深入解讀Java代碼組織中的package包結(jié)構(gòu)
如果我們在Class對象上調(diào)用getPackage方法,就可以得到描述該類所在包的Package對象(Package類是在java.lang中定義的)。我們也可以用包名通過調(diào)用靜態(tài)方法getPackage或者調(diào)用靜態(tài)方法getPackages(該方法返回由系統(tǒng)中所有已知包構(gòu)成的數(shù)組)來獲得Package對象。getName方法可以返回包的全名。
Package對象的使用與其他反射類型完全不同,即我們不能在運行時創(chuàng)建或操縱包。我們可以使用Package對象來獲取有關(guān)包的信息,諸如包的用途、誰創(chuàng)建了包、包的版本等。我們將把這些內(nèi)容延后到后面詳細介紹包時再討論。
包的命名
包的名字應(yīng)該避免與其他包沖突,所以選擇一個既有意義又唯一的名字是包設(shè)計的一個重要方面。但是全球的程序員都在開發(fā)包,根本就沒有辦法獲知誰采用了什么包名,因此選擇唯一的包名是一個難題。如果我們確定某個包只在我們的組織內(nèi)部使用,那么我們就可以讓內(nèi)部仲裁者(internal arbiter)來確保項目之間不會發(fā)生名字沖突。
但是對于整個世界而言,這種方法是不實際的。包的標(biāo)識符都是簡單的名字,一種比較好的能夠確保包名唯一的方法是使用Internet域名。如果我們所就職的公司的名字為Magic.lnc,該公司的域名為magi c.com,那么屬性包的聲明就應(yīng)該是:
package com.magic.attr;
注意,這里的域名構(gòu)成元素是按常規(guī)域名的倒序排列的。
如果我們采用這種慣用法,那么除了在我們的組織內(nèi)部可能會產(chǎn)生沖突外,我們所采用的包名就不會與其他任何人的包名沖突了。如果我們的組織內(nèi)部確實產(chǎn)生了沖突(可能是大型的企業(yè)),那么我們可以使用更具體的域名來進一步限定。許多大型公司都有內(nèi)部子域名,如east和europe,可以使用這樣的子域名來進一步限定包的名字:
package corn. magic.japan.attr;
使用這種方案可能會使包的名字變得很長,但是相對比較安全。使用這種技巧的程序員不會選擇相同的包名,而不使用這種技巧的程序員也不會選擇我們所采用的名字。
包的內(nèi)容
包的內(nèi)容應(yīng)該仔細設(shè)計,使其只包含在功能上相關(guān)的類和接口。包中的類可以自由地訪問該包中其他類的非私有成員,有些類甚至可能有足夠的權(quán)限去訪問其他類的內(nèi)部細節(jié),為了避免這樣的類對類成員進行誤操作,我們需要對類成員進行保護。任何沒有被聲明為private的成員都可以被同一個包中的其他所有類型訪問,所以任何不相關(guān)的類之間的藕合程度都可能會比我們所期望的程度高。
包還為尋找有用的接口和類的程序員提供了邏輯分組的功能。由不相關(guān)的類組成的包使程序員很難分辨出哪些接口和類是有用的,而類的邏輯分組可以幫助程序員重用代碼,因為程序員通過邏輯分組能夠更容易地找到他們所需要的東西。如果包中只包含相關(guān)的、緊藕合的類型集,則意味著我們可以給類型取一些更直觀的名字,從而避免名字沖突。
包可以嵌套。例如,java.lang就是一個嵌套包,其中,包Lang嵌套在更大的包java中,而包j ava卻還包含一些其他的包。嵌套使得相關(guān)的包構(gòu)成了具有層次結(jié)構(gòu)的命名系統(tǒng)。
例如,為了創(chuàng)建一組包,用于諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法這樣的自適應(yīng)系統(tǒng),我們可以用以圓點分隔的名字來命名包,從而創(chuàng)建嵌套包:
package adaptive. neural Net;
含有上面這條聲明語句的源文件位于adaptive.neuralNet包中,而adaptive.neuralNet包本身又是adaptive包的子包。adaptive包中可能包含一些與通用的自適應(yīng)算法相關(guān)的類,例如泛化問題陳述類或基準(zhǔn)測試類。在層次結(jié)構(gòu)中處于更深位置的包(例如adaptive. neu-ralNet或adaptive.genetic)包含與特定類型的自適應(yīng)算法相關(guān)的類。
包的嵌套僅僅是組織相關(guān)包的一種工具,它并不能提供包之間的任何特殊的訪問權(quán)限。
adaptive.genetic包中的類代碼無法訪問adaptive或adaptive.neuralNet包中具有包訪問權(quán)限的成員,包作用域只適用于特定的包。包的嵌套可以對相關(guān)的包進行分組,并幫助程序員更方便地在邏輯層次中找到想要的類,但是除此之外,它并未帶來其他的任何益處。
包的注解
包也可以有注解。但是問題在于,由于包是一種組織結(jié)構(gòu),沒有源代碼實體,它們并沒有實際的定義,所以不能像對類或方法那樣對它們進行注解,因此包的注解只能通過在源文件中對包的聲明語句進行注解來實現(xiàn)。然而,在每個包中只能有一個包聲明可以擁有作用于它的注解。
那么究竟如何對包進行注解呢?事實上,Java語言并沒有強制程序員必須使用某種方式來處理“單一注解的包語句”規(guī)則。所建議的方式是在包目錄中創(chuàng)建一個名為package一i nfo.java的文件,在這個文件中只存儲包語句和該包的注解,而不放置任何其他內(nèi)容。例如,用于attr包的package一info.java文件看起來就是這樣的:
@PackageSpec(name二”Attr Project",version="1.0" @DevelopmentSite("attr.project.org") @DevelopmentModel("open一source") package attr;
