Java的模块系统定义

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IDE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

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。

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。

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

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：

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>

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。

open module north.smaple{
    ...
}

如果我们有针对性的开放反射权限，则通过opens

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

opens还支持更严格的定义 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。