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详解Java 9的模块系统

Java 的模块在Java 9中正式实装,一直没时间来研究一下这个东西,今天就和大家一起学习一下这个功能。

Java模块解决了什么问题

最近很多同学问我,胖哥,该怎么学习?该学习什么?这里胖哥也穿插说一下。不管学什么东西,一定要先搞清楚学了有什么用,是学了马上就能用上还是以后有用。我觉得在时间有限的情况下,一定要学当前最有用的东西。接下来咱们就一起来看看Java模块到底有啥用。

我觉得模块化最大的意义就是按照功能把代码逻辑分割开来,就像你干前端,我写后端,他做测试,把整体大概念拆成小概念,用的时候自由组合,按需引用。事实上确实有这方面的作用,但是不仅仅就这么多。

简化类库

JDK类库目前太臃肿了,在一些微型设备上可能用不到全部的功能,在目前的情况下却不得不引用全部的类库。 Java 9 引入模块功能后,JDK、JRE、甚至是JAR都可以把用不到的类库排除掉,大大降低了依赖库的规模。

真正的访问隔离

在之前只要类是 public 的,可以直接在整个依赖可传递的范围内访问它。但是很多时候我们需要在某个范围去限制一些类的访问,让这些类具有一些封闭性。在引入模块后,我们就可以做到这些,把一些我们不想暴露的内部细节安全地隐藏起来。

什么是模块?

Java 9 引入的模块是在Java包( package )的基础上又引入的一个新的抽象层。基于 package 这一点很重要,这里需要强调一下。

模块的结构

Java 模块可以由一个或者多个在一起的 Java 包组成。结构可以参考这个图:

创建模块

创建模块需要如下几个步骤:

  • 创建一个文件夹,通常是一个包名,例如 cn.felord.module
  • 然后在 cn.felord.module 下创建一个 module-info.java 文件,这个文件被称为 模块描述符文件
  • 模块描述符文件 的同级别创建Java包。
  • 最后在创建的包下编写你的Java类文件即可。

创建模块规则

创建模块也必须遵守下面的规则:

  • 模块名称必须是唯一的。
  • 模块描述符文件 module-info.java 必须有。
  • 包名称必须是唯一的。即使在不同的模块中,我们也不能有相同的包名。
  • 每个模块将创建一个 jar 文件。对于多个 jar,我们需要创建单独的模块。
  • 一个项目可以由多个模块组成。

模块类型

模块同样还具有类型,一共有四种。

系统模块

来自 JDK 和 JRE 的模块。可以使用 java –list-modules 列出,这里列出了一部分:

  ❯ .java.exe --list-modules
 java.base@17
 java.compiler@17
 java.datatransfer@17
 java.desktop@17
 java.instrument@17
 java.logging@17
 java.management@17
 java.management.rmi@17
 # 省略……  

应用程序模块

在应用程序中创建以实现功能为主的所有模块,日常开发如果涉及到模块应该属于这一类。

自动模块

现有的 jar 文件,感觉像兼容旧的类库。它们其实不是模块。当我们将非模块 jar 添加到模块路径时,会创建一个具有 jar 名称的模块。该模块有以下特性:

  • 默认导出所有包。
  • 默认情况下可以访问所有其他模块的类。

未命名模块

添加到类路径中的 jar 和类。当我们将 jar 或类添加到类路径时,所有这些类都会添加到未命名的模块中

  • 只导出到其他未命名的模块和自动模块。这意味着,应用程序模块无法访问这些类。
  • 它可以访问所有模块的类。

模块描述符文件

一个模块只有一个 module-info.java ,而且它是有格式要求的,我们来了解一下。

声明模块

我们只需要在 module-info.java 这样做就能声明一个名称为 cn.felord 的模块:

  module cn.felord {
 }  

模块名称应该是两个单词以上,并用英文句号 . 隔开,上面是一个空模块。

导出包

默认情况下,模块里下所有包都是私有的,即使被外部依赖也无法访问,一个模块之内的包还遵循之前的规则不受模块影响。我们可以使用 export 关键字公开特定的包,就像这样:

  module cn.felord {
     exports cn.felord.pkg;
     exports cn.felord.util;
 }  

请注意 cn.felord.pkg exports cn.felord.util 不能是空包,导出的包必须声明 Java 对象。

不能导出具体的Java类。

定向导出包

还有一种是定向导出,该包仅仅向某模块公开。就像什么特供酒、特供烟一样。它的语法是:

  exports <包名> to <目标模块1>,<目标模块2>,<目标模块3>,...  

