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第4章:构建模块化应用
模块化应用是 JDK 9 的核心特性之一,通过模块化系统(Project Jigsaw)实现代码的强封装和显式依赖管理。本章详细讲解如何从零构建一个模块化应用,包括模块定义、编译、打包、运行及调试。
4.1 模块化应用开发流程
- 定义模块:编写 
module-info.java声明模块元数据。 - 组织代码:按模块化结构组织源代码。
 - 编译模块:使用 
javac编译模块。 - 打包模块:将模块打包为模块化 JAR。
 - 运行模块:使用 
java命令运行模块化应用。 - 调试与优化:使用工具(如 
jdeps)分析依赖关系。 
4.2 模块化应用实战
场景:构建一个简单的模块化应用,包含以下模块:
com.utils:工具模块,提供字符串处理工具。com.user:用户模块,依赖com.utils,导出用户模型。
4.3 步骤详解
步骤1:定义模块
-  
com.utils模块- 模块描述符:
// com.utils/module-info.java module com.utils {exports com.utils; // 导出工具包 } - 工具类:
// com.utils/com/utils/StringUtil.java package com.utils;public class StringUtil {public static String capitalize(String s) {return s.substring(0, 1).toUpperCase() + s.substring(1);} } 
 - 模块描述符:
 -  
com.user模块- 模块描述符:
// com.user/module-info.java module com.user {requires com.utils; // 依赖工具模块exports com.user.model; // 导出用户模型包 } - 用户类:
// com.user/com/user/model/User.java package com.user.model;import com.utils.StringUtil;public class User {private String name;public User(String name) {this.name = StringUtil.capitalize(name);}public String getName() { return name; } } 
 - 模块描述符:
 
步骤2:组织代码结构
src/
├── com.utils/
│   ├── module-info.java
│   └── com/utils/
│       └── StringUtil.java
└── com.user/├── module-info.java└── com/user/└── model/└── User.java
 
步骤3:编译模块
使用 javac 编译模块,指定模块源路径和输出目录:
javac -d out --module-source-path src --module com.utils,com.user
 
编译后的目录结构:
out/
├── com.utils/
│   ├── module-info.class
│   └── com/utils/
│       └── StringUtil.class
└── com.user/├── module-info.class└── com/user/└── model/└── User.class
 
步骤4:打包模块
将模块打包为模块化 JAR:
# 打包 com.utils 模块
jar --create --file mods/com.utils.jar -C out/com.utils .# 打包 com.user 模块
jar --create --file mods/com.user.jar -C out/com.user .
 
打包后的目录结构:
mods/
├── com.utils.jar
└── com.user.jar
 
步骤5:运行模块化应用
使用 java 命令运行模块化应用,指定模块路径和主模块:
java --module-path mods -m com.user/com.user.model.User
 
步骤6:调试与优化
-  
使用
jdeps分析依赖:jdeps --module-path mods -s mods/com.user.jar # 输出示例: com.user -> com.utils com.user -> java.base -  
生成模块图:
jdeps --module-path mods --dot-output dots mods/com.user.jar- 生成 
dots/com.user.dot文件,可用 Graphviz 工具生成依赖图。 
 - 生成 
 
4.4 模块化应用最佳实践
1. 最小化模块导出
- 仅导出必要的包,隐藏实现细节。
 - 示例:
module com.myapp {exports com.myapp.api; // 仅导出API包 } 
2. 使用传递依赖
- 通过 
requires transitive声明传递依赖,避免重复依赖。 - 示例:
module com.myapp {requires transitive com.utils; // 传递依赖 } 
3. 适配反射框架
- 使用 
opens开放反射访问权限,支持 Spring/Hibernate 等框架。 - 示例:
module com.myapp {opens com.myapp.internal to spring.core; // 允许Spring反射访问 } 
4. 生成定制化 JRE
- 使用 
jlink生成仅包含所需模块的最小化 JRE。 - 示例:
jlink --module-path $JAVA_HOME/jmods:mods \--add-modules com.user,java.base \--output myapp-runtime 
4.5 常见问题与解决
| 问题 | 解决方案 | 
|---|---|
| 模块未找到(Module not found) | 检查模块路径(--module-path)是否包含依赖模块,确认 requires 声明正确。 | 
| 无法访问非导出包 | 使用 exports 导出包或 opens 开放反射访问权限。 | 
| 生成的 JRE 缺少必要模块 | 检查 jlink 的 --add-modules 参数是否包含所有依赖模块。 | 
4.6 总结
构建模块化应用是 JDK 9 的核心能力,通过模块化系统实现强封装和显式依赖管理,显著提升了代码的安全性和可维护性。开发者应掌握模块定义、编译、打包及运行的全流程,并结合工具链(如 jdeps、jlink)优化应用性能与兼容性。