其中Packagespec,Developmentsite和Devel opmentmodel用來修飾注解類型,當(dāng)然,它們具有運行時的保存策略。package一info.java文件應(yīng)該和包中的其他源文件一起編譯。
我們推薦將所有與包相關(guān)的信息都放置在package一info. java文件中。如果你這樣做了,那么你就可以在文件的開頭放置文檔注釋,從而使這些文檔被注釋成包文檔。
包的訪問
在聲明包中的頂層類和頂層接口的可訪問性時,有兩種選擇:包訪問權(quán)限(package)和公共訪問權(quán)限(public)。用public修飾的類或接口可以被包外的代碼所訪問,而沒有用public修飾的類型則具有包作用域:它們可以被同一個包中的其他代碼所訪問;但對于包外的代碼,甚至是子包中的代碼,它們都是隱藏的。我們在聲明類型時,應(yīng)該只把其他程序員需要使用的那些類型聲明為public的,而隱藏那些屬于包的實現(xiàn)細節(jié)的類型。這種技術(shù)給我們提供了極大的靈活性,由于程序員并不依賴于這些他們所不能訪問的實現(xiàn)細節(jié)的類型,所以當(dāng)我們想改變實現(xiàn)細節(jié)時,可以自由地改變它們。
沒有被聲明為public,protected或private的類成員可以被包內(nèi)的任何代碼直接訪問,但對包外的代碼是隱藏的。換句話說,默認的訪問修飾符是“package",但接口的成員例外,它們的默認訪問修飾符是“public" .
在包內(nèi)沒有聲明為private的字段或方法可以被該包中的所有其他代碼所訪問,因此,同一個包中的類都被認為是“友好的”或“可以信任的”。這樣就使得我們可以定義組合了預(yù)定代碼(predefined code)和占位符代碼(placeholder code)的應(yīng)用框架,其中占位符代碼被框架類的子類覆蓋。預(yù)定義代碼可以使用包訪問權(quán)限修飾符,這樣包內(nèi)的其他相互協(xié)作的代碼就可以直接訪問它們,但對于包外用戶,這些代碼是不可訪問的。然而,這些代碼所在包的子包是不被信任的,反之亦然。例如,在包dit中用包訪問權(quán)限修飾符修飾的代碼不能被其子包dit.dat中的代碼所訪問,反之亦然。
因此,每種類型都定義了三種不同的契約:
.publi。契約:定義了類型的主要功能。
.protected契約:定義了子類可獲得的用于特化目的的功能。
.package契約:定義了包內(nèi)其他代碼可獲得的用來實現(xiàn)包內(nèi)類型之間協(xié)作的功能。所有這些契約都需要仔細考慮和設(shè)計。
可訪問性和及蓋方法
只有在超類中可以訪問到的方法才可以在子類中被覆蓋。如果超類中的某個方法不能被訪問,那么即使子類中的方法與該方法同名,在子類中也不能覆蓋該方法。當(dāng)某個方法在運行時被調(diào)用時,系統(tǒng)會考慮它的可訪問性,從而決定運行它的哪一個具體實現(xiàn)。
下面這個特意構(gòu)建的例子解釋得更加清楚。假設(shè)我們在P1包中聲明了一個Abstract-Base類:
package P1; { Ab Ab AbAb public abstract class AbstractBase private void pri() { print( " stractBase.pri()”):} void pac () {print(" stractBase.pac() ” ); } protected void pro() { print( " stractBase.pro()" ); } public void pub() { print (" stractBase.pub()”);} public final void show() pri(); pac(); pro(); pub(); } }
在這個類中,我們定義了4個方法,每個方法都具有不同的訪問權(quán)限修飾符,且方法體都只是標(biāo)識其自身。方法show在當(dāng)前對象上依次調(diào)用了這4個方法,當(dāng)把該方法應(yīng)用于不同的子類對象時,就可以說明到底調(diào)用了這些方法的哪個實現(xiàn)。
現(xiàn)在,我們定義類Concretel,這個類擴展了AbstractBase類,但是位于P2包中:
package P2; import P1.AbstractBase public class Concretel extends AbstractBase{ public void pri(){print("Concretel.pri()”);} public void pac(){print("Concretel.pac()”);} public void pro(){print("Concretel.pro()”);} public void pub(){print("Concretel.pub()");} }
在該類中重新聲明了超類中的4個方法,并改變了它們的實現(xiàn),這些實現(xiàn)在報告它們屬于Con-cretel類。同時,它們的訪問權(quán)限都被改成了public,以便其他代碼訪問。執(zhí)行下面的代碼
new Concretel().show():
將產(chǎn)生如下輸出:
AbstractBase.pri() AbstractBase.pac() Concretel.pro() Concretel.pub ()
因為私有方法pri不能被子類(或其他類)所訪問,所以show方法總是調(diào)用AbstractBase類中的pri方法的實現(xiàn)。AbstractBase類中的具有包訪問權(quán)限的pac方法不能被Concretel訪問,因此Concretel類中的pac方法的實現(xiàn)不能覆蓋AbstractBase類中的定義,故show方法調(diào)用的是AbstractBase.pac方法。pro方法和pub方法在Concretel類中都是可以訪問的,同時也可以被覆蓋,所以show方法中調(diào)用的是Concretel類中的這兩個方法的實現(xiàn)。
