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Java9的模塊化--壯士斷"腕"之涅槃

2017年，Java誕生22周年!

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今天介紹一個(gè)Java 9的功能，模塊化(Modular);這可能使Java有史以來(lái)***的Feature，它將自己長(zhǎng)期依賴JRE的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成以Module為基礎(chǔ)的組件，這感覺(jué)就像一個(gè)壯士，需要把自己的胳膊，腿等，一個(gè)個(gè)拆下來(lái)，并且還能夠正常運(yùn)行工作，難度可想而知。雖然，Java 9尚未發(fā)布，但這個(gè)功能讓人期盼和煎熬了好多年了。

從1995年的***天起，Java帶著一個(gè)口號(hào)，“Write once , Run anywhere” ，一路走來(lái)，從學(xué)院派的實(shí)驗(yàn)語(yǔ)言，變成開(kāi)發(fā)者最青睞的語(yǔ)言，然后成為企業(yè)開(kāi)發(fā)的統(tǒng)一語(yǔ)言，二十弱冠。時(shí)光如斯，Java也從一個(gè)創(chuàng)新的語(yǔ)言，慢慢變成一種“傳統(tǒng)”，“老舊”，“經(jīng)典”語(yǔ)言，同時(shí)也接受很多新鮮語(yǔ)言的挑戰(zhàn)，例如Go，Scalar等。

Java從來(lái)就不是一種***的語(yǔ)言：GC的效率總是給高并發(fā)程序員帶來(lái)不少痛苦和調(diào)整，Classpath地獄總是讓很多錯(cuò)誤詭異的發(fā)生，高級(jí)語(yǔ)言特性總是在JCP(Java Community Process)里面踢皮球而無(wú)法落地，異步模式的多線程編程總是有陡峭的學(xué)習(xí)曲線，Oracle JDK和OpenSDK總是有扯不清楚的關(guān)系，孤芳自傲且讓人崩潰的J2EE框架。

但是，我還是最喜歡Java編程語(yǔ)言，不僅因?yàn)槭褂昧?0年，更有兩個(gè)原因：

  1. Java的生態(tài)：幾乎所有開(kāi)發(fā)庫(kù)都支持Java語(yǔ)言，Java是打開(kāi)程序世界的鑰匙
  2. Java語(yǔ)言的開(kāi)源：Java源代碼設(shè)計(jì)流暢，可以學(xué)到很多設(shè)計(jì)技能

模塊化從Java 7就開(kāi)始計(jì)劃推出 ，但由于其過(guò)于復(fù)雜，不斷跳票 Java 7和Java 8，終于計(jì)劃在Java 9中推出，我們一起拭目以待吧! 目前，Java 9的功能基本開(kāi)發(fā)完畢，剩下半年的時(shí)間，解決各種Bug。下面是Java 9的時(shí)間表!

Java 9中最重要的功能

Java 9中最重要的功能，毫無(wú)疑問(wèn)就是模塊化(Module)，代碼名字叫做Jigsaw(拉鋸)，這個(gè)拉鋸項(xiàng)目拉了幾年，終于要把龐大冗余的Java鋸成一個(gè)個(gè)的Module，方便開(kāi)發(fā)和部署。熟悉Java的同學(xué)，都知道JRE有一個(gè)超級(jí)大rt.jar(例如，Java 8的rt.jar中有65M)，運(yùn)行一個(gè)hello world，你也需要一個(gè)數(shù)百兆的JRE環(huán)境，如果在J2EE環(huán)境，情況將變得復(fù)雜無(wú)比。另外，如果你沒(méi)有深受Classpath Hell所害，說(shuō)明你還不是一個(gè)深度Java程序員 ,呵呵 。

模塊化的功能有幾個(gè)目的：

  1. 讓Java的SE程序更加容易輕量級(jí)部署
  2. 改進(jìn)組件間的依賴管理，引入比Jar粒度更大的Module
  3. 改進(jìn)性能和安全性

如果用更加簡(jiǎn)單解釋，那就是“解決Classpath地獄問(wèn)題，改進(jìn)部署能力”。Module的內(nèi)容比較多，為了由淺入深，我按照一些問(wèn)題和我的理解來(lái)介紹模塊化。

1.什么是Java Module(模塊)

模塊就是代碼和數(shù)據(jù)的封裝體，代碼是指一些包括類型的Packages。Package是一些類路徑名字的約定，而模塊是一個(gè)或多個(gè)Packages組成的一個(gè)封裝體。

2. 模塊的代碼例子

模塊的是通過(guò)module-info.java進(jìn)行定義，編譯后打包后，就成為一個(gè)模塊的實(shí)體;在模塊的定義文件中，我們需要指定模塊之間的依賴靠關(guān)系，可以exports給那些模塊用，需要使用那些模塊(requires) 。下面是一個(gè)例子：

 
 
    
  
  
  1. module com.foo.bar { 
    2.   
  
