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Java 9 中的模块Module系统

发布时间:2026-01-11

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  • Java模块解决了什么问题
    • 简化类库
    • 真正的访问隔离
  • 什么是模块?
    • 模块的结构
    • 创建模块
    • 创建模块规则
    • 模块类型
      • 系统模块
      • 应用程序模块
      • 自动模块
      • 未命名模块
    • 模块描述符文件
      • 声明模块
    • 导出包
      • 定向导出包
    • 依赖
      • 静态依赖
      • 依赖传递
    • 使用服务
      • 给予服务
        • 开放反射
          • opens
          • opens … to
      • 总结

        Java 的模块在Java 9中正式实装,一直没时间来研究一下这个东西,今天就和大家一起学习一下这个功能。

        Java模块解决了什么问题

        最近很多同学问我,胖哥,该怎么学习?该学习什么?这里胖哥也穿插说一下。不管学东西,一定要先搞清楚学了有什么用,是学了马上就能用上还是以后有用。我觉得在时间有限的情况下,一定要学当前立马有用的东西。接下来咱们就一起来看看Java模块到底有啥用。

        我觉得模块化最大的意义就是按照功能把代码逻辑分割开来,就像你干前端,我写后端,他做测试,把整体大概念拆成小概念,用的时候自由组合,按需引用。事实上确实有这方面的作用,但是不仅仅就这么多。

        简化类库

        JDK类库目前太臃肿了,在一些微型设备上可能用不到全部的功能,在目前的情况下却不得不引用全部的类库。Java 9引入模块功能后,JDK、JRE、甚至是JAR都可以把用不到的类库排除掉,大大降低了依赖库的规模。

        真正的访问隔离

        在之前只要类是public的,可以直接在整个依赖可传递的范围内访问它。但是很多时候我们需要在某个范围去限制一些类的访问,让这些类具有一些封闭性。在引入模块后,我们就可以做到这些,把一些我们不想暴露的内部实现细节安全地隐藏起来。

        什么是模块?

        Java 9 引入的模块是在Java包(package)的基础上又引入的一个新的抽象层。基于package这一点很重要,这里需要强调一下。

        模块的结构

        Java 模块可以由一个或者多个在一起的 Java 包组成。结构可以参考这个图:

        创建模块

        创建模块需要如下几个步骤:

        • 创建一个文件夹,通常是一个包名,例如cn.felord.module
        • 然后在cn.felord.module下创建一个module-info.java文件,这个文件被称为模块描述符文件。
        • 在模块描述符文件的同级别创建Java包。
        • 最后在创建的包下编写你的Java类文件即可。

        创建模块规则

        创建模块也必须遵守下面的规则:

        模块名称必须是唯一的。

        模块描述符文件module-info.java 必须有。

        包名称必须是唯一的。即使在不同的模块中,我们也不能有相同的包名。

        每个模块将创建一个 jar 文件。对于多个 jar,我们需要创建单独的模块。

        一个项目可以由多个模块组成。

        模块类型

        模块同样还具有类型,一共有四种。

        系统模块

        来自 JDK 和 JRE 的模块。可以使用 java --list-modules 列出,这里列出了一部分:

        ❯ .\java.exe --list-modules
        java.base@17
        java.compiler@17
        java.datatransfer@17
        java.desktop@17
        java.instrument@17
        java.logging@17
        java.management@17
        java.management.rmi@17
        # 省略……

        应用程序模块

        在应用程序中创建以实现功能的所有模块,日常开发如果涉及到模块应该属于这一类。

        自动模块

        现有的 jar 文件,感觉像兼容旧的类库。它们其实不是模块。当我们将非模块 jar 添加到模块路径时,会创建具有 jar 名称的模块。该模块有以下特性:

        • 默认导出所有包。
        • 默认情况下可以访问所有其他模块的类。

        未命名模块

        添加到类路径中的 jar 和类。当我们将 jar 或类添加到类路径时,所有这些类都会添加到未命名的模块中

        • 只导出到其他未命名的模块和自动模块。这意味着,应用程序模块无法访问这些类。
        • 它可以访问所有模块的类。

        模块描述符文件

        一个模块只有一个module-info.java,而且它是有格式要求的,我们来了解一下。

        声明模块

        我们只需要在module-info.java这样做就能声明一个名称为cn.felord的模块:

        module cn.felord {
        }

        模块名称应该是两个单词以上,并用英文句号.隔开,上面是一个空模块。

        导出包

        默认情况下,模块里下所有包都是私有的,即使被外部依赖也无法访问,一个模块之内的包还遵循之前的规则不受模块影响。我们可以使用 export 关键字公开特定的包,就像这样:

        module cn.felord {
            exports cn.felord.pkg;
            exports cn.felord.util;
        }

