого пакета
Если вам нужно использовать много классов из определенного пакета, их импорт по одному приводит к большому количеству операторов импорта. Можно импортировать все классы, используя символ * вместо имени класса:
Использование классов через определенное имя
Можно использовать класс из другого пакета, не импортируя его с помощью оператора импорта. Вы можете написать полное имя его, а не просто имя самого класса. Полное имя класса состоит из полного пути пакета до подкласса, содержащего класс, а также самого имени класса. Полное имя класса – это то, что вы написали бы в операторе импорта. Например:
Вы можете использовать это полное имя класса для ссылки на класс TimeUtil внутри другого класса, например так:
Пакетное разделение
Официального стандарта для этого нет, но есть два широко используемых метода.
Разделить на слои
Первый метод состоит в том, чтобы разделить классы после определения, к какому «слою» приложения они принадлежат. Например, ваше приложение может иметь слой базы данных. Тогда вы создадите пакет базы данных. Все классы, участвующие в обмене данными с базой данных, будут расположены в нем.
Разделить по функциональности приложения
Второй метод – разделить ваши классы в зависимости от того, к какой части функциональности приложения они принадлежат. Таким образом, если ваше приложение имеет функциональную область, которая рассчитывает пенсии, вы можете создать пакет с именем pension. Все классы, так или иначе участвующие в пенсионных расчетах, будут включены в него (или подпакеты, если число классов в пенсии станет большим).
В сочетании с доменным именем структура для пенсионного пакета будет:
Всего три пакета, два вложенных в другие.
Метод «деления по функциональности приложения» имеет тенденцию работать лучше, чем «деление по слоям», поскольку в вашем приложении растет число классов.
Вместо того, чтобы иметь фиксированное количество пакетов слоев, число которых продолжает расти, вы получаете растущее число пакетов функциональности приложения с меньшим количеством классов внутри.
Встроенные
Платформа поставляется с множеством встроенных пакетов. Они содержат классы для самых разных целей, которые часто нужны программистам, например, чтение и запись файлов с локального жесткого диска, отправка и получение данных по сетям и Интернету, подключение к базам данных и многое, многое другое.
Читайте также: