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| 1 | +package com.yale.test.java.classpath; |
| 2 | + |
| 3 | +/* |
| 4 | + * https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1281795926523938 |
| 5 | + * 从Java 9开始,JDK又引入了模块(Module)。 |
| 6 | +什么是模块?这要从Java 9之前的版本说起。 |
| 7 | +我们知道,.class文件是JVM看到的最小可执行文件,而一个大型程序需要编写很多Class,并生成一堆.class文件,很不便于管理,所以,jar文件就是class文件的容器。 |
| 8 | +在Java 9之前,一个大型Java程序会生成自己的jar文件,同时引用依赖的第三方jar文件,而JVM自带的Java标准库,实际上也是以jar文件形式存放的,这个文件叫rt.jar,一共有60多M。 |
| 9 | +如果是自己开发的程序,除了一个自己的app.jar以外,还需要一堆第三方的jar包,运行一个Java程序,一般来说,命令行写这样: |
| 10 | +
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| 11 | +java -cp app.jar:a.jar:b.jar:c.jar com.liaoxuefeng.sample.Main |
| 12 | +注意:JVM自带的标准库rt.jar不要写到classpath中,写了反而会干扰JVM的正常运行。 |
| 13 | +
|
| 14 | +如果漏写了某个运行时需要用到的jar,那么在运行期极有可能抛出ClassNotFoundException。 |
| 15 | +
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| 16 | +所以,jar只是用于存放class的容器,它并不关心class之间的依赖。 |
| 17 | +
|
| 18 | +从Java 9开始引入的模块,主要是为了解决“依赖”这个问题。如果a.jar必须依赖另一个b.jar才能运行,那我们应该给a.jar加点说明啥的,让程序在编译和运行的时候能自动定位到b.jar,这种自带“依赖关系”的class容器就是模块。 |
| 19 | +
|
| 20 | +为了表明Java模块化的决心,从Java 9开始,原有的Java标准库已经由一个单一巨大的rt.jar分拆成了几十个模块,这些模块以.jmod扩展名标识,可以在$JAVA_HOME/jmods目录下找到它们: |
| 21 | +
|
| 22 | + java.base.jmod |
| 23 | + java.compiler.jmod |
| 24 | + java.datatransfer.jmod |
| 25 | + java.desktop.jmod |
| 26 | + ... |
| 27 | +
|
| 28 | +这些.jmod文件每一个都是一个模块,模块名就是文件名。例如:模块java.base对应的文件就是java.base.jmod。模块之间的依赖关系已经被写入到模块内的module-info.class文件了。所有的模块都直接或间接地依赖java.base模块,只有java.base模块不依赖任何模块,它可以被看作是“根模块”,好比所有的类都是从Object直接或间接继承而来。 |
| 29 | +
|
| 30 | +把一堆class封装为jar仅仅是一个打包的过程,而把一堆class封装为模块则不但需要打包,还需要写入依赖关系,并且还可以包含二进制代码(通常是JNI扩展)。此外,模块支持多版本,即在同一个模块中可以为不同的JVM提供不同的版本。 |
| 31 | +编写模块 |
| 32 | +
|
| 33 | +那么,我们应该如何编写模块呢?还是以具体的例子来说。首先,创建模块和原有的创建Java项目是完全一样的,以oop-module工程为例,它的目录结构如下: |
| 34 | +
|
| 35 | +oop-module |
| 36 | +├── bin |
| 37 | +├── build.sh |
| 38 | +└── src |
| 39 | + ├── com |
| 40 | + │ └── itranswarp |
| 41 | + │ └── sample |
| 42 | + │ ├── Greeting.java |
| 43 | + │ └── Main.java |
| 44 | + └── module-info.java |
| 45 | +
|
| 46 | +其中,bin目录存放编译后的class文件,src目录存放源码,按包名的目录结构存放,仅仅在src目录下多了一个module-info.java这个文件,这就是模块的描述文件。在这个模块中,它长这样: |
| 47 | +
|
| 48 | +module hello.world { |
| 49 | + requires java.base; // 可不写,任何模块都会自动引入java.base |
| 50 | + requires java.xml; |
| 51 | +} |
| 52 | +
|
| 53 | +其中,module是关键字,后面的hello.world是模块的名称,它的命名规范与包一致。花括号的requires xxx;表示这个模块需要引用的其他模块名。除了java.base可以被自动引入外,这里我们引入了一个java.xml的模块。 |
| 54 | +
|
| 55 | +当我们使用模块声明了依赖关系后,才能使用引入的模块。例如,Main.java代码如下: |
| 56 | +
|
| 57 | +package com.itranswarp.sample; |
| 58 | +
|
| 59 | +// 必须引入java.xml模块后才能使用其中的类: |
| 60 | +import javax.xml.XMLConstants; |
| 61 | +
|
| 62 | +public class Main { |
| 63 | + public static void main(String[] args) { |
| 64 | + Greeting g = new Greeting(); |
| 65 | + System.out.println(g.hello(XMLConstants.XML_NS_PREFIX)); |
| 66 | + } |
| 67 | +} |
| 68 | +
|
| 69 | +如果把requires java.xml;从module-info.java中去掉,编译将报错。可见,模块的重要作用就是声明依赖关系。 |
| 70 | +
|
| 71 | +下面,我们用JDK提供的命令行工具来编译并创建模块。 |
| 72 | +
|
| 73 | +首先,我们把工作目录切换到oop-module,在当前目录下编译所有的.java文件,并存放到bin目录下,命令如下: |
| 74 | +
|
| 75 | +$ javac -d bin src/module-info.java src/com/itranswarp/sample/*.java |
| 76 | +
|
| 77 | +如果编译成功,现在项目结构如下: |
| 78 | +
|
| 79 | +oop-module |
| 80 | +├── bin |
| 81 | +│ ├── com |
| 82 | +│ │ └── itranswarp |
| 83 | +│ │ └── sample |
| 84 | +│ │ ├── Greeting.class |
| 85 | +│ │ └── Main.class |
| 86 | +│ └── module-info.class |
| 87 | +└── src |
| 88 | + ├── com |
| 89 | + │ └── itranswarp |
| 90 | + │ └── sample |
| 91 | + │ ├── Greeting.java |
| 92 | + │ └── Main.java |
| 93 | + └── module-info.java |
| 94 | +
|
| 95 | +注意到src目录下的module-info.java被编译到bin目录下的module-info.class。 |
| 96 | +
|
| 97 | +下一步,我们需要把bin目录下的所有class文件先打包成jar,在打包的时候,注意传入--main-class参数,让这个jar包能自己定位main方法所在的类: |
| 98 | +
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| 99 | +$ jar --create --file hello.jar --main-class com.itranswarp.sample.Main -C bin . |
| 100 | +
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| 101 | +现在我们就在当前目录下得到了hello.jar这个jar包,它和普通jar包并无区别,可以直接使用命令java -jar hello.jar来运行它。但是我们的目标是创建模块,所以,继续使用JDK自带的jmod命令把一个jar包转换成模块: |
| 102 | +
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| 103 | +$ jmod create --class-path hello.jar hello.jmod |
| 104 | +
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| 105 | +于是,在当前目录下我们又得到了hello.jmod这个模块文件,这就是最后打包出来的传说中的模块! |
| 106 | +运行模块 |
| 107 | +
|
| 108 | +要运行一个jar,我们使用java -jar xxx.jar命令。要运行一个模块,我们只需要指定模块名。试试: |
| 109 | +
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| 110 | +$ java --module-path hello.jmod --module hello.world |
| 111 | +
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| 112 | +结果是一个错误: |
| 113 | +
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| 114 | +Error occurred during initialization of boot layer |
| 115 | +java.lang.module.FindException: JMOD format not supported at execution time: hello.jmod |
| 116 | +
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| 117 | +原因是.jmod不能被放入--module-path中。换成.jar就没问题了: |
| 118 | +
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| 119 | +$ java --module-path hello.jar --module hello.world |
| 120 | +Hello, xml! |
| 121 | +
|
| 122 | +那我们辛辛苦苦创建的hello.jmod有什么用?答案是我们可以用它来打包JRE。 |
| 123 | +打包JRE |
| 124 | +
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| 125 | +前面讲了,为了支持模块化,Java 9首先带头把自己的一个巨大无比的rt.jar拆成了几十个.jmod模块,原因就是,运行Java程序的时候,实际上我们用到的JDK模块,并没有那么多。不需要的模块,完全可以删除。 |
| 126 | +
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| 127 | +过去发布一个Java应用程序,要运行它,必须下载一个完整的JRE,再运行jar包。而完整的JRE块头很大,有100多M。怎么给JRE瘦身呢? |
| 128 | +
|
| 129 | +现在,JRE自身的标准库已经分拆成了模块,只需要带上程序用到的模块,其他的模块就可以被裁剪掉。怎么裁剪JRE呢?并不是说把系统安装的JRE给删掉部分模块,而是“复制”一份JRE,但只带上用到的模块。为此,JDK提供了jlink命令来干这件事。命令如下: |
| 130 | +
|
| 131 | +$ jlink --module-path hello.jmod --add-modules java.base,java.xml,hello.world --output jre/ |
| 132 | +
|
| 133 | +我们在--module-path参数指定了我们自己的模块hello.jmod,然后,在--add-modules参数中指定了我们用到的3个模块java.base、java.xml和hello.world,用,分隔。最后,在--output参数指定输出目录。 |
| 134 | +
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| 135 | +现在,在当前目录下,我们可以找到jre目录,这是一个完整的并且带有我们自己hello.jmod模块的JRE。试试直接运行这个JRE: |
| 136 | +
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| 137 | +$ jre/bin/java --module hello.world |
| 138 | +Hello, xml! |
| 139 | +
|
| 140 | +要分发我们自己的Java应用程序,只需要把这个jre目录打个包给对方发过去,对方直接运行上述命令即可,既不用下载安装JDK,也不用知道如何配置我们自己的模块,极大地方便了分发和部署。 |
| 141 | +访问权限 |
| 142 | +
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| 143 | +前面我们讲过,Java的class访问权限分为public、protected、private和默认的包访问权限。引入模块后,这些访问权限的规则就要稍微做些调整。 |
| 144 | +
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| 145 | +确切地说,class的这些访问权限只在一个模块内有效,模块和模块之间,例如,a模块要访问b模块的某个class,必要条件是b模块明确地导出了可以访问的包。 |
| 146 | +
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| 147 | +举个例子:我们编写的模块hello.world用到了模块java.xml的一个类javax.xml.XMLConstants,我们之所以能直接使用这个类,是因为模块java.xml的module-info.java中声明了若干导出: |
| 148 | +
|
| 149 | +module java.xml { |
| 150 | + exports java.xml; |
| 151 | + exports javax.xml.catalog; |
| 152 | + exports javax.xml.datatype; |
| 153 | + ... |
| 154 | +} |
| 155 | +
|
| 156 | +只有它声明的导出的包,外部代码才被允许访问。换句话说,如果外部代码想要访问我们的hello.world模块中的com.itranswarp.sample.Greeting类,我们必须将其导出: |
| 157 | +
|
| 158 | +module hello.world { |
| 159 | + exports com.itranswarp.sample; |
| 160 | +
|
| 161 | + requires java.base; |
| 162 | + requires java.xml; |
| 163 | +} |
| 164 | +
|
| 165 | +因此,模块进一步隔离了代码的访问权限。 |
| 166 | + */ |
| 167 | +public class ModuleJava { |
| 168 | + |
| 169 | +} |
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