【Java】Module

Module

Java模块系统（Java Platform Module System, JPMS），又称Project Jigsaw，是Java 9引入的核心特性，旨在解决传统Java开发中的依赖管理混乱、封装性不足及部署臃肿等问题。以下从核心概念、技术机制、工具链及实践场景展开详细说明：

一、模块系统的核心概念

模块（Module）
- 定义：模块是代码和数据的命名集合，包含一组相关的包、资源及模块描述文件（module-info.java）。
- 层级结构：JAR > Module > Package > Class/Interface，实现更细粒度的代码组织。
- 强封装性：只有显式声明导出的包（exports）才能被外部访问，即使类为public，未导出的包对其他模块不可见。
模块描述符（module-info.java） 位于模块根目录，声明模块元数据：
```
module com.example.app {
    requires java.sql;          // 依赖其他模块
    exports com.example.api;    // 公开指定包
    provides Service with ServiceImpl; // 服务提供
    uses Service;               // 服务消费
}
```
- requires：声明依赖的模块（如java.base是隐式依赖的基础模块）。
- exports：控制包的可见性，未导出的包内部使用。
- 服务机制：通过provides...with和uses实现解耦的服务发现。

二、JDK自身的模块化

Java 9将JDK拆分为约94个核心模块，例如：

模块名	功能描述
`java.base`	核心包（如`java.lang`、`java.util`），所有模块的隐式依赖
`java.sql`	JDBC数据库连接API
`java.desktop`	AWT/Swing图形界面库
`jdk.compiler`	Java编译器实现（`javac`）

优势：按需加载模块，减少运行时资源占用（如通过jlink生成最小化JRE）。

三、模块化核心机制

依赖解析与模块图
- 模块路径（--module-path）替代类路径，JVM基于module-info.java构建有向模块图，确保依赖关系无环且完整。
- 循环依赖：模块间禁止直接循环依赖，需通过接口或服务机制解耦。
兼容性设计
- 自动模块：传统JAR置于模块路径时，自动转换为模块（导出所有包，依赖所有模块）。
- 未命名模块：类路径中的JAR归入未命名模块，支持旧代码逐步迁移。

四、工具链与开发流程

关键工具
- jdeps：分析JAR的模块依赖，指导迁移策略。
- jlink：创建定制化JRE镜像，仅包含指定模块（例：jlink --add-modules java.base --output minimal-jre）。
- jmod：打包模块为JMOD格式（支持本地代码等资源）。

编译与运行

# 编译模块
javac -d out --module-source-path src -m com.example.app  
# 运行模块
java --module-path out -m com.example.app/com.example.Main

五、实际应用场景与挑战

典型用例
- 微服务与云部署：通过jlink生成轻量级镜像（从300MB JDK缩减至30MB），优化容器化部署。
- 大型系统解耦：明确模块边界，避免类路径冲突（如不同库的同名类问题）。
迁移挑战
- 框架兼容性：Spring 5+部分支持模块化，但需处理自动模块的隐式依赖。
- 模块粒度：过度拆分增加管理成本，建议按功能高内聚原则设计。

六、与OSGi的对比

特性	JPMS	OSGi
定位	语言级模块化（JDK集成）	动态模块框架（第三方实现）
热部署	不支持	支持动态加载/卸载模块
依赖解析	启动时静态验证	运行时动态解析

JPMS适合基础架构封装与部署优化，OSGi适用于需运行时动态管理的场景。

总结

Java模块系统通过强封装、显式依赖和服务机制，显著提升了代码安全性、可维护性和部署效率。尽管迁移过程需应对生态兼容性挑战（如Spring的渐进支持），但其在云原生与嵌入式领域的价值日益凸显。开发者可通过module-info.java定义模块、结合jlink定制运行时，逐步重构项目以发挥模块化优势。