JAR-файлы — что это такое ?

JAR расшифровывается как Java ARchive — архив Java. Если не особо вдаваться в подробности (что в общем-то часто и происходит в реальности), то JAR-файл представляет собой обычный ZIP-файл с некоторыми дополнениями. Основная задача этого архива — хранить файлы с классами. Т.е. пакеты/каталоги (мы о них говорили в разделе Пакеты), внутри которых находятся class-файлы архивируются и JVM может их использовать уже в более удобном (компактном) виде.
Выгода очевидна — в реальных проектах вы вряд ли будете ограничиваться использованием библиотек классов только из JDK — скорее всего вы будете подключать сотни (если не тысячи) классов, которые были созданы для решения определенных задач. Если все это огромное количество лежало бы на диске в виде class-файлов, то несложно понять, насколько это неудобно и громоздко. Разработчики Java предложили вполне элегантное решение — вы можете подключать архивные файлы, в которых запакованы тысячи скомпилированных классов. Что конечно же удобнее, чем таскать за собой в каждый проект все директории со всеми файлами.
Для примера можете заглянуть в каталог JAVA_HOME/jre/lib — там находится очень важный архив — rt.jar. Эта библиотека содержит практически все классы, который мы рассматривали — String, JFrame, JButton, Date, Object. Открыть его вы можете с помощью любого архиватора.
Просматривая содержимое JAR-файла, вы рано или поздно обратите внимание на каталог META-INF. В нем содержится файл MANIFEST.MF. Я настоятельно рекомендую вам почитать информацию о нем в документе Working with Manifest Files: The Basics. Файл позволяет расширить функциональность — кроме обычного набора классов, JAR-файл может выполнять функции электронной подписи, поддержки версионности, подключения библиотек к самому архиву, определение класса для запуска (который содержит метод main). В данной статье я не ставлю себе цель разборать эти возможности, так что отложим на будущее. Займемся базовыми вопросами использования JAR-файлов.

Создание JAR

Использование IDE

Практически все IDE умеют создавать JAR. Мы сделаем это на примере NetBeans, другие IDE вы можете рассмотреть самостоятельно. Что является не всегда интуитивно понятной задачей. В среде NetBeans создать JAR очень несложно. Для этого надо сделать следующие шаги:

  1. Создать проект в NetBeans. Тип проекта — «New Class Library»
  2. В этом проекте вы создаете нужные вам классы и потом выполняете команду «Build». Это либо кнопка F11, либо пункт меню «Run — Build Project», либо кликаете правой кнопкой на проекте в панели Project и выбираете пункт «Build» (или «Clean and Build»).

В каталоге с проектом можно увидеть каталог dist в котором и будет находиться JAR-файл. Как я уже упоминал, в других типах IDE этот процесс может выглядеть иначе. Например, в Eclipse это делается через экспорт, а в IDEA — через создание артефактов. В данной цикле статей я не планирую пока останавливаться на этом подробно, хотя если получится — значит прямо здесь и добавлю.

Использование утилиты jar

Также JAR-файл может быть создан с использованием утилиты jar, которая находится в каталоге JAVA_HOME/bin. Достаточно подробно эта утилита разобрана здесь: Creating a JAR File.
В самом просто варианте вам надо создать классы в какой-либо директории, а потом вызвать эту утилиту с такой командой

Например, если у меня есть класс edu/javacourse/jar/SayHello.class, то команда создания архивного файла с именем say.jar выглядела бы так:

Опции «cf» означают: «c» — создать, «f» — файл. Ну а дальше я думаю очевидно — имя файла архива и список файлов. Причем в списке можно указывать много файлов через пробел, а также можно использовать маску — знаки «*» и «?». Если вы не знакомы с такими знаками — наберите в поисковике «маски файлов использование» и наслаждайтесь новыми знаниями.
Чтобы посмотреть содержимое файла вы можете (как я уже говорил выше) использовать практически любой архиватор или тут же команду jar.exe вот в таком виде

В обоих случаях (IDE или утилита jar) в архиве будет создаваться файл MANIFEST.MF. Как я уже писал — есть смысл почитать о дополнительных свойствах JAR-файлов. Т.к. в документации все очень неплохо написано, не буду заниматься переводом. Так что перейдем к следующему пункту нашего путешествия по JAR-файлам.

