Java 模塊化系統初探
Java 模塊化系統自提出以來經歷了很長的時間，直到 2014 年晚些時候才最終以 JSR（JSR-376） 定稿，而且這個部分有可能在 Java 9 中出現。但是一直以來都沒有可以使用的原型。9 月 11 日，OpenJDK 發布的早期構建版本終于包含了 Jigsaw 項目。
昨天，我和同事 Paul Bakker 在 JavaZone 上對于 Java 模塊化系統進行了討論。整個討論都建立在JSR-376 需求文檔以及身邊一些珍貴的信息上。在年初提出舉行這個報告的時候，我們曾深信不疑地認為在這個會上我們能夠展示一個原型，但是事情卻沒有按預想的那樣發 展。現在的情況是，這個原型將在我們的報告結束之后發布。這也意味著，報告中的一些內容已經有點過時了，但是主要的思想還是很有新意的。如果你對 Java 模塊化系統方案一無所知的話，建議你在閱讀這篇文章之前先去看一下我們的報告。我們的報告介紹了現在的方案，并進一步與 OSGi 進行了比較。
為什么要使用模塊？
什么是模塊？我們為什又需要它們？如果希望有一個深入的討論，請閱讀“State of the module system”或者看一下我們的報告。對這塊還不是很了解的人來說，這里有Cliff 的注釋版本。
我們都知道 Java 有 jar 文件。但是，事實上這些都只是包含一些class（類）的壓縮文件，這些 jar 包內部都是一些 package （包）。當你利用一些不同的 jar 包來運行應用程序的時候（復雜一點的程序也適用），你需要把它們放到指定的類路徑中。然后默默祈禱。因為沒有有效的工具來幫助你知道，你是否已經把應用所 需要的 jar 包都放入類路徑中了。或者有可能你在不經意間將同樣的類文件（在不同的 jar 包中）都放入了類路徑中。類路徑災難（類似于 DLL 災難）是真實存在的。這會導致運行時出現糟糕的狀況。同時，在運行時我們也無法得知 jar 中包含哪些類。從 JRE 角度來說只知道有一堆類文件。事實上 jar 包之間是相互依賴的，但目前還不能把這種依賴關系記錄到數據文件中去。理想的情況是，你可以隱藏 jar 包中類文件具體的實現，只是提供一些公共的 API 。在 Java 中提出模塊化系統就是為了解決這些問題的：
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模塊成為首先要考慮的部分，它能夠分裝實現細節并且只暴露需要的接口。
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模塊準確地描述了他們能夠提供的接口，以及他們的需要部分（依賴）。由此，我們可以在開發的過程中弄清和處理依賴關系。
模塊系統極大地提升了大型系統的可維護性、可靠性、安全性。至少 JDK 本身還缺少這樣的系統。通過這樣的模塊系統，模塊圖能夠自動地構建。這個圖只包括了你的應用程序運行時所須要的模塊。
安裝 JDK9 預覽版
如果你想親自嘗試編寫示例代碼，你需要安裝包含 Jigsaw 原型的 JDK9 早期構建版本。在 OSX 上，你需要解壓文檔，然后把解壓出來的目錄移動到 Library/Java/JavaVirtualMachines/ 下。然后你需要設置環境變量，將 JAVA_HOME 環境變量指向 JDK9 的目錄。我使用了非常好用的setjdk 腳本，通過它可以在命令窗口中實現 Java 安裝的命令切換。你很有可能不愿意使用這個早期構建版本作為你的 Java 安裝版本。你可以通過 java -version 來確認安裝完成。輸出如下面所示：
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只要輸出中包含 Jigsaw ，你就可以繼續了。文章后面的示例代碼可以去 https://github.com/sandermak/jigsaw-firstlook 下載。
一個簡單的例子
你仍舊可以通過類、jar包以及類路徑這樣“傳統方式”的方式來使用 JDK9 。但是明顯地我們想要采用模塊的方式。所以我們將創建一個包含兩個模塊的工程：模塊一使用了模塊二中的代碼。
首先要做的就是，構建我們的工程并把兩個模塊很好地區分開來。然后，模塊中需要以 module-info.java 文件的形式添加元數據。我們的示例構建如下：
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接著，我們將介紹 package （包）層最頂上的一層（module1、 module2），這部分你在之前已經構建好了。在這些“模塊目錄”中，可以看到 module-info.java 文件在根目錄下。此外請注意，這兩個類都是在顯示命名的包中的。
請看 TestClassModule1 的代碼：
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看起來很普通對吧？這里并沒有涉及模塊，而是導入了 TestClassModule2 ，主函數之后會去調用其中的 msg() 方法。
