关于classpath和package

Java很诱人，但对于刚跨入Java门槛的初学者来说，编译并运行一个无比简单的Java程序简直就是一个恶梦。明明程序没错，但各种各样让人摸不着头脑的错误信息真的让你百思不得其解，许多在Java门口徘徊了很久的初学者就这样放弃了学习Java的机会，很是可惜。笔者也经历过这个无比痛苦的阶段，感觉到编译难的问题就出在classpath的设置及对package的理解之上。本文以实例的方式，逐一解决在编译过程中所出现的各种classpath的设置问题。本文实例运行的环境是在Windows XP + JDK 1.5.0。对其他的环境，读者应该很容易进行相应的转换。

1. 下载并安装JDK1.5.0，并按默认路径，安装到C:\Program Files\Java\jdk1.5.0中。

2. 用鼠标单击WindowsXP的“开始”->“运行”，在弹出的运行窗口中输入cmd，按确定或回车，打开一个命令行窗口。

3. 在命令行中输入：

java

有一列长长的洋文滚了出来，这是JDK告诉我们java这个命令的使用方法。其中隐含了一个重要信息，即JDK安装成功，可以在命令行中使用java此命令了。

4. 在命令行中输入

javac

屏幕显示：

"javac"不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件。

这是由于windows找不到javac这个命令的原因。这就不明白了，java与javac都是JDK在同一个子目录里面的两个文件，为什么可以直接运行java而不能直接运行javac呢？原来，Sun公司为了方便大家在安装完JDK后马上就可以运行Java类文件，在后台悄悄地将java命令加入了Path的搜索路径中，因此我们可以直接运行java命令(但我们是看不到它到底是在哪设置的，无论是在用户的Path或系统的Path设置中均找不到这个java存放的路径)。但Sun所做的到此为止，其他JDK的命令，一概不管，需要由用户自己添加到搜索路径中。

5. 既然如此，那我们自己添加Path的搜索路径吧。对“我的电脑”按右键，选“属性”，在“系统属性”窗口中选“高级”标签，再按“环境变量”按钮，弹出一个“环境变量”的窗口，在用户变量中新建一个变量，变量名为“Path”，变量值为"C:\Program Files\Java\jdk1.5.0\bin;%PATH%"。最后的%PATH%的意思是说，保留原有的Path设置，且将目前的Path设置新加到其前面。一路按“确定”退出(共有3次)。关掉原来的命令行窗口，依照第2步，重新打开一个新的命令行窗口。在此窗口中输入

javac

长长的洋文又出现了，这回是介绍javac的用法。设置成功。

6. So far so good. 到目前为止，我们已经可以编程了。但是，这不是一个好办法。因为随着以后我们深入学习Java，我们就会用到JUnit、Ant或NetBeans等应用工具，这些工具在安装时，都需要一个名为指向JDK路径的“JAVA_HOME”的环境变量，否则就安装不了。因此，我们需要改进第5步，为以后作好准备。依照第5步，弹出“环境变量”的窗口，在用户变量中新建一个变量，变量名为“JAVA_HOME”，变量值为"C:\Program Files\Java\jdk1.5.0"。注意，这里的变量值只到jdk1.5.0，不能延伸到bin中。确定后，返回“环境变量”的窗口，双击我们原先设定的Path变量，将其值修改为“%JAVA_HOME%\bin;%PATH%”。这种效果与第5步是完全一样的，只不过多了一个JAVA_HOME的变量。这样，以后当我们需要指向JDK的路径时，只需要加入“%JAVA_HOME%”就行了。至此，Path路径全部设置完毕。一路确定退出，打开新的命令行窗口，输入

javac

如果长长的洋文出现，Path已经设置正确，一切正常。如果不是，请仔细检查本步骤是否完全设置正确。

7. 开始编程。在C盘的根目录中新建一个子目录，名为“JavaTest”，以作为存放Java源代码的地方。打开XP中的记事本，先将其保存到JavaTest文件夹中，在“文件名”文本框中输入"Hello.java"。注意，在文件名的前后各加上一个双引号，否则，记事本就会将其存为"Hello.java.txt"的文本文件。然后输入以下代码：

public class Hello {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, world");
}
}