        请注意cn.felord.pkgexports cn.felord.util不能是空包,导出的包必须声明Java对象。

        不能导出具体的Java类。

        定向导出包

        还有一种是定向导出,该包仅仅向某模块公开。就像什么特供酒、特供烟一样。它的语法是:

        exports <包名> to <目标模块1>,<目标模块2>,<目标模块3>,...

        我们把上面的cn.felord.util定向导出给com.xxx:

        module cn.felord {
            exports cn.felord.pkg to com.xxx,com.ooo;
            exports cn.felord.util to com.xxx;
        }

        在上述情况下,所有模块都可以访问 cn.felord.pkg,但只有com.xxx模块能访问 cn.felord.util

        定向导包的作用域是模块。

        依赖

        如果一个模块要访问从其它模块导出的包,则该模块必须使用requires关键字导入要访问的包所在的模块。就像上面,虽然cn.felord模块向com.ooo开放了cn.felord.pkg包, 即使com.ooo依赖了cn.felord也不能直接使用该包下面的类,需要这样做:

        module com.ooo {
            exports com.ooo.pkg;
            // 注释掉 Pkg就变红了 cn.felord.util下面的类无法使用
            requires cn.felord;
        }

        requires的作用域是模块。

        静态依赖

        有时我们只在编译时需要一些模块,它们在运行时是可选的。例如,测试或代码生成库。这就需要用到静态导入了,关键字是requires static,例如:

        module com.xxx {
               // 移除pom 依赖编译不了
            requires static cn.felord;
        }

        在此示例中,cn.felord 在编译时是必需的,但在运行时是可选的,有点类似Maven中的<scope>compile</scope>

        依赖传递

        这看起来越来越像Maven了!a模块依赖b模块,b模块依赖c模块,如果a模块想用c模块公开的包的话,按照前面的规则需要再requires模块c。现在借助于requires transitive就可以这样干,因为b承上启下,我们可以这样:

        module b {
            exports b.pkg;
            // 开启依赖传递
            requires transitive  c; 
        }
        
        module c {
           exports c.pkg
        module a {
           requires b; 

        所有依赖b的模块将自动依赖c导出的包,export to定向导出的包优先级最高。

        使用服务

        使用 uses 关键字,我们可以指定我们的模块需要或使用某些服务。这个服务通常是一个接口或抽象类。它不应该是一个实现类。

        module com.xxx {
            requires com.ooo;
            // 移除pom 依赖编译不了
            requires static cn.felord;
            uses com.ooo.pkg.Read;
        }

        uses只能从模块自己的包中或者requiresrequires static以及requires transitive传递过来的接口或者抽象类。

        uses用于指定所需要的服务类或者接口。

        给予服务

        我们可以通过 provides ... with ...语法,在模块中声明一些服务的实现供其它模块(通过uses)使用。

        开放反射

        反射 API 的 Java 9 封装和安全性得到了改进。使用反射,我们甚至可以访问对象的私有成员。

        从 java 9 开始,默认情况下不打开。我们可以明确地通过open授予其它模块反射权限。

        open com.xxx{
        }

        在这种情况下,com.xxx 模块的所有包都可以使用反射访问。

        opens

        我们不想全部开放反射访问的话还可以使用opens关键字来指定反射可以访问的包:

        module com.xxx{
          opens com.xxx.reflect;
        }

        opens … to

        当然我们还可以将特定的包开放给指定的模块来反射访问:

        module com.xxx{
          opens com.xxx.reflect to com.ooo;
        }

        com.xxx模块的com.xxx.reflect包将开放给com.ooo模块来反射访问。

        总结

        模块的东西主要是理解,实际运用主要用来系统瘦身、依赖jar级别的隔离。这个自己用Java 9 以上版本建一个多模块的Maven或者Gradle项目,按照上面实验一下就明白了。

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