Java 漫谈(二)

类名

    Java编译器的设计与java源代码的语法结构是相辅相成的,先有语法,再有编译器。大家都知道,java是以类为单位进行组织的,类是java对世界的抽象描述,Java程序的运行其实就是多个类之间的相互调用。表现在源码上,java的语法规定,用class关键字声明一个类,如下所示:

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(9);
    }
}

    class关键字紧跟一个空格后面就是类的名称,再隔一个空格就是类的内容,用一对花括号包裹,类中的内容主要分为字段(也称为域或属性)和方法两部分。上面这个类没有属性,只有一个名为main的方法,它将会在屏幕上打印数字9。把这个类的代码保存在文件test.java中。
很多教科书上都说,类名需要首字母大写,但我自己实验了一下,其实小写也可以编译并且运行。然而,还是建议遵循规范,类名首字母大写。

javac与java命令

    编译并执行上面的test.java,如下:

➜  show ls
test.java
➜  show javac test.java
➜  show ls
Demo.class test.java
➜  show java Demo
9

    上面的操作是在Linux系统的命令行中,show是当前所在目录的名字,编译使用的javac命令以及执行使用的java命令都是java自身提供的原生命令,这两个命令可以说是java最基本的两个工具了。高级开发工具(IDE)如IDEA,底层其实也是调用的这两个命令,IDE虽然使开发更方便,但代价就是隐藏了很多底层细节,让你不知道在操作系统层面到底发生了什么。我个人其实更喜欢更底层打交道,这样才会对计算机技术了解的更深。现在,从上面的展示中可以发现以下信息:
 1. 编译之后的class文件名与类名保持一致;
 2. 源代码文件名可以与类名不一致,但是后缀必须是.java,否则编译器无法识别;
 3. 执行时,直接在java命令后面写上类名即可,不必加上.class后缀,加上反而会报错。
    第二点需要展开说一下,一个java的源代码文件中,可以保存多个类,但是源码中声明了几个class,在编译后就会生成几个对应的class文件。这意味着,一个class文件只能保存一个类的信息,但是多个类的源代码可以共存在一个.java文件中。习惯上,我们倾向于一个java文件只保存一个类的源码,也就是只声明一个class,很少出现多个class的情形,这样做的目的是使工程结构更清晰,更方便管理。共存情况示例如下:

class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(9);
    }
}

class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(8);
    }
}
➜  show javac test.java
➜  show ls
Demo1.class Demo2.class test.java

访问权限对源码文件的影响

访问权限

    下面引入访问权限的概念。说到访问权限,不得不提面试经常会被问到的java作为面向对象语言的三大特性:封装、继承和多态,而访问权限正是特性之一“封装”的体现。所谓封装,指的是隐藏实现细节,这也是设计的哲学之一:客户只需要知道功能怎么用即可,而不需要知道这个功能是如何实现的。
    Java中的访问权限分为四个级别:私有权限、默认权限、继承权限和公共权限,权限依次增大。具体到语法上:
 1. private关键字代表私有权限,只能修饰类的字段或方法,不能修饰类本身,私有权限的意思是只能在该类内部可访问,其他类访问不到;
 2. protected关键字代表继承权限,同样无法修饰类本身,被protected修饰的字段或方法,只能被继承该类的子类所访问;
 3. public关键字代表公共权限,可以修饰类本身以及类的字段或方法,其含义是其他任何类都可以访问;
 4. 若类、类的字段或方法没有被以上任何一个关键字修饰,则意味着default(默认)权限,默认权限意味着只有和该类在同一个包下的类才可以访问。
    注意,默认权限并没有对应的关键字,default虽然是java的一个关键字,但是跟权限无关;若想要类或类的字段及方法拥有默认权限,只要不在其前面添加任何权限修饰符即可。关于继承、包以及更多访问权限相关内容,以后会慢慢揭开它们的神秘面纱。

对源码文件的影响

    由上可知,类本身的访问权限只有两种:公共权限或默认权限。具体到语法上,class的权限修饰符,要么是public,要么啥都没有。这会产生什么影响呢?这会影响.java文件的命名。上面提到,同一份java源码文件中可以声明多个类,而且文件的命名与类的命名毫无关系。现在,引入访问权限机制以后,增加了以下约束:
 1. 在一份源码文件声明的所有类当中,最多只能有一个被public修饰;
 2. 若一份源码文件中存在一个类被public修饰,那么该源码文件的命名必须和该类名一致。

验证

    test.java文件修改如下:

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(9);
    }
}

class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(8);
    }
}

    编译:

➜  show javac test.java
test.java:1: 错误: 类Demo1是公共的, 应在名为 Demo1.java 的文件中声明
public class Demo1 {
       ^
1 个错误

    这说明,一旦有一个类被声明为public,那么源码文件的名称必须以该类的名称命名。将文件改名为Demo1.java后编译通过。如果两个类都是public的会怎样?

public class Demo1 { 
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(9);
    }
}

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(8);
    }
}
➜  show javac Demo1.java
Demo1.java:7: 错误: 类Demo2是公共的, 应在名为 Demo2.java 的文件中声明
public class Demo2 {
       ^
1 个错误

    上面的测试表明,当在一个.java文件中声明一个以上的public class时,会出现一山不容二虎的情况,编译器会提示每个public类要保存在一个单独的以自己名字命名的.java文件中。
    那么问题来了:java为什么要这么设计?网上查了很多资料,并没有特别使我信服的,不过确实开阔了一下脑洞。自己做了些实验,应该解开了这个谜题,欲知后事如何,且听下回分解。

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