再次保存文件。

8. 在命令行窗口中输入

cd C:\JavaTest

将当前路径转入JavaTest中。然后，输入

javac Hello.java

JDK就在JavaTest文件夹中编译生成一个Hello.class的类文件。如果出现“1 error”或“XX errors”的字样，说明是源代码的输入有误，请根据出错提示，仔细地按第7步的代码找出并修正错误。请读者注意甄别代码输入有误的问题与classpath设置有误的问题。因为本文是关于如何正确设置classpath及package的，因此，这里假设读者输入的代码准确无误。到目前为此，由于我们是在源代码的当前路径下编译，因此，不会出现classpath设置有误的问题。

9. 在命令行窗口中输入

java Hello

屏幕出现了

Hello world

成功了，我们已经顺利地编译及运行了第一个Java程序。
但是，第8步及第9步是不完美的，因为我们是在JavaTest这个存放源码的文件夹中进行编译及运行的，因此，一些非常重要的问题并没有暴露出来。实际上，第8步的“javac Hello.java”及第9步的“java Hello”涉及到两个问题，一是操作系统如何寻找“javac”及“java”等命令，二是操作系统如何寻找“Hello.java”及“Hello.class”这些用户自己创建的文件。对于“javac”及“java”等命令，由于它们均是可执行文件，操作系统就会依据我们在第6步中设置好的Path路径中去寻找。而对于“Hello.java”及“Hello.class”这些文件，Path的设置不起作用。由于我们是在当前工作路径中工作，java及javac会在当前工作路径中寻找相应的java文件(class文件的寻找比较特殊，详见第11步)，
因此一切正常。下面我们开始人为地将问题复杂化，在非当前工作路径中编译及运行，看看结果如何。

10. 在命令行窗口中输入

cd C:\
转入到C盘根目录上，当前路径离开了存放源码的工作区。输入

javac Hello.java

屏幕出现：

error: cannot read: Hello.java
1 error

找不到Hello.java了。我们要给它指定一个路径，告诉它到C:\JavaTest去找Hello.java文件。输入

javac C:\JavaTest\Hello.java

OK，这回不报错了，编译成功。

11. 输入

java C:\JavaTest\Hello

这回屏幕出现：

Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: C:\JavaTest\Hello

意思为在“C:\JavaTest\Hello”找不到类的定义。明明C:\JavaTest\Hello是一个.class文件，为什么就找不到呢？原来，Java对待.java文件与.class文件是有区别的。对.java文件可以直接指定路径给它，而java命令所需的.class文件不能出现扩展名，也不能指定额外的路径给它。

那么，如何指定路径呢？对于Java所需的.class文件，必须通过classpath来指定。

12. 依照第5步，弹出“环境变量”窗口，在用户变量中新建一个变量，变量名为“classpath”，变量值为"C:\JavaTest"。一路按“确定”退出。关闭原命令行窗口，打开新的命令行窗口，输入

java Hello

“Hello world”出来了。由此可见，在“环境变量”窗口中设置classpath的目的就是告诉JDK，到哪里去寻找.class文件。这种方法一旦设置好，以后每次运行java或javac时，在需要调用.class文件时，JDK都会自动地来到这里寻找。因此，这是一个全局性的设置。

13. 除了这种在环境变量”窗口中设置classpath的方法之外，还有另一种方法，即在java命令后面加上一个选项classpath，紧跟着不带扩展名的class文件名。例如，

java -classpath C:\JavaTest Hello

JDK遇到这种情况时，先根据命令行中的classpath选项中指定的路径去寻找.class文件，找不到时再到全局的classpath环境变量中去寻找。这种情况下，即使是没有设置全局的classpath环境变量，由于已经在命令行中正确地指定类路径，也可以运行。

