Java基础教程（三十六）面向对象编程之模块：深入 Java 模块化，揭秘模块化魔法，构建坚不可摧的未来应用-优快云博客

一、模块化：Java 架构的革命性进化

Java 模块系统（Java Platform Module System, JPMS）是 Java 9 引入的核心特性。它旨在解决传统 JAR 依赖管理的痛点：

· 强封装性：精确控制包和类型的可见性，杜绝内部 API 被意外访问。
· 显式依赖：模块必须声明其依赖，消除隐式类路径耦合。
· 可靠配置：启动时验证模块依赖关系，避免运行时缺失。
· 更小运行时：支持创建仅包含必需模块的定制化 JRE/JDK。

二、模块核心：module-info.java

每个模块的核心是根目录下的 module-info.java 文件，其关键指令包括：

· module：声明模块名称（唯一且全局）。
· requires：声明对其他模块的编译与运行时依赖。
· exports：将指定包公开给其他模块访问（精准控制）。
· opens：允许反射访问包（常用于框架如 Spring）。
· provides...with / uses：声明/使用服务接口实现（解耦利器）。

三、实战示例：模块化开发三步走

示例 1：基础模块构建与导出

// 模块 com.utils (module-info.java)
module com.utils {
    exports com.utils.math; // 导出 math 包供外部使用
}

// com.utils.math 包下的 Calculator.java
package com.utils.math;
public class Calculator {
    public static int add(int a, int b) { return a + b; }
}

示例 2：服务加载与解耦（SPI 增强版）

// 服务接口模块 (module-info.java)
module com.service.api {
    exports com.service.api; // 导出接口
}

// 接口定义 (GreetingService.java)
package com.service.api;
public interface GreetingService {
    String greet();
}

// 实现模块 (module-info.java)
module com.service.english {
    requires com.service.api; // 依赖接口
    provides com.service.api.GreetingService // 声明服务提供者
        with com.service.english.EnglishGreeting;
}

// 实现类 (EnglishGreeting.java)
package com.service.english;
public class EnglishGreeting implements GreetingService {
    public String greet() { return "Hello, Modules!"; }
}

// 客户端模块 (module-info.java)
module com.app {
    requires com.service.api;
    uses com.service.api.GreetingService; // 声明使用服务
}

// 客户端代码 (App.java)
ServiceLoader<GreetingService> loader = ServiceLoader.load(GreetingService.class);
GreetingService service = loader.findFirst().orElseThrow();
System.out.println(service.greet()); // 输出: Hello, Modules!

示例 3：多模块协作与限定导出

// 核心数据模块 (module-info.java)
module com.core.data {
    exports com.core.data.model to com.data.processor; // 仅导出给指定友元模块
}

// 数据处理模块 (module-info.java)
module com.data.processor {
    requires transitive com.core.data; // 传递依赖，向使用者暴露 core.data
    exports com.data.processor;
}

// 主应用模块 (module-info.java)
module com.main.app {
    requires com.data.processor; // 间接获得 core.data 的访问权（因传递依赖）
}

四、模块化的核心优势与挑战

· 优势：
· 强安全边界：内部实现细节被严格隐藏。
· 依赖清晰化：显式声明杜绝“JAR 地狱”。
· 启动优化：类加载更高效，启动更快。
· 瘦身应用：通过 jlink 定制最小运行时镜像。
· 架构清晰：强制模块化设计，提升可维护性。
· 挑战：
· 迁移成本：大型遗留项目改造复杂。
· 工具链适应：构建工具（Maven/Gradle）需明确支持。
· 反射限制：需 opens 授权反射访问（影响部分框架）。
· 学习曲线：需理解新概念和规则。

关键洞察：Oracle 官方数据显示，JDK 自身通过模块化将代码拆分为 94 个模块，使得 Java SE 程序大小减少超过 50%，安全漏洞暴露面大幅缩减。