模块系统-module

大家好,我是指北君,本次将为大家带来Java模块系统的介绍。模块化一直是软件工程和设计领域的重要关注点,模块化程度的高低决定了产品在安全、可复用、扩展、升级、维护等诸多方面是否具备竞争力。 Java的模块系统是JDK9引入,由于Java的9,10两个版本不是LTS版本,所以大部分人接触到Java的模块系统是在Java11中。

前言

对于模块的定义,相信小伙伴们都不会有太大的疑问,这里引用JDK中模块的定义:一组可重用的相关包和资源,以及模块的描述信息。直白点的描述就是:用一种比package更大级别的组织方法来管理我们的类。 讲到它的作用是组织管理,大家是不是就开始联想到了OSGi,JBoss Module,Maven,甚至是微服务呢?首先,这几种形式都是用于软件的模块化方法,只是应用的场景和各自的长处有所不同,指北君用一张图表来做一下简单对比:

模块化方式

  • 微服务:服务粒度的组织方法,比模块级别更高
  • Maven:依赖管理工具

变化

首先,作为一头猿,最直接的编码IED工具,以Eclipse为例,我们新建一个标准的Java工程,切换下JDK进行对比,

JDK库-JAVA11

JDK库-JAVA8

首先我们会发现:项目使用中的JDK11的库中比之前JDK8多出很多条目来,而且和之前的完全不一样了。这就是JDK引入模块后,将原来的库拆进行了拆分。为什么要拆呢?

  1. 伴随Java的版本升级,包越来越多,功能越来越多,组织管理越来越难
  2. 一些jar包太大(比如rt.jar),不利于在小型设备中运行
  3. 无法定义只能在模块内部访问的接口,只能通过一些额外的约束,比如文档,internal等形式进行提示

JDK是如何对原有的jar进行拆分的呢?我们查看模块名称会发现,所有模块分成两类:java开头和jdk开头,这是按照JAVA的JRE和JDK范围进行的大类别的划分,然后再按照功能级做进一步划分。 除了在开发者环境中引入的库发生变化外,在JDK的安装目录中也有类似的变化

JDK安装目录对比

明显是jre目录不在了,增加了jmods目录,lib下面的组织形式也发生了较大的变化。

可以做什么

前面我们介绍模块系统引入后带来的直观的变化,这一节指北君要介绍模块系统的作用,我们先来看一下模块的定义里面包含的要素:

  • 名称 – 模块名
  • 依赖 - 本模块依赖的一系列其他模块
  • 公共包 - 外部可访问的所有包
  • 提供的服务 - 提供其他模块消费的服务实现
  • 消费的服务 - 允许当前模块作为服务消费者
  • 反射权限 - 显式允许其他类通过反射访问的包的私有成员

从定义的要素中我们发现:模块不仅仅是提供的一直包、类的组织方式,更重要的是提供了以前无法支持的安全访问控制。

模块的类型

有四种类型的模块

  • 系统模块:JDK定义的模块,可以通过下面命令来获取
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    java --list-modules
    
  • 应用模块:我们开发的应用对应的模块,通过module-info.java定义并编译成对应的class
  • 自动模块:通过模块路径加载的第三方jar包
  • 未命名模块:不是通过模块路径加载的第三方jar

模块的声明

要创建一个模块,需要在包的根路径下创建module-info.java(注意名称是固定的),如果按照Class的方式创建会出现名称校验失败,这时候可以直接创建一个文件命名为module-info.java。

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module moduleName {
    
}

使用关键字module定义,模块名称按照约定为通过点号”.”分割的小写词组,比如java.base, north.sample。

requires

requires用来管理模块的依赖关系,我们一旦采用了模块,我们会发现原来的有些类会出现编译错误,这是因为我们的代码中应用了默认之外的包,需要通过requires关键词引入我们引用的模块。

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module north.smaple{
    requires java.scripting;
    
}

使用requires还可以使用两个修饰词:static,transitive,

  • static用来定义一个可选的模块依赖,仅当编译时有依赖才引用
  • transitive 表示下游的模块不用显式声明,就可以使用上级模块中通过transitive关键字引入的模块

exports

通过exports我们可以定义可访问的接口

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module north.smaple{ 
    exports north.jdk.scripting;
}

我们还可以通过exports…to来定义接口开放的目标对象。

uses

定义使用的服务,以java.sql模块代码为例:

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module java.sql {
    ...

    exports java.sql;
    exports javax.sql;

    uses java.sql.Driver;
}

为什么对服务特殊处理呢?各位小伙伴是不是觉得:requires就能够定义访问依赖,为啥还要用uses呢?这是因为,uses相对于requires是存在区别的。比如,我们的服务接口实现和服务接口不在同一个模块中,如果用requires则需要对所有的实现模块引入,如果使用uses只需要引入接口所在的模块就行了,是不是很方便呢!而且有时我们都不知道接口的实现模块,这时候都无法通过requires引入。

provide

如果需要定义外部可使用的服务,则通过provide声明,语法是 provides <服务接口> with <服务实现>

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module north.smaple{
    provides ISampleService with ISampleServiceImpl;
}

open/opens

open是用来定义模块的被外部模块通过反射调用的权限,在这之前我们可以通过反射调用任何我们想要访问的类型和成员,甚至是私有属性的。 在使用模块系统后,如果我们要保持之前的全访问,可以直接在module前添加open关键字。

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open module north.smaple{
    ...
}

如果我们有针对性的开放反射权限,则通过opens

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module north.smaple{
    opens north.jdk.scripting;
}

opens还支持更外严格的定义 opens … to …

总结

关于Java的模块系统,我们今天就学习到这里,相信经过指北君的代码示例和讲解,各位小伙伴已经可以将模块系统应用到项目中了。

最后感谢各位人才的:点赞、收藏和评论,我们下期更精彩!

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