【Java学习笔记(一百二十二)】之 Java平台模块系统详解

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老规矩–妹妹镇楼:

一. Java平台模块系统

(一) 概述

       封装是面向对象编程的一个特性,类的声明由公有接口和私有实现构成,类可以通过只修改实现而不影响其用户的方式得以演化。模块系统使类和包可以有选择性地获取,从而可以控制模块的演化。多个现有的Java模块系统都依赖于类加载器来实现类之间的隔离,Java9引入了一个由Java编译器和虚拟机支持的新系统,称为Java平台模块系统。

(二) 模块

       包是类的集合,包提供了一种封装级别,具有包访问权限的所有特性都只能被同一个包中的方法访问,但是在大型系统中,这种级别的访问能控制依然不够,对于所有公有特性可以从任何位置访问,加入我们想要修改或剔除一个很少使用的特性,那么我们无从得知有哪些类依赖了这个公有特性。Java平台模块系统,成功地用于Java API的模块化。一个Java平台模块包含:

  1. 一个包集合
  2. 可选地包含资源文件和像本地库这样的文件
  3. 一个有关模块中可访问的包的列表
  4. 一个有关这个模块依赖的所有其他模块的列表

(三) 模块的命名

       模块是包的集合,模块中的包名无需彼此相关,就像路径名一样,模块名是由字母,数字,下划线和句点构成的,而且和路径名一样,模块之间是没有任何层次关系的。当构建供其他人使用的模块时,重要的是保证它的名字是全局唯一的。命名模块最简单的方式是按照模块提供的顶级包来命名,如org.slf4j模块,其中的包围org.slf4j, org.slf4j.spi等等,这个习惯可以防止模块中产生包名冲突。因为任何给定的模块只能放到一个模块之中,如果模块名是唯一的,并且包名以模块名开头,那么包名定是唯一的。且模块是没有作用域的概念的,因此不能在不同的模块中放置两个具有相同名字的包。

       模块名只用于模块声明中,在Java类的源文件中,只是使用包名。

(四) 模块化的程序示例

1. 创建包com.hello

       在包下创建一个类HelloWorld


2. 创建包含这个包的模块hellomode

       需要在模块中添加一个模块声明,可以将其置于名为module-info.java文件中,该文件位于基目录中(包含com目录的目录),按照惯例,基目录的名字与模块的名字相同。

module-info.java内容:
module hellomode
{
    
    }

       这个模块声明之所以为空,是因为该模块没有任何可以向其他人提供的内容,也不需要依赖任何东西。

3. 编译模块

       将模块声明和原始的类一起编译:

javac hellomode/module-info.java hellomode/com/hello/HelloWorld.java

       模块声明文件最终会以二进制形式编译到包含该模块定义的类文件module-info.class中。

4. 模块化运行程序

       为了让这个程序以模块化应用程序来运行,需要指定模块路径,与类路径相似,但是包含的是模块,还需要以模块名/类名的形式指定主类:

java --module-path hellomode –module hellomode/com.hello.HelloWorld

(五) 对模块的需求

       模块系统的设计目标之一就是模块需要明确它们的需求,使得虚拟机可以确保在启动程序之前所有的需求得到满足,即模块依赖哪些模块需要在模块声明中显示地写出来,使用requires关键词依赖其他模块,一个模块不能直接或者间接地对自己产生依赖,同时模块也不会自动地将访问权限传递给其他模块,即依赖是不会有传递性的。

module hellomode
{
    
    
	requires java.desktop;
}

(六) 模块导出的包

       模块可以使用exports关键词来声明它的哪些包是可以导出的,其他的包就被隐藏了,当包被导出时,它的public和protected的类和接口以及成员在模块外部也是可以访问的。

module java.xml
{
    
    
	exports javax.xml;
	exports javax.xml.catelog;}

(七) 模块和反射

       反射可以访问任何类的私有成员,但是在模块中,这条路是行不通的,如果一个类在模块中,那么对非公有成员的反射式访问将会失败。之前我们通过反射访问私有域,除非安全管理器不允许对私有域地访问,有很多使用反射式访问的库,如JPA这样的对象-关系映射器,他们会自动地将对象持久化到数据库中。如下就是访问私有域的方式:

Field f = obj.getClass().getDeclaredField(“salary”);
f.setAccessible(true);
double value = f.getDouble(obj);
f.setDouble(obj, value * 1.1);

       在模块中,使用opens关键词,打开指定的包,从而启动对给定包中的类的所有实例进行反射式访问,这样该包中的所有内容就可以被访问了,但是在运行时只有显式导出的包是可访问的。如下所示:

module hellomode
{
    
    
	opens com.hello
}

(八) 自动模块和不具名模块

       如果从全新的项目开始,其中所有的代码都由我们自己编写,那么就可以设计模块,声明模块依赖关系,并将应用程序打包成模块化的JAR文件。但是这种情况目前还是达不到的,因为我们的项目肯定要依赖第三方库,第三方库很有可能没有模块化,因此Java平台模块系统提供了两种机制解决现在的情况:自动化模块和不具名模块。


1. 自动化模块

       模块路径上美哦与module-info.class文件的JAR被称为自动模块,自动模块的属性为:

(1) 隐式地包含对其他所有模块的requires子句;

(2) 其所有包都被导出,且是开放的;

(3) 如果在JAR文件清单META-INF/MANIFEST.MF中具有键为Automatic-Module-Name的项,那么它的值会变为模块名;

(4) 否则,模块名将从JAR文件名中获得,将文件名中尾部的版本号删除


2. 不具名模块

       任何不在模块路径中的类都是不具名模块的一部分,和自动模块一样,不具名模块可以访问所有其他的模块,它的所有包都会被导出,并且都是开放的。但是没有任何明确模块(非自动模块,非不具名模块)可以访问不具名模块。

(九) 服务加载

       在模块系统之前,使用ServiceLoader类将服务接口与实现匹配起来,而在Java平台模块系统中这种机制将会更加简单。服务消费者必须基于其认为合适的标准在所有的实现中选择一个,过去是通过将文本文件放置到包含实现类的JAR文件的META-INF/services目录中提供给服务消费者的,模块系统直接添加语句到模块描述符中。提供服务实现的模块可以添加一条provides语句,它列出了服务接口以及实现类,如下所示:

module jdk.security.auth
{
    
    
	provides javax.security.auth.api.LoginModule with
		com.sun.security.auth.module.UnixLoginModule,}

       这与META-INF/services文件是等价的,而使用它的消费模块包含一条uses语句:

module java.base
{
    
    
	uses javax.security.auth.spi.LoginModule;
}

       当消费模块中的代码调用ServiceLoader.load(ServiceInterface.class)时,匹配的提供者类将被加载。

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