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2.4 构建模块化应用

news 2025/9/7 3:17:34

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);}
}

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; }
}

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。

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。