Java - 模組系統

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在 Java 9 中，引入了模組系統來增強 Java 程式碼的模組化。模組是對包的一種抽象。這個模組系統也稱為JPMS，Java 平臺模組系統。它通常被稱為模組。

什麼是模組？

模組是一個自描述的程式碼和資料集合，並具有一個名稱來標識它。它是一種新型的程式設計元件，可以包含包、配置和特定於特定功能的資源。模組能夠限制對其包含包的訪問。預設情況下，模組中包中的程式碼對外部世界不可見，即使透過反射也不行。從 Java 9 開始，Java 平臺本身就是模組化的。如果我們使用 list-modules 命令列出 Java 模組，它將列印 Java 支援的各種模組，如下所示：

C:\Users\Mahesh>java --list-modules
java.base@20.0.2
java.compiler@20.0.2
java.datatransfer@20.0.2
java.desktop@20.0.2
java.instrument@20.0.2
java.logging@20.0.2
java.management@20.0.2
java.management.rmi@20.0.2
java.naming@20.0.2
java.net.http@20.0.2
java.prefs@20.0.2
java.rmi@20.0.2
java.scripting@20.0.2
java.se@20.0.2
java.security.jgss@20.0.2
java.security.sasl@20.0.2
java.smartcardio@20.0.2
java.sql@20.0.2
java.sql.rowset@20.0.2
java.transaction.xa@20.0.2
java.xml@20.0.2
java.xml.crypto@20.0.2
jdk.accessibility@20.0.2
jdk.attach@20.0.2
jdk.charsets@20.0.2
jdk.compiler@20.0.2
jdk.crypto.cryptoki@20.0.2
jdk.crypto.ec@20.0.2
jdk.crypto.mscapi@20.0.2
jdk.dynalink@20.0.2
jdk.editpad@20.0.2
jdk.hotspot.agent@20.0.2
jdk.httpserver@20.0.2
jdk.incubator.concurrent@20.0.2
jdk.incubator.vector@20.0.2
jdk.internal.ed@20.0.2
jdk.internal.jvmstat@20.0.2
jdk.internal.le@20.0.2
jdk.internal.opt@20.0.2
jdk.internal.vm.ci@20.0.2
jdk.internal.vm.compiler@20.0.2
jdk.internal.vm.compiler.management@20.0.2
jdk.jartool@20.0.2
jdk.javadoc@20.0.2
jdk.jcmd@20.0.2
jdk.jconsole@20.0.2
jdk.jdeps@20.0.2
jdk.jdi@20.0.2
jdk.jdwp.agent@20.0.2
jdk.jfr@20.0.2
jdk.jlink@20.0.2
jdk.jpackage@20.0.2
jdk.jshell@20.0.2
jdk.jsobject@20.0.2
jdk.jstatd@20.0.2
jdk.localedata@20.0.2
jdk.management@20.0.2
jdk.management.agent@20.0.2
jdk.management.jfr@20.0.2
jdk.naming.dns@20.0.2
jdk.naming.rmi@20.0.2
jdk.net@20.0.2
jdk.nio.mapmode@20.0.2
jdk.random@20.0.2
jdk.sctp@20.0.2
jdk.security.auth@20.0.2
jdk.security.jgss@20.0.2
jdk.unsupported@20.0.2
jdk.unsupported.desktop@20.0.2
jdk.xml.dom@20.0.2
jdk.zipfs@20.0.2

C:\Users\Mahesh>

在這裡我們可以看到，jdk 特定的包在 jdk 模組中，庫特定的包在 java 模組中。

Java 模組系統的特性

使用模組元件，在 Java 9 中添加了以下增強功能：

• 引入了一個新的可選階段，連結時間。此階段介於編譯時間和執行時間之間。在此階段，可以組裝和最佳化一組模組，使用 jlink 工具建立自定義執行時映像。

• javac、jlink 和 java 具有其他選項來指定模組路徑，這些路徑進一步定位模組的定義。

• JAR 格式更新為模組化 JAR，其根目錄中包含 module-info.class 檔案。

• 引入了JMOD 格式，這是一種打包格式（類似於 JAR），可以包含原生代碼和配置檔案。

宣告模組

為了宣告一個模組，我們需要在應用程式的根資料夾中建立一個 module-info.java 檔案。此檔案包含所有元資料或模組描述。

示例

module-info.java

module com.tutorialspoint.greetings { 

}

新增依賴模組

我們可以在模組中宣告其他模組的依賴項。例如，如果我們想使用 com.tutorialspoint.util 模組，我們可以新增如下宣告：

示例

module com.tutorialspoint.greetings { 
   requires com.tutorialspoint.util;
}

新增可選模組

我們可以使用模組中的 static 關鍵字宣告其他模組的可選依賴項。例如，如果我們想使用 com.tutorialspoint.logging 模組，我們可以新增如下宣告：