我们把上面的 cn.felord.util 定向导出给 com.xxx :

  module cn.felord {
     exports cn.felord.pkg to com.xxx,com.ooo;
     exports cn.felord.util to com.xxx;
 }  

在上述情况下,所有模块都可以访问 cn.felord.pkg ,但只有 com.xxx 模块能访问 cn.felord.util

定向导包的作用域是 模块

依赖

如果一个模块要访问从其它模块导出的包,则该模块必须使用 requires 关键字导入要访问的包所在的模块。就像上面,虽然 cn.felord 模块向 com.ooo 开放了 cn.felord.pkg 包, 即使 com.ooo 依赖了 cn.felord 也不能直接使用该包下面的类,需要这样做:

  module com.ooo {
     exports com.ooo.pkg;
     // 注释掉 Pkg就变红了 cn.felord.util下面的类无法使用
     requires cn.felord;
 }  

requires 的作用域是 模块

静态依赖

有时我们只在编译时需要一些模块,它们在运行时是可选的。例如,测试或代码生成库。这就需要用到静态导入了,关键字是 requires static ,例如:

  module com.xxx {
        // 移除pom 依赖编译不了
     requires static cn.felord;
 }  

在此示例中, cn.felord 在编译时是必需的,但在运行时是可选的,有点类似 Maven 中的 <scope>compile</scope>

依赖传递

这看起来越来越像Maven了! a 模块依赖 b 模块, b 模块依赖 c 模块,如果 a 模块想用 c 模块公开的包的话,按照前面的规则需要再 requires 模块 c 。现在借助于 requires transitive 就可以这样干,因为 b 承上启下,我们可以这样:

  module b {
     exports b.pkg;
     // 开启依赖传递
     requires transitive  c; 
 }
 
 module c {
    exports c.pkg
 }
 
 module a {
    requires b; 
 }  

所有依赖 b 的模块将自动依赖 c 导出的包, export to 定向导出的包优先级最高。

使用服务

使用 uses 关键字,我们可以指定我们的模块需要或使用某些服务。这个服务通常是一个接口或抽象类。它不应该是一个实现类。

  module com.xxx {
     requires com.ooo;
     // 移除pom 依赖编译不了
     requires static cn.felord;
     uses com.ooo.pkg.Read;
 }  

uses 只能从模块自己的包中或者 requires requires static 以及 requires transitive 传递过来的接口或者抽象类。

uses 用于指定所需要的服务类或者接口。

给予服务

我们可以通过 provides … with … 语法,在模块中声明一些服务的实现供其它模块(通过 uses )使用。

开放反射

反射 API 的 Java 9 封装和安全性得到了改进。使用反射,我们甚至可以访问对象的私有成员。

从 java 9 开始,默认情况下不打开。我们可以明确地通过 open 授予其它模块反射权限。

  open com.xxx{
 }  

在这种情况下, com.xxx 模块的所有包都可以使用反射访问。

opens

我们不想全部开放反射访问的话还可以使用 opens 关键字来指定反射可以访问的包:

  module com.xxx{
   opens com.xxx.reflect;
 }  

opens … to

当然我们还可以将特定的包开放给指定的模块来反射访问:

  module com.xxx{
   opens com.xxx.reflect to com.ooo;
 }  

com.xxx 模块的 com.xxx.reflect 包将开放给 com.ooo 模块来反射访问。

总结

模块的东西主要是理解,实际运用主要用来系统瘦身、依赖jar级别的隔离。这个自己用Java 9 以上版本建一个多模块的Maven或者Gradle项目,按照上面实验一下就明白了。

文章来源:智云一二三科技

文章标题:详解Java 9的模块系统

文章地址:https://www.zhihuclub.com/176729.shtml

关于作者: 智云科技

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