为了在下面的例子中更好地演示classpath的问题，我们先将全局的classpath环境变量删除，而在必要时代之以命令行选项-classpath。弹出“环境变量”窗口，选中“classpath”的变量名，按“删除”键。

此外，java命令中还可以用cp，即classpath的缩写来代替classpath，如java -cp C:\JavaTest Hello。特别注意的是，JDK 1.5.0之前，javac命令不能用cp来代替classpath，而只能用classpath。而在JDK 1.5.0中，java及javac都可以使用cp及classpath。因此，为保持一致，建议一概使用classpath作为选项名称。

14. 我们再次人为地复杂化问题。关闭正在编辑Hello.java的记事本，然后将JavaTest文件夹名称改为带空格的“Java Test”。在命令行中输入

javac C:\Java Test\Hello.java

长长的洋文又出来了，但这回却是报错了：

javac: invalid flag: C:\Java

JDK将带有空格的C:\Java Test分隔为两部分"C:\Java"及"Test\Hello.java"，并将C:\Java视作为一个无效的选项了。这种情况下，我们需要将整个路径都加上双引号，即

javac "C:\Java Test\Hello.java"

这回JDK知道，引号里面的是一个完整的路径，因此就不会报错了。同样，对java命令也需要如此，即

java -classpath "C:\Java Test" Hello

对于长文件名及中文的文件夹，XP下面可以不加双引号。但一般来说，加双引号不容易出错，也容易理解，因此，建议在classpath选项中使用双引号。

15. 我们再来看.java文件使用了其他类的情况。在C:\Java Test中新建一个Person.java文件，内容如下：

public class Person {
private String name;

public Person(String name) {
this.name = name;
}

public String getName() {
return name;
}
}

然后，修改Hello.java，内容如下：

public class Hello {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("Mike");
System.out.println(person.getName());
}
}

在命令行输入

javac "C:\Java Test\Hello.java"

错误来了：

C:\Java Test\Hello.java:3: cannot find symbol
symbol: class Person

JDK提示找不到Person类。为什么javac "C:\Java Test\Hello.java"在第14步中可行，而在这里却不行了呢？第14步中的Hello.java文件并没有用来其他类，因此，JDK不需要去寻找其他类，而到了这里，我们修改了Hello.java，让其使用了一个Person类。根据第11步，我们需要告诉JDK，到哪里去找所用到的类，即使这个被使用的类就与Hello.java一起，同在C:\Java Test下面！输入

javac -classpath "C:\Java Test" "C:\Java Test\Hello.java"

编译通过，JDK在C:\Java Test文件夹下同时生成了Hello.class及Person.class两个文件。实际上，由于Hello.java使用了Person.java类，JDK先编译生成了Person.class，然后再编译生成Hello.class。因此，不管Hello.java这个主类使用了多少个其他类，只要编译这个类，JDK就会自动编译其他类，很方便。输入

java -classpath "C:\Java Test" Hello

屏幕出现了

Mike

成功。

16. 第15步说明了在Hello.java中如何使用一个我们自己创建的Person.java，而且这个类与Hello.java是同在一个文件夹下。在这一步中，我们将考查Person.java如果放在不同文件夹下面的情况。

先将C:\Java Test文件夹下的Person.class文件删除，然后在C:\Java Test文件夹下新建一个名为DF的文件夹，并将C:\Java Test文件夹下的Person.java移动到其下面。在命令行输入

javac -classpath "C:\Java Test\DF" "C:\Java Test\Hello.java"

编译通过。这时javac命令没有什么不同，只需将classpath改成C:\Java Test\DF就行了。

在命令行输入

java -classpath "C:\Java Test" Hello

这时由于Java需要找在不同文件夹下的两个.class文件，而命令行中只告诉JDK一个路径，即C:\Java Test，在此文件夹下，只能找到Hello.class，找不到Person.class文件，因此，错误是可以预料得到的：

Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: Person
at Hello.main(Hello.java:3)

果真找不到Person.class。在设置两个以上的classpath时，先将每个路径以双引号引起来，再将这些路径以“;”号隔开，并且每个路径与“;”之间不能带有空格。因此，我们在命令行重新输入：

java -classpath "C:\Java Test";"C:\Java Test\DF" Hello

编译成功。但也暴露出一个问题，如果我们需要用到许多分处于不同文件夹下的类，那这个classpath的设置岂不是很长！有没有办法，对于一个文件夹下的所有.class文件，只指定这个文件夹的classpath，然后让JDK自动搜索此文件夹下面所有相应的路径？有，只要使用package。

17. package简介。Java中引入package的概念，主要是为了解决命名冲突的问题。比如说，在我们的例子中，我们设计了一个很简单的Person类，如果某人开发了一个类库，其中恰巧也有一个Person类，当我们使用这个类库时，两个Person类出现了命名冲突，JDK不知道我们到底要使用哪个Person类。更有甚者，当我们也开发了一个很庞大的类库，无可避免地，我们的类库中与其他人开发的类库中命名冲突的情况就会越来越多。总不能为了避免自己的类名与其他人开发的类名相同，而让每个编程人员都绞尽脑汁地将一个本应叫Writer的类强行改名为SarkuyaWriter，MikeWriter, SmithWriter吧？

现实生活中也是如此。假如你名叫张三，又假如与你同一单位的人中有好几个都叫张三，那你的问题就来了。某天单位领导在会上宣布，张三被任命为办公室主任，你简直不知道是该哭还是该笑。但如果你的单位中只有你叫张三，你才不会在乎全国叫张三的人有多少个，因为其他张三都分布在全国各地、其他城市，你看不见他们，摸不着他们，自然不会担心。

Sun从这个“张三问题”受到了很大的启发，为解决命名冲突问题，就采取了“眼不见心不烦”的策略：将每个类都归属到一个特定的区域中，在同一个区域中的所有类，都不允许同名；而不同区域的类，由于相互看不到，则允许有同名的类存在。这样，就解决了命名冲突的问题，正如北京的张三与上海的张三毕竟不是同一人。这个区域在Java中就叫package。由于package在Java中非常重要，如果你没有定义自己的package，JDK将会你的类都归到一个默认的无名package中。

自定义package的名称可以由各个程序员自由创建。作为避免命名冲突的手段，package的名称最好足以与其他程序员的区别开来。在互联网上，每个域名都是唯一的，因此，Sun推荐将你自己的域名倒写后作为package的名称。如果你没有自己的域名，很可能只是因为囊中羞涩而不去申请罢了，并不见得你假想的域名与其他域名发生冲突。例如，笔者假想的域名是sarkuya.com，目前就是唯一的，因此我的package就可以定名为com.sarkuya。谢谢Java给了我们一个免费使用我们自己域名的机会，唯一的前提是倒着写。当然，每个package下面还可以带有不同的子package，如com.sarkuya.util，com.sarkuya.swing，等等。

定义package的方式是在相应的.java文件的第一行加上“package packagename;”的字样，而且每个.java文件只能有一个package。实际上，Java中的package的实现是与计算机文件系统相结合的，即你有什么样的package，在硬盘上就有什么样的存放路径。例如，某个类的package名为com.sarkuya.util，那么，这个类就应该必须存放在com/sarkuya/util的路径下面。至于这个com/sarkuya/util又是哪个文件夹的子路径，第18步会谈到。

package除了有避免命名冲突的问题外，还引申出一个保护当前package下所有类文件的功能，主要通过为类定义几种可视度不同的修饰符来实现：public, protected, private, 另外加上一个并不真实存在的friendly类型。

