Java 9模块化

前言

JPMS（Java Platform Module System） Java平台模块系统是Java 9的主要增强。它也被称为Jigsaw项目。在本文中，我们将简单学习模块，以及在将来开始编写模块化代码时，编程风格将如何变化。

正文

什么是模块？

在任何编程语言中，模块(类似于包)都是包含代码的构件，其中包含描述模块及其与其他模块的关系的元数据。理想情况下，这些构件从编译时一直到运行时都是可识别的。任何应用程序通常都是多个模块的组合，这些模块一起工作以执行业务目标。

在应用程序架构方面，模块应该表示特定的业务功能。对于该功能，它应该是自给自足的，并且应该只公开使用模块功能的接口。为了完成它的任务，它可能依赖于其他模块，它应该显式地声明这些模块。

因此，简而言之，一个模块应该遵循三个核心原则：

• 强大的封装（Strong Encapsulation）

  封装意味着隐藏实现细节，这些细节对于正确使用模块并不重要。其目的是封装的代码可以自由改变而不影响模块的用户。

• 稳定的抽象（Stable Abstraction）

  抽象有助于使用接口(即公共api)公开模块功能。任何时候，如果想要更改模块代码中的业务逻辑或实现，更改对模块用户都是透明的。

• 显式的依赖关系（Explicit dependencies）

  模块也可以依赖于其他模块。这些外部依赖必须是模块定义本身的一部分。模块之间的这些依赖关系通常用图表示。一旦您看到应用程序级别的图，您将更好地理解应用程序的体系结构。

Java 9模块化介绍

在Java 9之前，我们有“包（packages）”来根据业务功能对相关类进行分组。除了包之外，还有“访问修饰符”来控制哪些是可见的，哪些是隐藏在其他类或包中的。到目前为止，它运行得很好。Java对封装和抽象提供了强大的支持。

但是，显式依赖关系是事情开始崩溃的地方。在java中，依赖项是用“import”语句声明的;但是它们是严格的“编译时”构造。一旦代码被编译，就没有明确的机制来声明它的运行时依赖关系。事实上，java运行时依赖项解析是一个非常有问题的领域，因此专门创建了一些工具来解决这个问题，例如gradle或maven。此外，很少有框架捆绑它们的完整运行时依赖项，例如Spring boot项目。

有了新的Java 9模块，我们将能够更好地编写结构良好的应用程序。这种增强分为两个方面:

1. 模块化JDK本身。
2. 提供一个模块系统供其他应用程序使用。

Java 9模块系统有一个“java.base”模块。它被称为基模块。它是一个独立的模块，不依赖于任何其他模块。默认情况下，所有其他模块都依赖于“java.base”。

在Java 9中，模块帮助我们封装包并管理依赖项。所以通常情况下,

• 类是字段和方法的容器
• 包是类和接口的容器
• 模块是包的容器

如果我们不知道要查找的具体内容，那么我们不会感觉到普通代码和模块化代码之间的任何主要区别。如：

• 模块通常只是一个jar文件，在根目录下有一个module-info.class文件。
• 要使用模块，请将jar文件包含到modulepath中，而不是classpath中。添加到classpath中的模块jar文件是普通的jar文件，而module-info.class文件将被忽略。

如何编写模块化代码

在阅读了所有上述概念之后，让我们看看模块化代码是如何在现实中编写的。我使用Netbeans IDE是因为它对Java 9有很好的早期支持(到今天为止)。

创建Java模块项目

创建一个Java模块项目，命名为JavaAppOne。

创建Java模块

我们向这个项目中添加两个模块，如下：

我向项目中添加了helloworld和test 模块，它们的结构如下：

相关代码如下：

/helloworld/module-info.java

module helloworld {
}

HelloWorldApp.java

package com.howtodoinjava.demo;
 
public class HelloWorldApp {
    public static void sayHello() {
        System.out.println("Hello from HelloWorldApp");
    }
}

/test/module-info.java

module test {
}

TestApp.java

package com.test;
 
public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        //some code
    }
}

到目前为止，模块是独立的。现在假设，我们想在TestApp类中使用HelloWorldApp.sayHello()方法。如果我们尝试在不导入模块的情况下使用该类，我们将得到编译时错误“package com.howtodoinjava.demo is not visible”。

导入模块信息

为了能够导入HelloWorldApp，我们必须首先从helloworld模块导出“com.howtodoinjava.demo”包，然后在test模块中包含helloworld模块。

module helloworld {
    exports com.howtodoinjava.demo;
}
 
module test {
    requires helloworld;
}

在上面的代码中，require关键字表示依赖项，exports关键字标识可以导出到其他模块的包。只有当一个包被显式导出时，才能从其他模块访问它。模块内未导出的包在默认情况下无法从其他模块访问。

现在我们可以在TestApp类中使用HelloWorldApp类了。

package com.test;
 
import com.howtodoinjava.demo.HelloWorldApp;
 
public class TestApp {
    public static void main(String[] args) {
        HelloWorldApp.sayHello();
    }
}
 
Output:
 
Hello from HelloWorldApp

模块关系图如下：

从Java 9开始，public意味着只对该模块内的所有其他包公开。只有在导出包含公共类型的包时，其他模块才能使用它。

结语

模块化应用程序有许多优点，当我们遇到具有非模块化代码库的应用程序时，我们会更加欣赏这些优点。模块化并不是什么灵丹妙药，但它是一种体系结构原则，如果应用得当，可以在很大程度上避免项目依赖混乱问题。

有了JPMS, Java向成为模块化语言迈出了一大步。这个决定是对是错，只有时间能证明。第三方库和框架如何适应和使用模块系统将会很有趣。以及它将如何影响开发工作，由我们来见证。