接卜采我們足義類Concrete2,來擴展類Concretel,然后我們把它和AbstractBase類放到同一個包P1中':
package P1; import P2.Concretel public class Concrete2 extends Concretel{ public void pri(){print("Concrete2.pri()”);} public void pac(){print("Concrete2.pac ()”);} public void pro(){print("Concrete2.pro()”);} public void pub(){print("Concrete2.pub()");} }
因為Concretel中的方法都具有public訪問權(quán)限,所以在Concrete2中都可以訪問到,而且Concrete2中的每一個方法分別對其相應(yīng)的方法進行了覆蓋。此外,因為Concrete2和Ab-stractBase在同一個包中,所以在Concrete2中也可以訪問到方法AbstractBase.pac,并且可以覆蓋方法Concrete2.pac。在Concrete2對象上調(diào)用show方法,打印結(jié)果如下:
AbstractBase.pri() Concrete2.pac() Concrete2 .pro() Concrete2.pub()
最后,我們定義類Concrete3來擴展類Concrete2,并放在包P3中:
package P3 import P1.Concrete2; public class Concrete3 extends Concrete2{ public void pri(){print("Concrete3.pri()”);} public void pac Q{print("Concrete3.pac()”);} public void pro(){print("Concrete3.pro()”);} public void pub(){print("Concrete3.pub()”);} }
在Concrete3對象上調(diào)用show方法,打印結(jié)果如下:
AbstractBase.pri() Concrete3.pac () Concrete3.pro() Concrete3.pub()
在這里方法Concrete3.pac看起來是覆蓋了不可訪問的AbstractBase.pac方法,但實際上是,方法Concrete3.pac覆蓋了方法Concrete2.pac,而方法Concrete2.pac覆蓋了方法AbstractBase.pac,因此方法Concrete3.pac間接地覆蓋了方法AbstractBase.pac。通過在類Concrete2中重新把pac方法聲明為具有public訪問權(quán)限,可以使其能夠被任何子類所訪問和覆蓋。
包對象和規(guī)范
包通常會實現(xiàn)某種規(guī)范,并且通常是來自于某個組織的。Package對象與其他的反射類型不同,不能用來創(chuàng)建或操作包,而只能充當(dāng)提供信息的知識庫,用來提供有關(guān)包所實現(xiàn)的規(guī)范的信息(規(guī)范的標(biāo)題、供應(yīng)商和版本號)和有關(guān)包的實現(xiàn)本身的信息(包的標(biāo)題、供應(yīng)商和版本號)。雖然包通常來自于單個的組織,但它所實現(xiàn)的規(guī)范(如統(tǒng)計分析庫)卻可能是其他組織已定義過的。使用包的程序可能需要知道該包所實現(xiàn)的規(guī)范的版本,從而可以使用只在某個版本中定義的功能。類似地,這些程序還可能需要知道提供給它的是哪個實現(xiàn)版本,這主要是為了處理在不同版本中可能存在的缺陷。Package類的一些主要方法允許訪問到這些信息:
·public Stri ng getName ():返回該包的名字。
.public string getspecificationTitle p:返回該包所實現(xiàn)的規(guī)范的標(biāo)題,如果標(biāo)題未知,則返回null,
.public string getspecificationversion():返回一個描述該包所實現(xiàn)的規(guī)范的版本信息的字符串,如果版本信息未知,則返回null,
.public string getspecificationvendor Q:返回供應(yīng)商的名字,這個供應(yīng)商擁有并維護該包所實現(xiàn)的規(guī)范,如果供應(yīng)商未知,則返回null,
.public string getImplerentationTitle():返回該包所提供的實現(xiàn)的標(biāo)題,如果標(biāo)題未知,則返回null, ·public string getImplementationversion():返回一個描述該包所提供的實現(xiàn)的版本信息的字符串,如果版本信息未知,則返回null,
·public string getImplementationvendor():返回提供該實現(xiàn)的組織(供應(yīng)商)的名字,如果該組織未知,則返回null,
例如,在我們的系統(tǒng)中提取java.lang包的這些信息,將會得到如下結(jié)果:
Specification Title: Java Platform API Specification Specification Version: 1.4 Specification Vendor:Sun Microsystems,Inc. Implementation Title:Java Runtime Environment Implementation Version:1.5.0_02 Implementation Vendor: Sun Microsystems,Inc.