示例

module com.tutorialspoint.greetings { 
   requires com.tutorialspoint.util;
   requires static com.tutorialspoint.logging;
}

新增傳遞模組

我們可以使用模組中的 transitive 關鍵字宣告其他模組的傳遞依賴項。例如，如果我們想將 com.tutorialspoint.base 模組用作 com.tutorialspoint.util 模組的依賴項，我們可以新增如下宣告：

示例

module com.tutorialspoint.greetings { 
   requires com.tutorialspoint.util;
   requires static com.tutorialspoint.logging;
   requires transitive com.tutorialspoint.base;
}

這意味著如果一個模組想要使用 com.tutorialspoint.greetings，那麼該模組也需要在模組宣告中新增 com.tutorialspoint.base 模組。

匯出公共類

預設情況下，模組的包的任何公共類都不會公開給外部世界。為了使用公共類，我們必須像下面這樣匯出它：

示例

module com.tutorialspoint.greetings { 
   requires com.tutorialspoint.util;
   requires static com.tutorialspoint.logging;
   requires transitive com.tutorialspoint.base;
   
   exports com.tutorialspoint.greetings.HelloWorld;
}

允許反射

預設情況下，模組的包的任何私有成員都不能透過反射訪問。為了允許反射檢查類或模組，我們必須使用 opens 命令，如下所示：

示例

module com.tutorialspoint.greetings { 
   requires com.tutorialspoint.util;
   requires static com.tutorialspoint.logging;
   requires transitive com.tutorialspoint.base;
   
   exports com.tutorialspoint.greetings.HelloWorld;
   opens com.tutorialspoint.greetings.HelloWorld;
}

如果我們需要允許整個模組對反射開放，我們可以使用 open 命令，如下所示：

open module com.tutorialspoint.greetings { 
   requires com.tutorialspoint.util;
   requires static com.tutorialspoint.logging;
   requires transitive com.tutorialspoint.base;
   
   exports com.tutorialspoint.greetings.HelloWorld;
}

建立和使用 Java 模組

按照以下步驟建立一個名為 com.tutorialspoint.greetings 的模組。

步驟 1

建立一個資料夾 C:\>JAVA\src。現在建立一個與我們正在建立的模組名稱相同的資料夾 com.tutorialspoint.greetings。

步驟 2

在 C:\>JAVA\src\com.tutorialspoint.greetings 資料夾中建立 module-info.java 檔案，其中包含以下程式碼。

module-info.java

module com.tutorialspoint.greetings { }

module-info.java 是用於建立模組的檔案。在此步驟中，我們建立了一個名為 com.tutorialspoint.greetings 的模組。按照約定，此檔案應該位於名稱與模組名稱相同的資料夾中。

步驟 3

將原始碼新增到模組中。在 C:\>JAVA\src\com.tutorialspoint.greetings\com\tutorialspoint\greetings 資料夾中建立 Java9Tester.java 檔案，其中包含以下程式碼。

Java9Tester.java

package com.tutorialspoint.greetings;

public class Java9Tester {
   public static void main(String[] args) {
      System.out.println("Hello World!");
   }
}

按照約定，模組的原始碼位於與模組名稱相同的目錄中。

步驟 4

建立一個資料夾 C:\>JAVA\mods。現在建立一個與我們建立的模組名稱相同的資料夾 com.tutorialspoint.greetings。現在將模組編譯到 mods 目錄。

C:/ > JAVA > javac -d mods/com.tutorialspoint.greetings 
   src/com.tutorialspoint.greetings/module-info.java 
   src/com.tutorialspoint.greetings/com/tutorialspoint/greetings/Java9Tester.java

步驟 5

讓我們執行模組以檢視結果。執行以下命令。

C:/>JAVA>java --module-path mods -m com.tutorialspoint.greetings/com.tutorialspoint.greetings.Java9Tester

此處 module-path 提供模組位置為 mods，-m 表示主模組。

它將在控制檯列印以下輸出。

Hello World!