Java的模塊系統(tǒng)定義

前言

對于模塊的定義，相信小伙伴們都不會有太大的疑問，這里引用JDK中模塊的定義：一組可重用的相關包和資源，以及模塊的描述信息。直白點的描述就是：用一種比package更大級別的組織方法來管理我們的類。講到它的作用是組織管理，大家是不是就開始聯(lián)想到了OSGi，JBoss Module，Maven，甚至是微服務呢？首先，這幾種形式都是用于軟件的模塊化方法，只是應用的場景和各自的長處有所不同，指北君用一張圖表來做一下簡單對比：

模塊化方式

• 微服務：服務粒度的組織方法，比模塊級別更高
• Maven：依賴管理工具

變化

首先，作為一頭猿，最直接的編碼IDE工具，以Eclipse為例，我們新建一個標準的Java工程，切換下JDK進行對比，

JDK庫-JAVA11

JDK庫-JAVA8

首先我們會發(fā)現(xiàn)：項目使用中的JDK11的庫中比之前JDK8多出很多條目來，而且和之前的完全不一樣了。這就是JDK引入模塊后，將原來的庫進行了拆分。為什么要拆呢？

1. 伴隨Java的版本升級，包越來越多，功能越來越多，組織管理越來越難
2. 一些jar包太大（比如rt.jar)，不利于在小型設備中運行
3. 無法定義只能在模塊內部訪問的接口，只能通過一些額外的約束，比如文檔，internal等形式進行提示

JDK是如何對原有的jar進行拆分的呢？我們查看模塊名稱會發(fā)現(xiàn)，所有模塊分成兩類：java開頭和jdk開頭，這是按照JAVA的JRE和JDK范圍進行的大類別的劃分，然后再按照功能級做進一步劃分。除了在開發(fā)者環(huán)境中引入的庫發(fā)生變化外，在JDK的安裝目錄中也有類似的變化

JDK安裝目錄對比

明顯是jre目錄不在了，增加了jmods目錄，lib下面的組織形式也發(fā)生了較大的變化。

可以做什么

前面我們介紹模塊系統(tǒng)引入后帶來的直觀的變化，這一節(jié)指北君要介紹模塊系統(tǒng)的作用，我們先來看一下模塊的定義里面包含的要素：

• 名稱 – 模塊名
• 依賴 - 本模塊依賴的一系列其他模塊
• 公共包 - 外部可訪問的所有包
• 提供的服務 - 提供其他模塊消費的服務實現(xiàn)
• 消費的服務 - 允許當前模塊作為服務消費者
• 反射權限 - 顯式允許其他類通過反射訪問的包的私有成員

從定義的要素中我們發(fā)現(xiàn)：模塊不僅僅是提供的一直包、類的組織方式，更重要的是提供了以前無法支持的安全訪問控制。

模塊的類型

有四種類型的模塊

• 系統(tǒng)模塊：JDK定義的模塊，可以通過下面命令來獲取

java --list-modules

• 應用模塊：我們開發(fā)的應用對應的模塊，通過module-info.java定義并編譯成對應的class
• 自動模塊：通過模塊路徑加載的第三方jar包
• 未命名模塊：不是通過模塊路徑加載的第三方jar

模塊的聲明

要創(chuàng)建一個模塊，需要在包的根路徑下創(chuàng)建module-info.java（注意名稱是固定的），如果按照Class的方式創(chuàng)建會出現(xiàn)名稱校驗失敗，這時候可以直接創(chuàng)建一個文件命名為module-info.java。

module moduleName {
    
}

使用關鍵字module定義，模塊名稱按照約定為通過點號"."分割的小寫詞組，比如java.base, north.sample。

requires

requires用來管理模塊的依賴關系，我們一旦采用了模塊，我們會發(fā)現(xiàn)原來的有些類會出現(xiàn)編譯錯誤，這是因為我們的代碼中應用了默認之外的包，需要通過requires關鍵詞引入我們引用的模塊。

module north.smaple{
    requires java.scripting;
    
}

使用requires還可以使用兩個修飾詞：static，transitive，

• static用來定義一個可選的模塊依賴，僅當編譯時有依賴才引用
• transitive 表示下游的模塊不用顯式聲明，就可以使用上級模塊中通過transitive關鍵字引入的模塊

exports

通過exports我們可以定義可訪問的接口

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

我們還可以通過exports…to來定義接口開放的目標對象。

uses

定義使用的服務，以java.sql模塊代碼為例：

module java.sql {
    ...

    exports java.sql;
    exports javax.sql;

    uses java.sql.Driver;
}

為什么對服務特殊處理呢？各位小伙伴是不是覺得：requires就能夠定義訪問依賴，為啥還要用uses呢？這是因為，uses相對于requires是存在區(qū)別的。比如，我們的服務接口實現(xiàn)和服務接口不在同一個模塊中，如果用requires則需要對所有的實現(xiàn)模塊引入，如果使用uses只需要引入接口所在的模塊就行了，是不是很方便呢！而且有時我們都不知道接口的實現(xiàn)模塊，這時候都無法通過requires引入。

provide

如果需要定義外部可使用的服務，則通過provide聲明，語法是 provides <服務接口> with <服務實現(xiàn)>

module north.smaple{
    provides ISampleService with ISampleServiceImpl;
}

open/opens

open是用來定義模塊的被外部模塊通過反射調用的權限，在這之前我們可以通過反射調用任何我們想要訪問的類型和成員，甚至是私有屬性的。在使用模塊系統(tǒng)后，如果我們要保持之前的全訪問，可以直接在module前添加open關鍵字。

open module north.smaple{
    ...
}

如果我們有針對性的開放反射權限，則通過opens

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

opens還支持更嚴格的定義 opens ... to ...

總結

關于Java的模塊系統(tǒng)，我們今天就學習到這里，相信經(jīng)過代碼示例和講解，各位小伙伴已經(jīng)可以將模塊系統(tǒng)應用到項目中了。