Подключение готовых JAR-файлов

Командная строка

Итак, я сказал, что основная функция JAR — содержать набор классов в виде class-файлов. Теперь нам надо понять, как подключать JAR-файлы к запускаемому классу, чтобы запускаемый класс мог использовать классы из JAR-файла.
Как вы уже хорошо знаете, запуск программы на Java включает запуск JVM (для Windows это файл java.exe, для Unix — java) и передача ей из командной строки имени класса, который вы собираетесь запускать. Например, для запуска класса First в пакете edu.javacourse.test надо в каталоге, внутри которого находится каталог edu/javacourse/test набрать такую команду:

Как видите, в качестве аргумента мы передали полное имя класса, который собираемся запускать. JVM кроме имени класса принимает достаточно много параметров, которые позволяют конфигурировать те или иные свойства JVM. В этой статье мы разберем очень важный элемент — CLASSPATH — который как раз и используется для подключения JAR-файлов.
Сейчас мы проделаем полный цикл создания JAR-файла и его подключения без использования IDE — я очень трепетно отношусь к умению программиста пользоваться командной строкой. Во-первых, это показывает, что вы действительно понимаете суть, во-вторых — этот навык ну просто очень полезен. Например, в том же Unix/Linux очень большое количество работы гораздо удобнее делать в командной строке, да и некоторые продукты содержат утилиты, запускаемые из командной строки. Так что займемся.
Создадим каталог JavaLesson (в принципе мы его уже создавали в разделе Основные шаги. В этом каталоге создадим стуктуру каталогов JarLib/edu/javacourse/jar. С помощью текстового редактора создадим файл SayHello.java

Структура наших каталогов должна выглядеть вот так:

Теперь время за командной строкой. Запускаем команду «cmd» (если не помните — смотрим раздел Основные шаги). Переходим в каталог JavaLesson/JarLib и в нем сначала компилируем наш файл SayHello.java вот такой командой

После успешной компиляции создаем JAR-файл с помощью команды

Если у вас все получилось, то в каталоге JavaLesson/JarLib должен появится файл say.jar.
Теперь напишем небольшой класс, который будет использовать наш класс SayHello. ВАЖНО !!! Для «чистоты эксперимента» создадим этот класс в каталоге JavaLesson. Предлагаю создать класс без использования пакетов (хотя это не должно быть правилом — в реальных проектах создавать классы без пакетов не надо). Вот наш файл UseHello.java, который будет находится в каталоге JavaLesson

Обратите внимание на первую строчку — в ней мы импортируем класс SayHello. В методе main мы создаем объект и вызываем его метод. Структура наших каталогов должна выглядеть вот так:

Теперь нам надо скомпилировать наш замечательный класс. Пробуем команду javac. ВНИМАНИЕ !!! Мы находимся в каталоге JavaLesson.

И мы получаем ошибку:

Сообщение в данном случае достаточно информативное — «UseHello.java:1: error: package edu.javacourse.jar does not exist» и «UseHello.java:6: error: cannot find symbol». Мы же не подключали наш класс SayHello — вот компилятор и не знает, откуда его брать и вообще откуда такой пакет/класс — edu.javacourse.jar.SayHello. Ну что же — перефразируя классику — «Ваше слово, товарищ CLASSPATH».
Очевидно, что нам надо компилятору подсказать, что он должен использовать не только те JAR-файлы, которые у него уже есть — тот же rt.jar — но и наш JAR-файл. Делается это с помощью специальной опции при запуске компилятора.

В этой команде мы добавили строку -cp JarLib/say.jar. Часть -cp говорит, что за ней должен идти список JAR-файлов, которые содержат нужные классы. Список может включать несколько файлов, разделенных для Windows знаком «;», для Unix/Linux — «:». Например, если мне надо указать два файла — say1.jar и say2.jar — находящихся в каталоге C:/Anton/Libraries, то команда (для Windows) выглядела бы так:

Кстати, «-cp» — сокращенно от classpath — раньше надо было писать именно так, да и сейчас тоже можно.

Также важно отметить, что в CLASSPATH можно включать не только JAR-файлы — туда можно включать путь до каталога с файлами .class (опять же — их может быть указано несколько штук). Если бы мы не создавали JAR-файл say.jar, а использовали скомпилированный файл SayHello.class из каталога JarLib, то команда выглядела бы вот так:

Вы можете спросить — почему мы указали путь только до JarLib, а не полностью каталог с файлом SayHello.class. Дело в том, что т.к. наш файл содержится в пакете, то нам надо указать путь именно до пакета, а он находится в каталоге JarLib. Можно указать полный (а не относительный) путь — вот так:

Ну что же, скомпилировать нам удалось, самое время запускать наше замечательный класс. Скорее всего, вы уже догадываетесь, что при запуске нам тоже надо указать наш файл say.jar и выглядеть команда должна как-то так. ВНИМАНИЕ !!! Мы находимся в каталоге JavaLesson.