  2.     requires org.baz.qux; 
    3.   
  
  3.     exports com.foo.bar.alpha; 
    4.   
  
  4.     exports com.foo.bar.beta; 
    5.   
  
  5. } 
    6.   
  
  6. META-INF/ 
    7.   
  
  7. META-INF/MANIFEST.MF 
    8.   
  
  8. module-info.class 
    9.   
  
  9. com/foo/bar/alpha/AlphaFactory.class 
    10.   
  
  10. com/foo/bar/alpha/Alpha.class 
    11.   
  
  11. ... 
    12.

3.JDK8 和JDK9有什么不一樣?

JDK8的JRE的部署是一個(gè)單體模式，一個(gè)超大的rt.jar(大約60多兆)，tools.jar也有幾十兆，即使使用一個(gè)Hello Worlds，你也需要一整套上百兆的JRE環(huán)境。

JAVA 9 引入模塊后，將所有的類組織成模塊形式，模塊之間有著優(yōu)美的依賴關(guān)系(至少現(xiàn)在很整齊，不知道過(guò)幾個(gè)版本會(huì)不會(huì)繼續(xù)保持優(yōu)雅)。

Java 8的包之間的依賴關(guān)系

Java9的依賴關(guān)系(模塊之間依賴關(guān)系)

4. Public 不再意味著Accessible(可訪問(wèn)了)

模塊之間的關(guān)系被稱作readability(可讀性)，代表一個(gè)模塊是否可以找到這個(gè)模塊文件，并且讀入系統(tǒng)中(注意：并非代表可以訪問(wèn)其中的類型)。在實(shí)際的代碼，一個(gè)類型對(duì)于另外一個(gè)類型的調(diào)用，我們稱之為可訪問(wèn)性(Accessible)，這意味著可以使用這個(gè)類型; 可訪問(wèn)性的前提是可讀性，換句話說(shuō)，現(xiàn)有模塊可讀，然后再進(jìn)一步檢測(cè)可訪問(wèn)性(安全)。

在Java 9中， Public不再意味著任意的可訪問(wèn)性!

5.什么是模塊的Transitive 引用(間接引用)

舉個(gè)例子：

因此標(biāo)記了transitive可以可以提供一個(gè)間接可讀性。在myapp中，可以直接引用Logger類了。

6. Module 和Maven是什么關(guān)系

看完Module，這么詳細(xì)的表達(dá)依賴關(guān)系，是不是和什么軟件很相似?是不是想起了Maven還是Gradle? 仔細(xì)想象，Modular和它們還是不一樣的。

  • Modular是系統(tǒng)內(nèi)置用于表述組件之間的關(guān)系，對(duì)于版本的管理還是處于最原始的狀體。它管理一種強(qiáng)制的依賴關(guān)系。
  • Maven有兩個(gè)核心功能 a) 組件的依賴管理，特別是版本的管理，這種依賴是邏輯上的，并非強(qiáng)制的 b)管理開(kāi)發(fā)過(guò)程中的各種任務(wù)，初始化，測(cè)試等等。

7. JLink介紹

JLink是將Module進(jìn)行打包的工具，幫助目標(biāo)機(jī)器的部署。打包后的文件將非常精簡(jiǎn)。

8. Module的原理和實(shí)現(xiàn)

在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中，整個(gè)過(guò)程非常繁瑣復(fù)雜，大概有幾件事情;

a)將系統(tǒng)內(nèi)部類進(jìn)行模塊化

這樣不用在區(qū)分太多J2ME, J2SE，J2EE了，大家都是用模塊作為溝通語(yǔ)言。這需要整理所有的類和它們調(diào)用關(guān)系，調(diào)用頻次等，把系統(tǒng)類模塊化，這可能最復(fù)雜的一部分，不過(guò)結(jié)果是***的。

b) 將ClassLoader分級(jí)

將ClassLoader分為三個(gè)級(jí)別，Bootstrap Loader具有***優(yōu)先級(jí)和權(quán)限，主要是核心的系統(tǒng)類;Platform Loader用于擴(kuò)展的一些系統(tǒng)類，例如SQL,XML等;Application Loader主要用于應(yīng)用程序的Loader。在這三個(gè)級(jí)別的Loader下面有一個(gè)統(tǒng)一Module 管理，用于控制和管理模塊間的依賴關(guān)系，可讀性，可訪問(wèn)性等。 注意，ClassLoader在Java 9中的類裝載邏輯和之前一樣，但是，通過(guò)模塊管理系統(tǒng)，ClassLoader.FindClass的能力，將被限制在readable&accessible的條件下，而不是之前的簡(jiǎn)單的Public條件。

好了，啰嗦了這么多，期待一個(gè)簡(jiǎn)單好用的Java 9，希望今年能真正用上。

【本文為專欄作者“歐陽(yáng)辰”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者本人獲取授權(quán)】


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