Java入門｜同じパッケージにクラスをまとめる

Java入門｜同じパッケージにクラスをまとめる

クラスを同じパッケージにそろえると、別ファイルでもひとつのチームのように扱える

前回は、クラスをパッケージに含める基本を見てきました。そこでつかみたい感覚は、クラスに所属先を持たせると、大きなプログラムでも整理しやすくなるということでしたね。

今回はそこから一歩進んで、別々のファイルに書かれたクラスを、同じパッケージにまとめる考え方を見ていきます。Javaの開発では、クラスごとにファイルを分けることがよくありますが、ただ分けるだけではなく、関連するクラスどうしを同じパッケージにそろえることがとても大切です。

たとえば、ドラゴンボールの世界をイメージして、戦士を表すクラスと、その戦士を使って処理を進めるクラスがあったとします。この2つが別ファイルに分かれていても、同じパッケージに入っていれば、自然に連携しながら使えるようになります。今回はそのしくみを、できるだけやさしく整理しながら見ていきましょう。

同じパッケージにまとめるとはどういうことか

Javaでは、クラスを別々のファイルに書いていても、同じ package 文を指定すれば、同じパッケージに属するクラスとして扱えます。

たとえば、戦士を表す Fighter クラスを別ファイルに書き、プログラムの開始地点になる Sample3 クラスを別ファイルに書いたとします。この2つのファイルの先頭に、どちらも

package pa;

と書いてあれば、両方とも pa パッケージの仲間として整理されます。

ここで大事なのは、ファイルが別でも、所属先が同じなら、関連するクラスどうしとして扱いやすいという点です。
ファイルは作業の単位、パッケージは整理の単位、と考えるとわかりやすいです。

なぜ同じパッケージにまとめるのか

クラスをファイルごとに分けるだけでも整理しやすくなりますが、さらに同じ役割や近い役割を持つクラスを同じパッケージにまとめると、全体の見通しがぐっとよくなります。

たとえば、ドラゴンボール風のプログラムで考えると、

• 戦士の情報を持つクラス
• 技の情報を持つクラス
• バトルの開始を行うクラス

のように、関連するクラスがいくつも登場します。これらを同じパッケージにまとめておけば、同じグループとして把握しやすくなります。

表にすると、こんな違いがあります。

つまり、ファイル分割はクラスを探しやすくする工夫、パッケージはクラス同士の関係を整理する工夫、と考えると理解しやすいです。

今回の学習で押さえたいポイント

今回は、異なるファイルに書かれたクラスを同じパッケージに含めるのがテーマです。
ここで押さえたいポイントは次の3つです。

この感覚がつかめると、Javaのクラス整理がかなりわかりやすくなってきます。

ドラゴンボール風の例で考える

今回は、戦士を表すクラスとして Fighter を考えます。
この Fighter クラスは、別ファイルに書かれていて、pa パッケージに含まれているものとします。

その Fighter クラスには、たとえば次のような役割を持たせるとわかりやすいです。

• 戦士名を管理する
• 戦闘力を管理する
• 初期状態を表示する
• 情報を設定するために setFighter メソッドを持つ
• 状態を表示するために show メソッドを持つ

そして、Sample3 クラスは、その Fighter クラスを使って処理を始める役割を持ちます。

ここで大切なのは、Fighter クラスと Sample3 クラスは別ファイルに書かれていても、どちらも pa パッケージに属しているという点です。
この状態なら、Sample3 から Fighter を自然に利用できます。

サンプルプログラム：同じ pa パッケージ

このコードは、同じ pa パッケージに含まれている Fighter クラスを使う形にしています。

ファイル名：Sample3.java

package pa;

class Sample3 {
    public static void main(String[] args) {
        Fighter fighter1 = new Fighter();
        fighter1.show();
    }
}

ファイル名：Fighter.java

package pa;

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

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

    public void setFighter(String n, int p) {
        name = n;
        power = p;
        System.out.println("戦士名を" + name + "、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。");
    }
}

このプログラムの意味

この Sample3.java では、main メソッドの中で Fighter 型のオブジェクトを作成し、その内容を表示しています。

Fighter fighter1 = new Fighter();
fighter1.show();

