Java入門｜パッケージを階層に分ける

Java入門｜パッケージを階層に分ける

パッケージを階層で整理すると、クラスの役割が見えやすくなり、大きなプログラムもすっきり管理できる

Javaでプログラムを作っていると、最初のうちはクラスの数も少ないので、1つか2つのパッケージだけでも十分に整理できます。ですが、学習が進んでプログラムの規模が大きくなってくると、クラスの数が増え、役割も細かく分かれていきます。そうなると、同じパッケージの中に何でも入れてしまう方法では、少しずつ見通しが悪くなってきます。

そんなときに役立つのが、パッケージを階層に分けるという考え方です。Javaでは、パッケージの中にさらに下位のパッケージを作ることができます。これを使うと、似た役割のクラスをグループごとに細かく整理できるので、プログラム全体の構造がとても見やすくなります。

今回は、このしくみをサブパッケージという考え方とあわせて見ていきます。ドラゴンボールの世界をイメージしたクラスを使いながら、フォルダ構成、package文の書き方、コンパイル方法、実行方法まで、順番にわかりやすく確認していきましょう。

パッケージを階層に分けるとは

Javaのパッケージは、1段だけの分類ではありません。
必要に応じて、さらに下の階層を作れます。

たとえば、pa というパッケージがあるとします。
その下に sub という分類を作ると、パッケージ名は pa.sub になります。

このように、ピリオドでつないで表すことで、Javaではパッケージの階層を表現できます。

たとえばイメージとしては、こんな感じです。

つまり、パッケージを階層に分けるというのは、クラスをより細かく整理するための方法です。

サブパッケージとは何か

パッケージの下の階層に作るパッケージを、サブパッケージと呼びます。
つまり、pa.sub の sub の部分がサブパッケージです。

この仕組みを使うと、たとえば次のように役割で分けられます。

クラスが増えてくると、こうした整理はとても大切になります。
どのクラスがどの機能に属しているのかが、名前を見るだけでもわかりやすくなるからです。

なぜ階層化が必要なのか

小さなプログラムでは、パッケージが1つでも十分なことがあります。
でも、機能が増えてくると、同じパッケージの中にたくさんのクラスが集まりすぎてしまいます。

たとえば、ドラゴンボール風のプログラムを考えると、こんなクラスが出てきそうです。

• 戦士を表すクラス
• 技を表すクラス
• 修行を表すクラス
• バトルを表すクラス
• 補助処理を行うクラス
• 実行を開始するクラス

これらを全部1つのパッケージに入れると、あとから見返したときにかなり探しづらくなります。
そこで、似た役割のものをサブパッケージに分けていくと、整理しやすくなります。

このように、サブパッケージは大きなプログラムを見やすくするための大切な工夫です。

package文の書き方

サブパッケージを使うときは、package文に階層をそのまま書きます。

package pa.sub;

この書き方によって、そのファイルのクラスは pa.sub パッケージに属することになります。

ここで大事なのは、pa と pa.sub は別のパッケージとして扱われるということです。
名前がつながっているので、何となく同じグループに見えますが、Javaのコード上では独立した別のパッケージです。

フォルダ構成との対応

パッケージを階層に分けたときは、フォルダ構成もそれに対応させます。
package pa.sub; と書くなら、フォルダも pa の下に sub を作ります。

今回の例では、作業中ディレクトリの構成は次のようになります。

つまり、

• pa はフォルダ pa
• sub は pa の下のフォルダ sub

に対応しています。

この対応関係がずれてしまうと、Javaはクラスの位置を正しく認識できません。
そのため、package文とフォルダ構成は必ずそろえる必要があります。

サンプルプログラムで見てみよう

クラス名はドラゴンボールをイメージして Fighter にし、情報設定用のメソッドは setFighter にしています。

ファイル名：Sample7.java

package pa.sub;

// 戦士クラス
class Fighter {
    private String name;
    private int power;

    public Fighter() {
        name = "未設定";
        power = 0;
        System.out.println("戦士を準備しました。");
    }

    public void setFighter(String n, int p) {
        name = n;
        power = p;
        System.out.println("戦士名を" + name + "に、戦闘力を" + power + "にしました。");
    }

    public void show() {
        System.out.println("戦士名は" + name + "です。");
        System.out.println("戦闘力は" + power + "です。");
    }
}

class Sample7 {
    public static void main(String[] args) {
        Fighter fighter1 = new Fighter();
        fighter1.show();
    }
}

