Java9 modules (Jigsaw)模块化迁移

女爷i 2022-06-08 11:14 328阅读 0赞

**要点**

*  通过模块化的方式开发应用程序，实现更好的设计，如关注点分离和封装性。
 *  通过Java平台模块化系统（JPMS），开发者可以定义他们的应用程序模块，决定其他模块如何调用他们的模块，以及他们的模块如何依赖其他模块。
 *  对于已经使用了其他模块系统（如Maven或Gradle）的应用程序来说，还是有可能再加入JPMS。
 *  JDK为开发者提供了一些工具，用于将现有的代码迁移到JPMS。
 *  应用程序代码仍然可以依赖Java 9之前的类库，这些类库的jar包被看成是一种特别的“自动化”模块，从而简化了向Java 9迁移的工作。

这篇文章提供了一个学习案例，演示一个真实的应用程序需要做出哪些变更才能迁移到JPMS。当然，要使用Java 9不一定要做这些事情，不过对于Java开发者来说，了解模块化系统（通过被叫作Jigsaw）无疑是一个非常重要的技能。

我将会演示如何一步步地使用新的Java模块化系统来重构一个基于Java 8的应用程序。

**下载Java 9**

首先要下载和安装最新版本的JDK 9，目前只有抢先预览版（这里使用的是9-ea+176版本）。在全面了解Java 9之前，你可能不希望把它作为系统的默认Java版本。所以，你可以不改变原先的`$JAVA_HOME`环境变量，而是创建一个新的变量`$JAVA9_HOME`，并把它指向新安装的JDK目录。我将在这篇文章里使用这个新变量。

关于使用Java 9要做的其他一些步骤，可以参看其他现成的教程。我们主要还是讨论模块化组件，不过你也可以参考Oracle的迁移指南。

**模块化**

关于Java 9，你会经常听到人们谈论Jigsaw项目，也就是Java的新模块化系统。关于Jigsaw已经有很多相关教程，而这篇文章将介绍如何使用JPMS对已有代码进行迁移。

要使用Java 9，并不一定要在代码里添加模块化，这一点让很多开发者都感到惊讶。开发者在使用Java 9时最为关注的一点或许是内部API的封装性，虽然这个会影响到开发者，但这并不意味着要使用Java 9就一定要完全拥抱模块化。

要利用好JPMS，有很多工具可以帮到你，比如jdeps依赖分析器、Java编译器和你所使用的IDE。

我不会在这里讲解如何将应用程序拆解成模块，如果一开始没有做好模块化规划，后续就会变得很困难（JDK的模块化拆解就花了好几年的时间）。相反，我假设你的应用程序已经是按照小型的部件组织在一起的，它们可能是Maven模块或者Gradle子项目，又或者是IDE里的子项目或模块。

你会发现，在很多教程里，包括Jigsaw的入门指南，都会假设一个如下所示的项目结构。

![这里写图片描述][SouthEast]  
图1

项目里有一个单独的src目录和一个单独的test目录，其他所有模块都是这两个目录的子目录。这个与Maven或Gradle的结构不太一样，它们的每个模块都有自己的src目录和test目录。不过好在你不一定要重新组织整个应用程序的代码结构（也不需要让你的构建工具重新去理解这种结构），你可以继续使用Maven或Gradle的结构，只要你知道在不同的教程里可能使用了不同的结构。关键是你要知道应用程序的根目录是哪一个——在Maven或Gradle里，根目录就是src目录和test目录。

![这里写图片描述][SouthEast 1]  
图2

你要做的第一件事情是在模块的根目录放置一个module-info.java文件，用来定义模块的名字。你可以手动创建这个文件，也可以让IDE帮你创建这个文件。图3展示了我的模块的module-info.java文件：

![这里写图片描述][SouthEast 2]  
图3

现在在IDE里编译项目，或者在src目录通过命令行来编译模块：

> "%JAVA9_HOME%"\bin\javac -d ..\mods\service module-info.java com\mechanitis\demo\sense\service\*.java 
    com\mechanitis\demo\sense\service\config\*.java

这个时候你会发现有很多编译错误（如图4所示）。

![这里写图片描述][SouthEast 3]  
图4

总共有27个错误，或许你会感到很惊讶，之前这个项目完全可以编译并正常运行，但在添加了一个module-info.java文件之后就无法编译了。问题在于，我们现在要显式地指定我们的模块所依赖的其他模块。这些模块包括JDK的模块、我们自己创建的其他模块，或者来自外部依赖的模块（在这里我们需要自动模块）。

jdeps依赖项分析器可以帮助我们确定需要在module-info.java里声明哪些模块。为了让程序运行起来，你需要一些东西：

一个包含模块代码的jar包，或者一个包含class文件的目录。要注意，在上一步编译之后根本得不到class文件，你需要先移除module-info.java文件后重新编译才能得到需要的class文件。  
模块代码的类路径。如果你习惯了在IDE里运行程序，并使用了Maven或Gradle来管理依赖，可能就很难找到或设置类路径。在IntelliJ IDEA里，你可以在运行窗口中看到类路径。如图5所示，我把滚动条滚动到适当的位置，然后把蓝色字体的内容拷贝出来。

![这里写图片描述][SouthEast 4]  
图5

现在我们可以运行jdeps，并使用Java 9的一些标记：

> "%JAVA9_HOME%"\bin\jdeps --class-path %SERVICE_MODULE_CLASSPATH% out\production\com.mechanitis.demo.sense.service

