JTCR-模块-14

JDK9 引入了模块，用于描述代码之间的关系和依赖，控制某模块是否可以被其他模块访问。

模块基础

一个模块由一组包和资源组成。模块定义在名为 module-info.java 的文件中，javac 将这个文件编译成类文件，称为 module descriptor。该文件仅能包含一个模块定义。
模块定义的一般形式为：

// name 为模块名，为单个有效标识符或者一组以句号（.）分隔的标识符
module name {
  // 定义，可为空
}

一个模块可以指定它所依赖的模块，使用 requires 关键字，这个依赖关系在编译和运行时检查；一个模块可以控制它的包能否被其他模块访问，需要使用 exports 关键字，包中 public 和 protected 类型只有显式导出才能被其他模块访问。

requires module： 在模块定义中指定了当前模块依赖的模块 module，这条语句执行时，如果 module 模块不存在，则无法编译。可以定义多条该语句。
exports package： 在模块定义中，指定了当前模块导出的包。这条语句执行时，导出当前模块中 package 包。可以定义多条该语句。

模块导出一个包时，该包中所有 public 和 protected 类型都可以被其他模块访问。没有导出的包，里面任何类型在该模块外访问不到。包中 public 和 protected 类型不论是否导出，在包所在的模块中都可以访问。
在依赖关系中，requires 和 exports 都需要用到。对于依赖模块，必须使用 requires 指明它所依赖的模块，被依赖的模块必须使用 exports 导出依赖模块需要的包。无论哪一方缺失相关的语句，都将不能通过编译。
requires 和 exports 必须在模块定义中使用，模块定义必须位于名为 module-info.java 的文件中。

java.base 和 platform modules

API 模块称为 platform modules，这些模块都以“java” 作为前缀，如 java.base、java.desktop、java.xml 等。通过将 API 模块化，应用只需要它用到的 API 模块，而不需要整个 JRE，显著减小体积。
API 模块中最重要的是 java.base 模块，里面包含和导出了所有常用的包，如 java.lang、java.io、java.util 等。其他所有模块都可以访问该模块，在模块定义中不需要显式声明 requires java.base，默认添加了。
从 JDK9 开始，Java 文档中写明了包所在的模块。如果该包位于 java.base 中，可以直接使用该包中定义的内容，否则需要使用 requires 声明依赖关系才能使用。

遗留代码和未命名模块

当使用的代码不在命名模块中，则该代码自动属于未命名模块，未命名模块自动导出所有包，同时未命名模块可以访问其他所有模块。
当编译不使用模块的程序时，使用类路径而不是模块路径。
以上两种特性保证了遗留代码（模块使用之前的代码）和使用模块的代码之间的兼容性。
大项目使用模块可以获得好处，如控制访问性；简单程序基本不需要使用模块。

针对特定模块导出

有时候并不想将一个模块中的包导出给所有其他模块使用，这个时候可以使用限定导出（qualified export），一般形式为：exports pkg to modules。其中，modules 指一个或用逗号（,）分隔的一组模块，这些模块可以使用导出的 pkg 包。

requires 传递

当 A requires B，B requires C 时，如果 A 模块既需要 B 导出的包，又需要 C 导出的包，可以声明 A requires C 解决该问题。但是如果类似这种情况很多，这种做法显得冗余。另一种做法称为 implied readability，即在 B 中添加 requres transitive C。这条语句表明任何依赖 B 的语句都自动依赖 C。
transitive 如果后面紧跟一个分隔符会被认为是一个标识符。

使用服务

通过使用插件的方式，可以在不改变应用核心的情况下增强应用的功能。Java 通过 services 和 service providers 提供 pluggable 应用架构。模块系统对此提供了支持。

Java 中，service 是由接口或抽象类定义功能的程序单元，而具体的实现由 service provider 提供。service 提供了 pluggable 架构，例如 service 提供语言的翻译功能，而从某个具体语言翻译成另外一种具体语言由 service provider 实现。

class ServiceLoader<S> 支持 service provider，S 指服务类型。service provider 通过 load() 方法加载，形式之一为：public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> serviceType)。调用 load() 方法时，返回 ServiceLoader 的实例，该实例支持迭代和循环遍历。
模块使用 provides 语句指定它提供的服务，使用 use 语句指定它需要的服务，同时使用 with 指定需要的 service provider 类型。一般形式为：

// 指定模块提供的服务类型（一般是接口，抽象类也可以）
// implements 是由逗号分隔的多个具体实现
provides serviceType with implements;

// 指定该模块需要的服务类型
use serviceType;

模块图

编译器在解析模块之间的依赖关系时会创建模块图表示依赖，模块图将表示所有相关模块的依赖关系。java.base 不包括在图中，因为自动依赖。

三个模块特性

open 模块的所有包在运行时可以被其他模块访问，无论是否导出。主要用于反射。显式导出的包在编译时可以被其他模块访问，未导出的不能。open 模块定义的一般形式为：

open module Name {
  // 定义
}

open 语句用于指定模块中特定的包可以在运行时被其他所有模块访问，与编译时的访问性无关。open 语句不能在 open 模块中使用，可以使用 to 子句限定允许访问该包的模块。open 语句的一般形式为： open pkg。

requires 语句指定编译时和运行时的依赖关系，如果在该语句中使用静态修饰符将指定编译时的依赖关系，不指定运行时的依赖关系。一般形式为：requires static module。

jlink 和 模块 jar 文件

JDK9 提供了 jlink 工具，该工具将一组模块打包成运行时 image，在应用根目录的上一级目录中运行

jlink --launcher appName=url/pkg.mainClass
      --module-path javaHome\jmods;root\modules
      --add-modules startSubDir
      --output outputDir

得到打包成的运行时 image。

层和自动化

在模块图中使用同一个类加载器的模块构成模块层（module layers）。不同层使用不同的类加载器。

通过在模块路径中指定 nonmodular JAR 文件可以创建自动模块，自动模块的名字自动获得，也可以在 manifest 文件中指定。正常模块可以依赖自动模块中的代码。

参考

[1] Herbert Schildt, Java The Complete Reference 11th, 2019.