对于冠以public的类、类属变量及方法，包内及包外的任何类均可以访问；
protected的类、类属变量及方法，包内的任何类，及包外的那些继承了此类的子类才能访问；
private的类、类属变量及方法，包内包外的任何类均不能访问；
如果一个类、类属变量及方法不以这三种修饰符来修饰，它就是friendly类型的，那么包内的任何类都可以访问它，而包外的任何类都不能访问它(包括包外继承了此类的子类)，因此，这种类、类属变量及方法对包内的其他类是友好的，开放的，而对包外的其他类是关闭的。

前面说过，package主要是为了解决命名冲突的问题，因此，处在不同的包里面的类根本不用担心与其他包的类名发生冲突，因为JDK在默认情况下只使用本包下面的类，对于其他包，JDK一概视而不见：“眼不见心不烦”。如果要引用其他包的类，就必须通过import来引入其他包中相应的类。只有在这时，JDK才会进行进一步的审查，即根据其他包中的这些类、类属变量及方法的可视度来审查是否符合使用要求。如果此审查通不过，编译就此卡住，直至你放弃使用这些类、类属变量及方法，或者将被引入的类、类属变量及方法的修饰符改为符合要求为止。如果此审查通过，JDK最后进行命名是否冲突的审查。如果发现命名冲突，你可以通过在代码中引用全名的方式来显式地引用相应的类，如使用

java.util.Date date = new java.util.Date();

或是

java.sql.Date date = new java.sql.Date();

package的第三大作用是简化classpath的设置。还记得第16步中的障碍吗？这里重新引用其java命令：

java -classpath "C:\Java Test";"C:\Java Test\DF" Hello

我们必须将所有的.class文件的路径一一告诉JDK，而不管DF其实就是C:\Java Test的子目录。如果要用到100个不同路径的.class文件，我们就得将classpath设置为一个特别长的字符串，很累。package的引入，很好地解决了这个问题。package的与classpath相结合，通过import指令为中介，将原来必须由classpath完成的类路径搜索功能，很巧妙地转移到import的身上，从而使classpath的设置简洁明了。我们先看下面的例子。

18. 先在Hello.java中导入DF.Person。代码修改如下：

import DF.Person;

public class Hello {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("Mike");
System.out.println(person.getName());
}
}

再将DF子文件夹中的Person.java设置一个DF包。代码修改如下：

package DF;

public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}

public String getName() {
return name;
}
}

好了，神奇的命令行出现了：

javac -classpath "C:\Java Test" "C:\Java Test\Hello.java"
java -classpath "C:\Java Test" Hello

尽管这次我们只设置了C:\Java Test的classpath，但编译及运行居然都通过了！事实上，Java在搜索.class文件时，共有三种方法：
一是全局性的设置，详见第12步，其优点是一次设置，每次使用；
二是在每次的javac及java命令行中自行设置classpath，这也是本文使用最多的一种方式，其优点是不加重系统环境变量的负担；
三是根据import指令，将其内容在后台转换为classpath。JDK将读取全局的环境变量classpath及命令行中的classpath选项信息，然后将每条classpath与经过转换为路径形式的import的内容相合并，从而形成最终的classpath. 在我们的例子中，JDK读取全局的环境变量classpath及命令行中的classpath选项信息，得到C:\Java Test。接着，将import DF.Person中的内容，即DF.Person转换为DF\Person, 然后将C:\Java Test与其合并，成为C:\Java Test\DF\Person，这就是我们所需要的Person.class的路径。在Hello.java中有多少条import语句，就自动进行多少次这样的转换。而我们在命令行中只需告诉JDK最顶层的classpath就行了，剩下的则由各个类中的import指令代为操劳了。这种移花接木的作法为我们在命令行中手工地设置classpath提供了极大的便利。

应注意的一点是，import指令是与package配套使用的，只有在某类通过“package pacakgename;”设定了包名后，才能给其他类通过import指令导入。如果import试图导入一个尚未设置包的类，JVM就会报错。