最后一个参数是包含了class文件的目录。在运行这个命令的时候，我们会得到如下的输出。

split package: javax.annotation [jrt:/java.xml.ws.annotation, C:\.m2\...\javax.annotation-api-1.2.jar]
    
    com.mechanitis.sense.service -> java.base
    com.mechanitis.sense.service -> java.logging
    com.mechanitis.sense.service -> C:\.m2\...\javax-websocket-server-impl-9.4.6.jar
    com.mechanitis.sense.service -> C:\.m2\...\javax.websocket-api-1.0.jar
    com.mechanitis.sense.service -> C:\.m2\...\jetty-server-9.4.6.jar
    com.mechanitis.sense.service -> C:\.m2\...\jetty-servlet-9.4.6.jar
       com.mechanitis.sense.service    -> com.mechanitis.sense.service.config  com.mechanitis.sense.service
       com.mechanitis.sense.service    -> java.io                              java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.lang                            java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.lang.invoke                     java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.net                             java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.nio.file                        java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.util                            java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.util.concurrent                 java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.util.concurrent.atomic          java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.util.function                   java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> java.util.logging                    java.logging
       com.mechanitis.sense.service    -> java.util.stream                     java.base
       com.mechanitis.sense.service    -> javax.websocket                      javax.websocket-api-1.0.jar
       com.mechanitis.sense.service    -> javax.websocket.server               javax.websocket-api-1.0.jar
       com.mechanitis.sense.service    -> org.eclipse.jetty.server             jetty-server-9.4.6.jar
       com.mechanitis.sense.service    -> org.eclipse.jetty.servlet            jetty-servlet-9.4.6.jar
       com.mechanitis.sense.service    -> org.eclipse.jetty.websocket.server        javax-websocket-server-impl-9.4.6.jar
       com.mechanitis.sense.service    -> org.eclipse.jetty.websocket.server.deploy javax-websocket-server-impl-9.4.6.jar
       com.mechanitis.sense.service.config           -> java.lang              java.base
       com.mechanitis.sense.service.config           -> java.lang.invoke       java.base
       com.mechanitis.sense.service.config           -> javax.websocket        javax.websocket-api-1.0.jar
       com.mechanitis.sense.service.config           -> javax.websocket.server javax.websocket-api-1.0.jar

这些是分裂包（split pacakge）的警告信息，说明相同的包名出现在两个不同的模块或jar文件里。在我们的例子里，相同的包名同时出现在了java.xml.ws.annotation（来自JDK）和javax.annotation-api.jar里。这些信息还包含了我的模块所使用的所有包名，以及这些包所在的模块或jar文件。我可以使用这些信息来创建module-info.java文件：

module com.mechanitis.demo.sense.service {
       requires java.logging;
       requires javax.websocket.api;
       requires jetty.server;
       requires jetty.servlet;
       requires javax.websocket.server.impl;
    }

java.base包含了几乎所有的JDK基本类库，不过我不需要显示地声明它，因为它是默认包含的。我甚至不需要知道外部依赖项的自动模块名称。

**自动模块**

Java 9和JPMS考虑到大部分的代码在一开始并不会使用JPMS（例如并没有通过module-info.java来定义依赖和权限从而实现完全的模块化）。为了解决这个问题并简化迁移工作，你的模块化代码仍然可以使用jar包依赖（这些jar包不是真正的模块）。这些jar包被称为自动模块，它们内部的包名可以被自由访问，只要它们处在类路径里，你就可以像以前那样随意访问它们。对于开发者来说，我们唯一要做的就是找出它们的名字。默认情况下，它们的名字一般就是去掉了版本号的jar包文件名。例如，jetty-server-9.4.1.v20170120.jar对应的自动模块名就是jett.server（使用点号代替了破折号）。

注意：最新版本的Java 9允许开发者通过jar包的manifest属性“Automatic-Module-Name”指定自动模块的名字，所以你可以通过检查jar包来找出模块名。

**使用我们的新模块**

现在我的代码可以通过编译，接下来让我们来迁移另一个模块。先创建一个空的module-info.java文件，图6显示了新的编译错误。

![这里写图片描述][SouthEast 5]  
图6

要修复这些错误非常简单，只要更新module-info.java文件就可以了：

重新编译后生成另一个错误：

Error:(3, 33) java: package com.mechanitis.demo.sense.service is not visible
      (package com.mechanitis.demo.sense.service is declared in module com.mechanitis.demo.sense.service, but module com.mechanitis.demo.sense.user does not read it)
    这说明要为user模块声明service模块：
    
    module com.mechanitis.demo.sense.user {
       requires com.mechanitis.demo.sense.service;
    }

然后就可以正常编译模块，并成功运行user服务。

**结论**

我们演示了如何重构一个已有的应用程序，让它用上JPMS。将应用程序拆分成模块是有好处的，将应用程序迁移到JMPS也是一件很有意义的事情，不过在这样做之前要先确定这样确实能给你带来好处。

[SouthEast]: /images/20220608/5e56fc43edfb407aa329c3bf18976d51.png
[SouthEast 1]: /images/20220608/6179fa14ed27407daae24afd984f3ab2.png
[SouthEast 2]: /images/20220608/9970f299088149b1808ac3a784025416.png
[SouthEast 3]: /images/20220608/7d0fa12d283f4333a9fc730d3cb5e7ce.png
[SouthEast 4]: /images/20220608/49b436cc06e9417a982ec00dff8cc82c.png
[SouthEast 5]: /images/20220608/a52284cd90754e2181cc55bfd857312b.png