Java模块化

标签：Java 模块化 jar module 模块 java requires first

1. Java模块化概述

1.1 JDK8及以前开发模式

每个java文件被明确地放入到一个包中
java文件编译后的class文件，可以压缩为jar包，供别的程序调用
一个程序可以使用类库，类库通常以jar包呈现
将所有程序jar包，类库jar包，都放在classpath上，来运行程序
以jar为中心

1.2 Jar Hell

jar文件无法控制被人访问其内部的public的类
无法控制不同jar包中，相同的类名（包名+类名）
java运行时，无法判定classpath路径上的jar有多少个不同版本的文件，java加载第一个符合名字的类
java运行时，无法预判classpath路径上是否缺失了一些关键类

1.3 模块化原则

强封装性：一个模块必须能够对其他模块隐藏其部分代码
定义良好的接口：模块必须向其他模块公开定义良好且稳定的接口
显示依赖：明确一个模块需要哪些模块的支持才能完成工作

1.4 Java模块化系统

Java9开始引入新的模块化系统：Jigsaw拼图
- 以模块（module）为中心
- 对JDK本身进行模块化
- 提供一个应用程序可以使用的模块系统
以Java11为例
- 一共71个模块
- 最底层的是java.base
- 每个模块都有明确的依赖模块，不存在循环依赖
- 使用java --list-modules，可以查看JDK的模块列表
- 每个类都自动引用java.base模块
- 使用java --describe-module查看平台模块声明

2. 模块创建和运行

2.1 Java Jigsaw

自Java9推出，以模块为中心
在模块中，仍以包-类文件结构存在
在每个模块中，都有一个module-info.java
- 说明这个模块依赖哪些其他的模块，输出本模块哪些内容
```
module java.prefs {
    requires java.xml;
    export java.util.prefs;
}
```
Module的命名时由module-info.java来控制
链接jlink，制作自定义运行时镜像（custom runtime image）
- 舍弃无用庞大的JDK库
- 适合在容器中快速部署运行

3. 模块信息文件

3.1 module-info.java

模块安全控制的核心
模块和外界沟通的总负责
名字和内容组成
模块名字
- 模块名称必须唯一
- 可以不和包名相同
- 使用有代表性的词语
- 不需要包括版本号

示例

module module.hello {
    //输出给别人使用
    exports cn.hello;
    //本模块需依赖的模块
    requires java.xml;
}

3.2 requires调用其他模块

requires可以添加多个
单纯requires，模块依赖不会传递，即调用module.hello不会自动调用java.xml
传递依赖使用require transitive
requires N，编译和运行都依赖于N
requires transitive N，编译和运行都传递依赖于N
requires static N，编译依赖于N，运行可选
requires transitive static N，编译传递依赖于N，运行可选

3.3 exports将当前模块输出

只有输出，别人才能使用
exports可以指定某些包输出，exports
限定输出到特定的模块使用，exports to ,

3.4 opens将当前模块开放用于发射

exports导出的包的public部分可以反射，其他权限修饰的内容和未导出的内容无法反射（setAccessible(true)也无效）
opens可以打开一些包，其他模块可以反射调用这些包及内容
open module打开整个模块
打开一个包，opens

仅对某些模块打开一个包，opens to ,

open module module.first {
    exports first.p1;
    // opens firts.p1;
}

4. 服务

4.1 服务介绍

Java模块系统引入的新功能，实现解耦
模块对外只暴露接口，隐藏实现类
provides提供接口，with实现类（不导出）
uses消费接口
ServiceLoader加载接口的实现类

示例

module module.first {
    exprots first.p1;
    provides first.p1.Shoe with p2.DoubleStar;
}

module module.second {
    requires module.first;
    uses first.p1.Shoe;
}

SeviceLoader<Shoe> objs = ServiceLoader.load(Shoe.class);
for (Shoe obj : objs) {
    obj.walk();
}

ServiceLoader通过load加载接口的实现类（with语句提供）
每次load，（默认情况下）都会产生新的各自独享的实例，没有唯一的服务实例
可以调用reload进行刷新

4.2 创建服务实例

Java模块系统提供两种方法创建服务实例

服务实现类有public的无参构造函数

使用单独的静态提供者方法

一个名为provider的public static无参数方法
返回服务接口或者子类

provides first.p1.Shoe with first.p1.ShoeFactory;

public class ShoeFactory {
    public static Shoe provider() {
        Shoe result = new DoubleStar();
        return result;
    }
}

5. Java模块化应用

5.1 Java模块化特点

从根源上对JDK进行模块化，降低最终程序运行时负载
在jar层上增加一个module机制
引入exports/requires/opens明确模块边界和依赖关系，程序更隐私安全
引入服务provides/uses使得程序更解耦
jlink制作运行时映像，使运维更高效

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