0. 模块是什么

Java Platform Module System(Java平台模块系统).是在Java 9 中引入的一个模块化组件.

0.1 逻辑关系

模块系统最直观的例子就是官方API文档结构发生的变化(所有内容以java11为例):

API文档首层结构-模块.png

首先看到的就是module列表, 而不是原来的package列表. 点击进入java.base这个module, 看到的才是熟悉的package列表. 甚至在这些页面中,还会带有模块之间的依赖关系图.

java.base模块中的包.png

java.sql模块依赖关系图.png

逻辑上讲, 包是用来组织类和接口的, 而模块就是用来组织包的, 模块在包的外层又添加了一层封装.

0.2 物理结构

物理结构上, 类和接口是文件, 包是层级目录, 指定包名的文件放入相应的目录. 而模块则是在包的外层又添加了一层目录,作为模块的根目录, 并在根目录下放置模块文件module-info.java, 以java.sql为例:

java.sql模块目录结构
可以看到java.sql这个模块的底下有两个package: java.sql和javax.sql, 都是层级目录结构. 而模块根目录java.sql的命名规范虽跟package相同,但是并不是层级目录而只是一个普通的目录.
java.sql模块根目录下的module-info.java内容:

module java.sql {
    requires transitive java.logging;
    requires transitive java.transaction.xa;
    requires transitive java.xml;

    exports java.sql;
    exports javax.sql;

    uses java.sql.Driver;
}

requires 表示该模块依赖的其他模块
exports 表示该模块对外公开的包, 这也是模块的重要作用之一, 控制其他模块对该模块的包的访问.

1. 自己写一个无用模块

既然知道了他的逻辑关系和物理结构, 就可以模仿它去实现自己的module了.

1.1 创建项目目录

项目目录结构.png

MyModules: 项目目录
src: 源码目录
src/com.my.firstmodule: 模块根目录
mods: 存放编译的class文件
target: 存放打包的jar文件
module-info.java: 模块文件

1.2 编写代码

//MyFirstModule.java
package com.my.firstmodule;

public class MyFirstModule {
    public static void main(String[] args) {
    System.out.println("my first module!");
    }
}

//module-info.java
module com.my.firstmodule {
    requires java.base;
}

module-info.java 只是声明了所依赖的java.base模块. 事实上可以省略对 java.base的依赖声明.

1.3 编译模块

在项目根目录下执行javac

 javac -d mods/com.my.firstmodule src/com.my.firstmodule/module-info.java src/com.my.firstmodule/com/my/firstmodule/MyFirstModule.java

-d 选项指定编译的类文件输入目录, 后面跟着需要编译的源文件.编译后的目录结构

MyModules/
├── mods
│   └── com.my.firstmodule
│       ├── com
│       │   └── my
│       │       └── firstmodule
│       │           └── MyFirstModule.class
│       └── module-info.class
├── src
│   └── com.my.firstmodule
│       ├── com
│       │   └── my
│       │       └── firstmodule
│       │           └── MyFirstModule.java
│       └── module-info.java
└── target

1.4 运行模块

java --module-path mods --module com.my.firstmodule/com.my.firstmodule.MyFirstModule

运行结果: my first module!

1.5 打包模块

jar -c -f target/myfirstmodule-1.0.jar -e com.my.firstmodule.MyFirstModule -C mods/com.my.firstmodule .

在target目录下生成了jar文件

─ target
    └── myfirstmodule-1.0.jar

运行jar文件

java --module-path target/myfirstmodule-1.0.jar --module com.my.firstmodule/com.my.firstmodule.MyFirstModule

运行结果: my first module!

我们的第一个简单的模块已经完成并运行成功了! 可喜可贺!可喜可贺! 但是感觉上命令行中写的更复杂了, 那为什么有了package之后还要引入module呢?

3. 为什么要引入模块系统

在传统的面向对象设计中, 模块化的机制在Java语言中是由package提供的. 那为什么要再添加Module概念, 让事情更加复杂呢?
这方面的描述在 JSR-376中, 有以下几点:

可靠配置(Reliable configuration):
classpath不能表示组件之间的关系, 所以如果有依赖的组件缺失, 只能在尝试使用它的时候才能发现. classpath允许从不同组件加载相同包的类, 导致无法预测的行为和难以侦测的错误.
模块系统可以声明组件之间的依赖关系
强封装(Strong encapsulation)
Java语言和虚拟机没有提供一种机制, 让组件禁止其他组件访问自己的内部package. 所以只要是public的package, 外部组件是可以随意访问的.
模块系统则可以声明哪些包可以被访问, 那些包不能被访问.
java没有提供组织其他组件访问某个组件的内部包(package)
jPM允许某个组件可以声明哪些包可以被访问.哪些包不可以.
可扩展的平台(A scalable platform)
         JVM和JRE在尺寸上不断增大, 使得很多小设备很难运行JVM或者java应用.
         JavaSE本身使用模块系统分解后, 应用可以按需定制, 通过配置, 只包含自己需要的功能模块, 从而缩小应用尺寸.
         这一点可能是java在物联网时代抓住发展机遇的必备条件.
更好的平台完整性(Greater platform integrity)
随意的访问平台内部的API, 既不安全也会增加维护成本. 模块系统提供的强封装可以保证内JavaSE平台内部API不被访问.
更高的性能(Improved performance)
许多事先的, 整体程序优化技术, 如果能确定类引用的是某几个特定组件中的类, 而非运行时加载的任意类, 会更有效果. 程序性能尤其在应用组件同平台组件联合优化时增强.