規(guī)范版本號由句點分隔符分開的非負數(shù)字組成,如‘'2.0'‘或”11.0.12"。這種模式使得我們可以調(diào)用iscompatiblewith方法對遵循該模式的版本號與包的版本號進行比較。如果包的版本號大于等于傳人的版本號,那么該方法就返回true。這種比較每次只比較一個由句點分隔的數(shù)字,如果這些數(shù)字中任何一個小于傳遞進來的版本號中對應(yīng)位置的值,那么這兩個版本就不兼容。如果其中一個版本號比另一個長,那么在短的版本號中缺少的部分將被認為是零。例如,如果包的規(guī)范版本號是”1.4",并且我們用iscompatiblewith方法將其與”1.2","1.3.1'.或”.1.81.進行比較時,那么將返回true;但是如果與''1.4.2'.或”.5"進行比較,那么將返回false。之所以得出這樣的結(jié)論,是因為這種比較機制假設(shè)規(guī)范版本是向后兼容的。
實現(xiàn)的版本號沒有規(guī)定的格式,因為提供實現(xiàn)的不同組織會對實現(xiàn)版本做不同的定義。在實現(xiàn)版本之間唯一能做的比較是測試版本是否相同,其中沒有向下兼容的假設(shè)。
包可以被密封起來,這意味著不能再向這個包中添加類了。未密封的包可以包含來自類搜索路徑中多個不同位置的類,而被密封的包的內(nèi)容必須來自相同的位置—要么是某個特定的歸檔文件,要么是由某個URL指定的位置。有兩種方法可以確定一個包是否被密封了:
.public boolean issealed p:如果該包被密封了,則返回trueo
.public boolean issealed(URL url):如果該包對于給定的URL是密封的,則返回true,也就是說,該包中的類可以從這個給定的URL處加載。如果包中的類不能從給定的URL加載,或者包沒有被密封,則返回false,包的規(guī)范和實現(xiàn)信息通常是作為與包存儲在一起的清單文件的一部分而提供的—例如作為Java歸檔文件(jar)中的清單文件的一部分,就像25.9.2節(jié)“歸檔文件java.util.jar”中描述的那樣。當(dāng)加載包中類時,這些信息就會被讀人。類加載器(ClassLoader)可以為它要加載的類動態(tài)地定義一個Package對象:
.protected Package de臺nePackage (String name,string specTitle,Stringspecversion,string specvendor, String implTitle,string implversion,string implvendor, uRL sealBase):該方法將返回一個Package對象,該對象具有給定的包名和由相應(yīng)的引元設(shè)置的規(guī)范和實現(xiàn)值。如果參數(shù)sealBase為null,那么這個包就是沒有密封的,否則包對于這個URL就是密封的:類的Package對象必須要在該類被定義之前定義,并且包的名字在類加載器中必須是唯一的。如果包名與現(xiàn)有名字重復(fù),就會拋出工11ega1ArgumentException異常。
我們可以調(diào)用給定類的Class對象的getPackage方法來獲得這個類的Package對象。我們也可以用給定的包名調(diào)用靜態(tài)方Package.getPackage來獲得Package對象,或者調(diào)用靜態(tài)方Package.getPackages,它將返回由類加載器當(dāng)前已知的所有包組成Package數(shù)組。這兩個方法都與調(diào)用它們的代碼的類加載器有關(guān),因為這些代碼將調(diào)用其類加載器的get-Package或getPackages方法。這些類加載器的方法將搜索特定的類加載器及其所有父類加載器,如果對當(dāng)前類加載器沒有做任何設(shè)置,那么此時就會使用系統(tǒng)類加載器。請注意,如果包未知,那么類加載器方法將返回null,因為此時還沒有加載包中的任何類型。
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