Но при запуске этой программы нас постигает неудача. Вот такое сообщение выдает JVM:

JVM не может найти наш класс. Как это, вот же он, прямо в этой директории ? Хитрость в том, что когда вы указываете CLASSPATH в командной строке, то JVM берет классы ТОЛЬКО из этих файлов/каталогов. А наш файл с классом UseHello находится в ТЕКУЩЕМ каталоге, который НЕ УКАЗАН. Вот такая вот эпидерсия. Нам надо указать JVM, чтобы она брала файлы и из текущего каталога тоже. Делается это так — в CLASSPATH надо указать символ «.». Это и будет текущий каталог. Наща команда должна выглядеть вот так:

Ну что же — теперь все должно получится и мы увидим надпись HELLO.
Фокус с CLASSPATH может сыграть с вами достаточно злую шутку. Дело в том, что JVM использует переменную среды, которая так и называется «CLASSPATH». Для Windows она устанавливается точно так же как переменные «PATH» и «JAVA_HOME» — мы делали это в разделе Установка JDK. В этой переменной указывается набор JAR-файлов и каталогов, которые JVM будет использовать в случае, если вы НЕ указываете CLASSPATH при запуске своей программы.
Некоторые программы при своей установке создают (или обновляют) переменную среды «CLASSPATH» и могут даже вам ничего не сказать. И вот вы из командной строки запускаете свой класс, а JVM его НЕ ВИДИТ. Потому? что она dpzkf переменную «CLASSPATH» и в ней нет символа «.». В этом случае происходит то, что мы уже видели — файлы из текущего каталога не загружаются. Так что будьте внимательны.

Подключение JAR-библиотек в IDE NetBeans

Т.к. в данном курсе я использую для демонстрации NetBeans, то наверно будет неправильно не показать, как подлкючать JAR в этой среде. Как я уже упоминал, если появится время на другие IDE, я буду писать их в этой же статье. Но не думаю, что это будет в ближащее время.
Если вы посмотрите служебное окно «Projects», которое обычно находится слева, то вы в нем вы можете увидеть структуру вашего проекта, которая содержит раздел «Libraries». Я создал два проекта SayHello и UseHello

В открытом файле UseHello.java в самой первой строке видно, что компилятор выдает в ней ошибку — как мы уже знаем, она говорит об отсутствии нужного класса. В принципе IDE позволяют подключать не только готовые JAR-файлы, но и проекты, но мы не будем использовать эту функцию (в данном случае специально). Чтобы подключить библиотеку из проекта SayHello нам для начала надо собрать этот проект через команду «Build». Результат можем увидеть в каталоге dist. В нем мы можем увидеть файл SayHello.jar. Предвидя вопрос — а можно поменять имя файла — для того, чтобы файл создавался с другим именем, надо исправлять конфигурационный файл nbproject/project.properties. Найти в нем опцию с именем dist.jar И поменять имя файла. В общем не очень удобно. Так что я обычно этого не делаю.
Теперь нам надо подключить готовый JAR-файл к нашему второму проекту UseHello. Сделать это можно несколькими способами.

  1. Щелкнуть правой кнопкой мышки на пункте «Libraries» в структуре проекта и в нем выбрать пункт «Add JAR/Folder». После выбора файла его можно будет видеть под веткой «Libraries»
  2. Целкнуть правой кнопкой мышки на проекте UseHello в окне «Projects» и в выпадающем меню выбрать пункт (обычно самый нижний) «Properties». В открывшемся диалоговом окне выбрать слева пункт «Libraries» и в закладке «Compile» использовать кнопку «Add JAR/Folder».


Также предлагаю заглянуть на закладку «Run». В нем можно увидеть, что при запуске будет подключаться те библиотеки, которые подключаются при компиляции исходников («Classpath for Compiling Source»).

На этом можно закруглиться, хотя конечно же процесс познания бесконечен и вам наверняка встретится еще много интересной информации по использованию и созданию jar-файлов.

Исходный код для проектов под NetBeans можно скачать здесь. Библиотеку в них надо подключить самостоятельно. Так что можете потренироваться. Удачи.