この2行は、これまで学んできたオブジェクトの使い方とほとんど同じです。
違うのは、Fighter クラスが別ファイルにあり、なおかつ同じ pa パッケージに属しているという点です。

つまり、Sample3.java だけを見るとシンプルですが、その裏では

• Fighter クラスは別ファイルに書かれている
• それでも同じ pa パッケージの仲間である
• だから Sample3 からそのまま使える

というしくみが働いています。

実行したときのイメージ

Fighter クラスのコンストラクタで初期値を設定してあり、show メソッドでその状態を表示するようにしておけば、実行結果はたとえば次のような内容になります。

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。

フォルダの配置はどうなるか

同じパッケージにまとめるときは、ファイルどうしが別でも、保存場所はパッケージ名に対応したフォルダの中になります。
今回はパッケージ名が pa なので、作業中ディレクトリの下に pa フォルダを作り、その中にクラスファイルやソースファイルを置きます。

イメージとしては次のようになります。

ここでのポイントは、別ファイルに分かれていても、同じ pa フォルダの中に置くことです。
なぜなら、どちらも pa パッケージに属しているからです。

コンパイルのしかた

コンパイルは、作業中ディレクトリから行います。
たとえば作業中ディレクトリが C:\Java\13 なら、次のように入力します。

PS C:\Java\13>javac pa\Sample3.java

このとき、Sample3.java の中で Fighter クラスを使っているので、同じパッケージ内にそのクラスが正しく存在していれば、必要な形でコンパイルが進みます。

コンパイル後は、pa フォルダの中に class ファイルが作成されます。イメージは次のようになります。

このように、異なるファイルに書かれたクラスでも、同じパッケージに属していれば、関連したクラスとして一緒に扱っていけます。

実行のしかた

実行するときは、main メソッドを持っている Sample3 クラスを指定します。
ただし、パッケージに属しているので、クラス名だけではなく、パッケージ名もつけて実行します。

PS C:\Java\13>java pa.Sample3

ここで pa.Sample3 と書くのは、Sample3 が pa パッケージに属しているからです。
この書き方をすることで、Javaは pa の中の Sample3 クラスを見つけて実行できます。

同じパッケージのクラスはなぜ使いやすいのか

同じパッケージに属しているクラスどうしは、利用するときにパッケージを強く意識しなくてもよい場面が多くあります。
今回の Sample3.java でも、Fighter をそのまま書いて使えています。

これは、Sample3 も Fighter も同じ pa パッケージにいるからです。
同じグループの中にいる仲間のクラスは、比較的自然に連携できる、というイメージで考えるとわかりやすいです。

もし別のパッケージにあるクラスを使う場合には、もう少し意識することが増えます。
そのため、まずは同じパッケージ内のクラス利用をしっかり理解しておくことが、次の学習につながります。

ファイルが違っても同じ仲間にできる

ここで改めて大切なのは、ファイルが違うことと、パッケージが同じことは両立できるという点です。

初心者のうちは、

• 別ファイルにある
• だから別グループだろう

と感じやすいのですが、Javaではそうではありません。
ファイルは分かれていても、package pa; と書かれていれば、同じ pa パッケージの仲間です。

この関係を表にすると、次のようになります。

つまり、ファイルの違いは作業の分担や整理のためのもの、パッケージの同一性はクラス同士のまとまりを示すもの、ということです。

図で整理すると見えやすい

この図では、Fighter.java と Sample3.java が別々のファイルとして描かれています。
両方とも同じ所属先にあることがひと目でわかります。

同じパッケージ内のクラスをそのまま利用できる関係を表現しています。

学習の最初につまずきやすいところ

この内容では、次のような点で混乱しやすいです。

特に、ファイルの分割とパッケージの整理は別の考え方だと意識すると、頭の中が整理しやすくなります。

この学習が次につながる理由

同じパッケージにクラスをまとめられるようになると、Javaのプログラム構成がかなり見通しよくなります。
そしてこの理解は、この先の

• 別パッケージのクラスを使う
• import を使う
• サブパッケージでさらに整理する

といった学習にもつながっていきます。

まずは、別ファイルでも、同じ package 文を書けば同じパッケージの仲間になるという基本をしっかり押さえることが大切です。
ここがわかると、Javaのクラス整理が一段とわかりやすくなってきます。