このプログラムのポイント

このサンプルで注目したいのは、先頭の

package pa.sub;

という部分です。
この1行によって、FighterクラスとSample7クラスは、どちらも pa.sub パッケージに含まれます。

今回の役割を整理すると、次のようになります。

同じ pa.sub パッケージに属しているので、Sample7 から Fighter をそのまま使えます。

実行結果

このプログラムを実行すると、たとえば次のように表示されます。

戦士を準備しました。
戦士名は未設定です。
戦闘力は0です。

コンストラクタで初期状態を作り、そのあと show メソッドで内容を表示している流れです。
とてもシンプルですが、サブパッケージの使い方を確認するにはちょうどよい例です。

コンパイルの方法

サブパッケージを使う場合も、作業中ディレクトリからコンパイルします。
今回なら、Sample7.java は pa\sub の中にあるので、次のように入力します。

PS C:\Java\13>javac pa\sub\Sample7.java

指定するパスが少し長くなっていますね。
これは、パッケージが階層化されているぶん、フォルダ構成も深くなっているからです。

実行の方法

実行するときは、mainメソッドを持つ Sample7 クラスを、サブパッケージまで含めて指定します。

PS C:\Java\13>java pa.sub.Sample7

ここで pa.Sample7 としてはいけません。
正しくは pa.sub.Sample7 です。

サブパッケージまで含めた完全な名前で指定することが大切です。

これまでのパッケージとの違い

使い方の流れそのものは、これまでのパッケージと大きくは変わりません。
違うのは、階層が1段増えていることです。

つまり、考え方は同じで、指定する名前が少し長くなるだけです。
その代わり、クラスの整理はぐっとしやすくなります。

pa と pa.sub は別パッケージ

ここはとても大事なので、しっかり押さえておきたいポイントです。

pa と pa.sub は、名前が似ていても別々のパッケージです。

たとえば、

• pa にある Fighter クラス
• pa.sub にある Fighter クラス

は、同じ Fighter という名前でも別のクラスとして扱われます。

表にするとこうなります。

このように、サブパッケージは上位パッケージの一部のように見えても、Javaでは独立した名前空間です。

サブパッケージを使うメリット

サブパッケージを使うと、プログラム全体の整理がかなりしやすくなります。

たとえば、ドラゴンボール風のプログラムなら、こんな分け方もできます。

• pa.character
• pa.battle
• pa.training
• pa.item

こうしておくと、役割ごとにクラスが整理されるので、とてもわかりやすくなります。

図で整理すると理解しやすい

この図では、左側にフォルダ構成、右側にパッケージ構成を配置します。
左側では、13 フォルダの下に pa、その下に sub があり、その中に Sample7.java が保存されている様子を表します。

右側では、それに対応する pa.sub パッケージの中に、FighterクラスとSample7クラスが入っている様子を示します。
この2つを対応させて見ることで、package文とフォルダ構成の関係がつかみやすくなります。

つまずきやすいポイント

サブパッケージでは、次のようなところで混乱しやすいです。

このあたりを意識しておくと、かなりスムーズに理解できます。

修飾子やアクセスの考え方にもつながる

サブパッケージを理解すると、あとで学ぶアクセス修飾子の意味も見えやすくなります。
たとえば、同じパッケージだけで使えるのか、別パッケージからも使えるのか、といった話を考えるときに、pa と pa.sub が別パッケージだとわかっていることがとても重要です。

つまり、サブパッケージはただの見た目の分類ではなく、Javaのコードのまとまりをきちんと理解するための土台にもなります。

ここで押さえたいこと

今回の内容で、特に大切なのは次の点です。

パッケージを階層に分ける考え方は、Javaで少し大きめのプログラムを扱うときにとても重要です。
クラスを役割ごとにきれいに整理できるようになると、コードを読むのも直すのもずっと楽になります。

ここまで理解できると、Javaのパッケージ機能をかなり実践的に使えるようになってきます。