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到目前為止，module-info.java 還是空的。
對 Java 模塊進行編譯
現在進行下一步：編譯我們的模塊，并關聯源文件。為了做這項工作，我們將介紹一個新的 javac 編譯參數：
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使用上面語句時，我們假設命令程序已經處于 src 文件夾的上級目錄中了。-modulesourcepath 參數會讓 javac 從傳統編譯模式進入模塊模式。-d 標記指出了編譯好的模塊的輸出目錄。javac 將以非打包文件的形式輸出這些模塊。如果我們這之后想以 jars 的形式使用這些模塊的話，需要一個單獨的步驟。
那么當我們調用上面的 javac 命令行的時候會發生什么那？編譯出錯了！
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空的 module-info.java 文件導致了這個錯誤。所以，一些新的關鍵字將被引入到這些文件中來，這些都是模塊中非常重要的部分。這些關鍵字的作用域就是 module-info.java 的定義部分。你還可以在 java 的源文件中使用 module 類型的變量。
我們采用了最少的描述信息，并更新了模塊描述文件：
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然后是模塊2：
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現在，模塊已經被準確地命名了，但是還沒有包含其它的數據。再次編譯會導致新的錯誤：
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封裝出現了！默認情況下，模塊內部的類或者其他類型對外都是隱藏的。這就是 javac 不允許使用 TestClassModule2 的原因，即使它是一個公共的類。如果我們還是使用基于傳統類路徑的編譯的話，一切都可以正常運作。當然我們也可以通過明確地將 TestClassModule2 暴露給外部來解決這個問題。接下來的這些改變對于 module2 中的 module-info.java 來說是必須的：
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這還不夠。如果你將修改后的編譯，你會得到同樣的錯誤。那是因為，雖然現在 module2 已經暴露了所需的包（包含所有的公共類型），但是 module1 還沒有聲明它對 module2 的依賴。我們同樣可以改變 module1 的 module-info.java 文件來解決這個問題：
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通過指定名字的方法可以表示對其它模塊的依賴，盡管在這些模塊中是以包的形式導出的。這方面還有很多可以說的東西，但是我并不想在初步的介紹中涉 及。在做完這一步之后，我們使用 Jigsaw ***次成功編譯了多模塊項目。如果你打開 /mods 目錄，你能看到編譯出來的東西被整齊地劃分為兩個目錄。這就成功了！
運行模塊化代碼
只是編譯的話并沒有多大樂趣。我們希望應用程序能夠運行起來。幸運的是，JRE 和 JDK 已經在這個原型中支持模塊關聯。這個應用可以通過指定模塊路徑的方式來啟動，而不是類路徑：
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我們把模塊路徑指向 mods 文件夾，這個文件就是 javac 編譯時寫輸出模塊的地方。而 -m 指出了最初要啟動的模塊，通過這個模塊可以逐步啟動其他模塊。我們同樣添加了在初始化時需要調用的啟動類的名字，運行結果如下所示：
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未來
這部分介紹可以讓你初步了解可以使用 Java 9 中的模塊可以做什么。這部分還是需要更多的探索。就像打包一樣：除了jar包，即將會有一種新的形式叫做 jmod 。這個模塊化系統同樣包括一個服務層，它可以通過接口綁定服務提供者和服務使用者。可以把這個看成反轉控制：模塊系統擔任服務注冊管理的角色。還有一個值 得期待的地方是，JDK 本身將會如何使用模塊化系統進行模塊化。這有可能支持一些非常棒的技術，比如創建一個運行時鏡像，這個鏡像可以只包括 JDK 和你應用所需要的那些模塊。好處有：占用更少的空間，對于程序整體的優化可以有更多的選擇等等。這些前景都是很光明的。
我接下來將嘗試移植一個簡單的 OSGi 應用程序（該程序會使用一些模塊和服務）到 Java 9 模塊系統上。敬請關注！
原文鏈接： dzone 翻譯： ImportNew.com - 閔 大為
譯文鏈接： http://www.importnew.com/16761.html
