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在介绍一个
Java 模块化系统（JPMS）
一、理论说明
1. 模块化的定义
Java 模块化系统（Java Platform Module System, JPMS）是 Java 9 引入的一项重大特性，它为 Java 平台和应用程序提供了模块化架构。模块化允许将代码组织成独立的模块单元，每个模块明确声明其依赖关系和对外暴露的 API，从而提高代码的可维护性、安全性和可扩展性。
2. 模块化与传统 JAR 的区别
| 特性 | 传统 JAR | 模块化 JAR |
|---|---|---|
| 结构 | 类的集合，无明确边界 | 显式声明模块名、依赖和导出 |
| 依赖管理 | 全路径类名，容易冲突 | 显式声明 requires，编译时检查 |
| 访问控制 | 仅包可见性（public/protected） | 模块级导出（exports），更精细控制 |
| 加载机制 | 全盘加载所有 JAR | 基于模块图，按需加载 |
| 安全性 | 类路径污染风险 | 更严格的访问控制，减少反射滥用 |
二、核心概念
1. 模块声明（module-info.java）
每个模块必须包含一个 module-info.java 文件，用于声明模块名、依赖和导出的包。
// module-info.java
module com.example.myapp {// 声明依赖的模块requires java.base;requires java.sql;// 导出包供其他模块使用exports com.example.api;// 可选：仅允许特定模块访问exports com.example.internal to com.example.client;// 声明服务提供者provides com.example.Service with com.example.impl.ServiceImpl;// 使用服务uses com.example.Service;
}2. 模块路径（Module Path）
模块化系统引入了新的类路径概念 —— 模块路径，用于替代传统的类路径（Classpath）。模块路径上的 JAR 文件必须是模块化的（包含 module-info.class）。
# 编译模块化应用
javac --module-path mods -d out $(find src -name "*.java")# 运行模块化应用
java --module-path mods --module com.example.myapp/com.example.Main三、模块类型
1. 命名模块（Named Modules）
显式声明了 module-info.java 的模块，如：
module com.example.util {exports com.example.util;
}2. 自动模块（Automatic Modules）
传统 JAR 文件在模块路径上会被自动转换为自动模块，模块名由 JAR 文件名推导（如 my-library-1.0.jar 变为 my.library）。自动模块隐式导出所有包，依赖所有其他模块。
3. 系统模块（System Modules）
Java 平台自身的模块（如 java.base、java.sql），由 JDK 提供。
四、服务机制（Service）
模块系统提供了服务发现机制，允许模块声明和使用服务接口，解耦服务提供者和使用者。
1. 定义服务接口
// com.example.api.Service.java
package com.example.api;public interface Service {void execute();
}2. 实现服务
// com.example.impl.ServiceImpl.java
package com.example.impl;import com.example.api.Service;public class ServiceImpl implements Service {@Overridepublic void execute() {System.out.println("执行服务");}
}3. 声明服务提供者
在提供者模块的 module-info.java 中声明：
module com.example.impl {exports com.example.impl;provides com.example.api.Service with com.example.impl.ServiceImpl;
}4. 使用服务
在使用者模块中通过 ServiceLoader 加载服务：
import com.example.api.Service;
import java.util.ServiceLoader;public class Main {public static void main(String[] args) {ServiceLoader<Service> loader = ServiceLoader.load(Service.class);loader.forEach(Service::execute);}
}五、模块化优势
1. 强封装性
模块仅导出明确声明的包，内部实现对外部不可见，减少了意外依赖。
2. 依赖清晰
模块间依赖显式声明，编译时检查，避免类路径冲突和版本地狱。
3. 性能优化
JVM 可以基于模块图进行更高效的类加载和资源分配。
4. 安全性增强
通过限制反射访问和更严格的访问控制，减少安全漏洞。
5. 可维护性提升
代码按功能划分为独立模块，便于团队协作和系统演进。
六、应用实例
1. 创建简单模块化应用
假设有两个模块：com.example.api 和 com.example.impl。
com.example.api 模块
// module-info.java
module com.example.api {exports com.example.api;
}// com.example.api.Greeting.java
package com.example.api;public interface Greeting {String sayHello();
}com.example.impl 模块
// module-info.java
module com.example.impl {requires com.example.api;exports com.example.impl;
}// com.example.impl.EnglishGreeting.java
package com.example.impl;import com.example.api.Greeting;public class EnglishGreeting implements Greeting {@Overridepublic String sayHello() {return "Hello, World!";}
}编译和运行
# 编译模块
javac -d api-module src/api/module-info.java src/api/com/example/api/*.java
javac --module-path api-module -d impl-module src/impl/module-info.java src/impl/com/example/impl/*.java# 运行应用
java --module-path api-module:impl-module -m com.example.impl/com.example.impl.Main七、面试题
题目;
答案：
八、自我总结
Java 模块化系统（JPMS）为大型应用和平台提供了更现代的架构模式，通过显式的模块定义和依赖管理，解决了传统 Java 项目中的类路径混乱、依赖冲突和封装不足等问题。关键要点包括：
- 模块声明：使用
module-info.java定义模块边界和依赖关系。 - 服务机制：通过
ServiceLoader实现松耦合的服务发现。 - 模块路径：替代传统类路径，提供更严格的依赖管理。
- 兼容性：支持与传统 JAR 文件混合使用（自动模块）。
在实际应用中，模块化适合大型项目和框架开发，能够显著提高代码质量和可维护性。但对于小型应用，可能会增加额外的复杂度，需权衡使用。JPMS 是 Java 平台向现代化演进的重要一步，也是未来 Java 生态系统的基础。