Javaのコンパイル方法（仕組み）をパッケージ含めていろいろ試してみる

$ java -version
openjdk version "17.0.10" 2024-01-16
OpenJDK Runtime Environment (build 17.0.10+7-Ubuntu-122.04.1)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 17.0.10+7-Ubuntu-122.04.1, mixed mode, sharing)

簡単なJavaのアプリケーションで試します。

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

Main.javaをコンパイルします。

$ javac Main.java
$ ls
Main.class  Main.java

Main.classが生成されました。

Main.classを実行してみます。

$ java Main
Hello world !

ソースコードがカレントディレクトリではなく別ディレクトリにある場合

ディレクトリを作成します。先ほどのMain.classは削除しておきます。

mkdir -p src/com/example
rm Main.class

src/com/exampleにSub.javaを作ります。

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

Sub.javaをコンパイルします。

javac（コンパイラ）コマンドは、コマンドライン引数に、ソースファイルを指定する、ということを意識しておくと混乱しないと思います。

$ javac src/com/example/Sub.java
$ tree
.
|-- Main.java
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Sub.class
            `-- Sub.java

3 directories, 3 files

Sub.classが生成されました。

Sub.classを実行します。-cp は、クラスファイルのパスを指定するもので、-classpath でもよいです。

javaコマンドはクラスを引数に取るので、Sub.classとはならないことに注意です。

$ java -cp src/com/example Sub
Hello Sub !

パッケージに所属している場合

パッケージに所属したソースコードを作ります。

src/com/exampleにPac.javaを作ります。

package com.example;

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

Pac.javaをコンパイルします。ここまではSub.javaと同じですね。

$ javac src/com/example/Pac.java
$ tree
.
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.class
            |-- Pac.java
            |-- Sub.class
            `-- Sub.java

3 directories, 4 files

Pac.classが生成されました。

Pac.classを実行します。この実行方法は、Sub.classと異なります。

$ java -cp src/ com.example.Pac
Hello Pac !

慣れないうちはややこしいですね。

クラスファイルを別ディレクトリに出力する場合

Pac.classとSub.classを削除しておきます。

クラスファイルを格納するディレクトリとして、classesを作成しておきます。

$ rm src/com/example/Pac.class src/com/example/Sub.class
$ mkdir classes
$ tree
.
|-- classes
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

4 directories, 2 files

Sub.javaをコンパイルします。

$ javac -d classes src/com/example/Sub.java
$ tree
.
|-- classes
|   `-- Sub.class
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

classesにクラスファイルが出力されました。

Sub.classを実行してみます。クラスパスの設定が先ほどと変わっているので注意です。

$ java -cp classes/ Sub
Hello Sub !

では、次は、Pac.javaをコンパイルします。

$ javac -d classes/ src/com/example/Pac.java
$ tree
.
|-- classes
|   |-- Sub.class
|   `-- com
|       `-- example
|           `-- Pac.class
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

6 directories, 4 files

コンパイル方法は、Sub.javaと同じですが、クラスファイルはパッケージに合わせて、自動的に作成されたディレクトリに出力されました。

Pac.javaを実行します。

$ java -cp classes/ com.example.Pac
Hello Pac !

クラスパスの指定が変わってるだけで、あとは先ほどと同じですね。

クラス間に依存関係がある場合（パッケージに所属してない場合）

まず、classファイルを削除しておきます。

$ rm -rf classes/*

Main.javaを復活させて、Subクラスを使うように変更します。

Subクラスのmainメソッドをコールするとき、引数が必要なので、適当な文字列を作成しています。

public class Main {
  public static void main(String args[]){
    Sub sub = new Sub();
    String[] str = {"main", "sub"};
    sub.main(str);
  }
}

現在の状態です。

$ tree
.
|-- Main.java
|-- classes
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

Main.javaをコンパイルします。Subクラスに依存しているので、ソースパスを指定します。

-cp（クラスパス指定）でも動作します。マニュアルによると、「ソースパスが指定されていない場合、クラスパスからソースファイルを検索する」とありました。ソースパスは、クラスパスのように短縮形がないので、クラスパスを使う人が多いのかもしれません（笑）

$ javac -sourcepath src/com/example Main.java
$ tree
.
|-- Main.class
|-- Main.java
|-- classes
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            |-- Sub.class
            `-- Sub.java

4 directories, 5 files

Main.classとともに、Sub.classも作成されています。

Mainクラスを実行します。クラスパスの指定が複数必要な場合は、: で繋ぎます。

$ java -cp .:src/com/example/ Main
Hello Sub !

Subクラスから出力されていますね、成功です。

次は、classesディレクトリにクラスファイルを出力するようにしてみます。

$ rm Main.class src/com/example/Sub.class
$ tree
.
|-- Main.java
|-- classes
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

4 directories, 3 files

$ javac -d classes/ -sourcepath src/com/example Main.java
$ tree
.
|-- Main.java
|-- classes
|   |-- Main.class
|   `-- Sub.class
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

4 directories, 5 files

Mainクラスを実行します。今度はクラスパスの指定が1か所だけでいいですね。

$ java -cp classes/ Main
Hello Sub !

クラス間に依存関係がある場合（パッケージに所属している場合）

次は、パッケージ版をやってみましょう。

まず、classファイルを削除しておきます。

$ rm -rf classes/*

Mainクラスで、Subクラスを呼び出していたところを、Pacクラスを呼び出すように変更します。パッケージなので、import文を使います。

import com.example.Pac;

public class Main {
  public static void main(String args[]){
    Pac pac = new Pac();
    String[] str = {"main", "sub"};
    pac.main(str);
  }
}

Main.javaをコンパイルします。

$ javac -sourcepath src Main.java
$ tree
.
|-- Main.class
|-- Main.java
|-- classes
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.class
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

4 directories, 5 files

Subクラスのときと同様に、Pacクラスもコンパイルされました。

では、Mainクラスを実行します。クラスパスはMainクラスとPacクラスの両方が見えるようにします。

$ java -cp .:src Main
Hello Pac !

成功です。

では、最後に、classesディレクトリにクラスファイルを生成するようにしてみます。

まず、クラスファイルを削除しておきます。

$ rm Main.class src/com/example/Pac.class
$ tree
.
|-- Main.java
|-- classes
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

4 directories, 3 files

Main.javaをコンパイルします。

$ javac -d classes/ -sourcepath src Main.java
$ tree
.
|-- Main.java
|-- classes
|   |-- Main.class
|   `-- com
|       `-- example
|           `-- Pac.class
`-- src
    `-- com
        `-- example
            |-- Pac.java
            `-- Sub.java

6 directories, 5 files