19. 我们接下来看，当使用JDK类库时，classpath如何设置。

20. 修改Hello.java，内容如下：

import DF.Person;
import java.util.Date;

public class Hello {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
System.out.println(date);

Person person = new Person("Mike");
System.out.println(person.getName());
}
}

21. JDK类库存放于C:\Program Files\Java\jdk1.5.0\jre\lib\rt.jar文件中。关于jar文件的介绍，已经超出了本文的范围，感兴趣的读者可以阅读Horstmann写的Core Java一书。

jar文件可以用WinRar打开。用WinRar打开后，可以看到里面有一些文件夹，双击其中的java文件夹，再双击util的文件夹，可以在看到Date.class文件就在其中。如果你看过Data.java或其他JDK类库的源码(在C:\Program Files\Java\jdk1.5.0\src.zip文件中)，你就会发现，像java、util这些文件夹均是package。这也是Hello.java第2行中使用了import指令的原因。

我们可以通过WinRar的查找功能来定位某个类所在的包。在“查找文件”的窗口中的“要查找的文件名”文本框中输入Date.class，就会查找出在rt.jar文件中存在两个Date.class文件，一个是java\sql\Date.class，另一个是java\util\Date.class。其中，sql下面的Date.class文件与数据库有关，并非我们这里所需，java\util\Date.class才是我们所要的。

rt.jar文件就像本文中的C:\Java Test中一样，是JDK类库的唯一入口。我们可以在命令行的classpath选项指定.jar文件。需要注意，.jar文件的classpath设置有些特珠。在以前的例子中，我们设置classpath时都是设置了路径就行了，而对于.jar文件，我们必须将.jar文件名直接加到classpath中。

22. 在命令行输入

javac -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.5.0\jre\lib\rt.jar";"C:\Java Test" "C:\Java Test\Hello.java"
java -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.5.0\jre\lib\rt.jar";"C:\Java Test" Hello

这样当然没有问题，因为我们指定了rt.jar文件及C:\Java Test两个classpath。但且慢，在命令行输入：

javac -classpath "C:\Java Test" "C:\Java Test\Hello.java"
java -classpath "C:\Java Test" Hello

不可思议的是，编译及运行成功了！令人惊讶的是在我们将classspath只设置为C:\Java Test的情况下，JDK如何得出java.util.Date的classpath？

原因在于，就像java的Path路径已经悄悄在后台设置好一样，rt.jar的classpath路径也悄悄地在后台设置了。因此，我们不必多此一举手工设置其classpath了。

23. 最后一点需要谈到的是，如果主类恰好也在一个package中(在大型的开发中，其实这才是一种最常见的现象)，那么java命令行的类名前面就必须加上包名。

在C:\Java Test下面新建一个文件夹，名为NF。将C:\Java Test下面的Hello.class删除，将Hello.java移到NF文件夹下。打开NF文件夹下的Hello.java，为其设置package属性。

package NF;

import DF.Person;
import java.util.Date;

public class Hello {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
System.out.println(date);

Person person = new Person("Mike");
System.out.println(person.getName());
}
}

编译与以前没啥区别，只不过是修正一下改过之后的路径。

javac -classpath "C:\Java Test" "C:\Java Test\NF\Hello.java"

而java命令行却有了变化

java -classpath "C:\Java Test" NF.Hello

上面命令行语句中，NF.Hello告诉JDK，Hello.class在NF的package下面。

至此，本文有关classpath及package的问题的讨论已经全部结束。由此可见，Java的入门的确非常不易。如果初学Java的程序员一见到Java的编译竟是如此的复杂，多半就会抽身而退。因此，笔者认为，Sun在J2SE的Tutorial中故意将编译的问题尽量简单化，以吸引更多的Java初学者。一旦品尝了Java的香醇可口的美味后，就不用担心他们退出了，因为咖啡是非常容易让人上瘾的。

评论

1 楼 JOMBO 2008-11-25  

写的真好，受益