Java 9 的模块(Module)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,一定要学当前立马有用的东西。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实现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。 - 在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
和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。
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