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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。

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4.1 模块化应用开发流程

1. 定义模块：编写 module-info.java 声明模块元数据。
2. 组织代码：按模块化结构组织源代码。
3. 编译模块：使用 javac 编译模块。
4. 打包模块：将模块打包为模块化 JAR。
5. 运行模块：使用 java 命令运行模块化应用。
6. 调试与优化：使用工具（如 jdeps）分析依赖关系。

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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：

1. com.utils：工具模块，提供字符串处理工具。
2. com.user：用户模块，依赖 com.utils，导出用户模型。

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4.3 步骤详解

步骤1：定义模块

1. 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);}
     }
     

2. 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; }
     }
     

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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

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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

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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

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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

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步骤6：调试与优化

1. 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
   

2. 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。

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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
  

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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。

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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。