初识Java 9模块化编程

大家知道，当JVM开始加载类时，采用的方式是顺序读取classpath里面设置的类名并找到需要的类，一旦找到了正确的类，检索工作结束，转入加载类过程。那么如果classpath里面没有需要的类呢?那就会抛出运行时错误(run-time exception)。又由于JVM采用的延迟加载方式(lazy loading)，因此极有可能某个用户点了某个按钮，然后就奔溃了，这是因为JVM不会从一开始就有效地验证classpath的完整性。那么，如果classpath里面存在重复的类，会出现什么情况呢?可能会出现很多莫名其妙的错误，例如类的方法找不到，这有可能是因为配置了两个不同版本的jar包。

2. 模块化系统目标

Java9的模块化系统有两大目标：

• 模块化JDK本身;
• 为应用程序的使用提供模块化系统。

模块化系统为Java语言和运行时环境引入了本地模块化概念，提供了强有力的封装。

如图1所示，在Java9之后，每一个jar包都变成了一个模块，包括引用其他模块的显示依赖。从图1可以知道，Application调用了JDK的Java.sql包。

图2：应用程序的模块化调用关系

图3描述的是JDK内部的模型化系统(JSR376和JEP261)，已经被合并到了JDK9。

图3：JDK内部的模型化系统图

从图3大家可以知道，各个模块之间有着千丝万缕的引用关系，但是要记住，JDK9的模块化设计做得很精巧，它仅仅允许单一方向(向下)引用，不允许出现环形结构，这样可以确保引用关系图的简单设计原则。

3. 模块化的JDK

在Java模块化系统引入之前，JDK的运行时库包括了重量级的rt.jar，该jar文件的总大小超过60M，包含了大量的运行时类。为了重构整个Java平台，也为了Java能够在轻量级语言解决方案越来越占主导地位的情况下让Java语言继续保持旺盛的生命力，JDK团队引入了JDK的模块化设计，这个决定可能是关键性的。

在过去的20年中，JDK的若干次发布，每一次都会包含许多新的特性，因此也增加了大量的类。以CORBA为例，它在上世纪90年代的时候被认为是企业级计算的未来，当然现在几乎没有人记得它了，然而用于支持CORBA的类仍然被包含在rt.jar包里面，也就是说，无论你有没有用到这些类，只要你的应用程序是分布式的，你都不得不带着它们一起运行。这样做的直接后果是浪费了磁盘空间、内存空间，以及CPU资源(需要增大CPU运行耗时)。对于资源受限的硬件载体，或者云端的资源，这样就产生了浪费，也增加了成本(云端资源是按需申请的，能省就省)。

那么我们可不可以直接移除这些不需要的类呢?不能这么简单执行，因为我们需要考虑每次发布之后的向前兼容，直接删除API会导致JDK升级后一些老的应用程序不可用。JDK引入模块化管理方式后，我们只需要忽略包含CORBA的模块就可以了。

当然，分解单体型(monolithic)的JDK并不仅仅是移除过时(例如CORBA)的类。JDK包含的很多技术都是这样的，对于一些人有用，对于另一些人则是无用的，但是并不是说它们过时了，仅仅是应用程序不需要使用。Java语言一直以来就存在安全性漏洞，通过模块化设计可以减少类的应用，自然也就降低了漏洞发生的几率。

截止目前，JDK9大约有超过90个平台模块，这种方式取代了以往的单一型大库形态。平台模块是JDK的一部分，它和应用程序模块是不一样的，应用程序模块是由程序员自己创建的。但是从技术层面来看，平台模块和应用程序模块又没有什么区别。每一个平台模块构造了一个JDK功能，从日志到XML的支持，等等，覆盖了原有单一型JDK的功能。

在JDK9里，所有的模块都需要在外部显示地定义与其他模块之间的依赖关系，这就好比我们买可拆装家具时的各模块之间的榫头，你一看就知道需要和哪些其他模块进行拼接，而一些其他模块都可以拿来公用的模块，比如java.logging，你就会发现很多模块都会应用它。也正是由于引入了模块化，JDK内部终于在各个模块之间有了清晰的界限，互相的引用关系终于清晰了。

注意，按照JDK9目前的模块化设计理念，所有的依赖关系都是指向向下方向的，不会出现编译时的各模块间环形依赖情况，你自己编写的应用程序模块也需要避免这种情况发生。

4. 模块资源介绍

一个模块包含模块名称、相关的代码和资源，这些都被保存在称为module-info.java的模块描述文件里，以下面这个文件为例，描述java.prefs平台模块。

(1) 清单1 module-info.java

module java.prefs{ 
     requires java.xml; 
     exports java.util.prefs; 
} 

代码清单1内包含了requires和exports两个关键字，逐一解释：

• requires关键字表示了依赖关系，这里明确模块需要依赖java.xml模块，如果没有依赖生命，java.prefs模块在编译时会拒绝执行编译命令。这一点是向Maven借鉴的，使用前必须声明才能使用。
• exports关键字表示了其他模块如何可以引用java.prefs包，由于模块化编程已经把强封装性设置成了默认选项，因此只有当包被显式地声明导出(就是这里的exported)，导出为本例的java.util.prefs包。Exports是针对原有的访问方式(public、protected、private)的一个补充，是针对强一致性的补充，Java9之后，public仅仅是针对模块内部类之间的访问权限，如果你想要从外部能够应用模块内部类，你必须要exports。

注意，模块名由于是全局变量，所以需要是全局唯一的。

5. HelloWorld案例

接下来简单介绍一个HelloWorld示例。如清单2所示，HelloModularWorld类的main函数负责打印字符串“Hello World, new modular World!”。

（编辑：济南站长网）

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