2. 4 模块化JDK：JDK模块结构与核心模块

第3章：模块化JDK：JDK模块结构与核心模块

JDK 9 将自身拆分为一系列模块，彻底告别传统的“单一JAR（如 rt.jar）”模式。本章深入解析 JDK 的模块化架构、核心模块功能及开发者如何高效利用这些模块。

3.1 JDK 模块化设计概览

设计目标

1. 模块化拆分：将 JDK 代码库划分为 94 个独立模块（JDK 17 扩展至约 100 个）。
2. 强封装：隐藏内部 API（如 sun.misc），仅公开标准 API。
3. 按需加载：允许应用仅依赖所需模块，减少运行时内存占用。

模块分类

JDK 模块分为三类：

1. 标准模块（Standard Modules）：以 java.* 开头的模块（如 java.base），提供核心 API。
2. JDK 专用模块（JDK-specific Modules）：以 jdk.* 开头的模块（如 jdk.unsupported），包含 JDK 实现细节。
3. 聚合模块（Aggregator Modules）：如 java.se，仅用于聚合其他模块，无实际代码。

3.2 核心模块详解

1. java.base（基础核心模块）

• 功能：包含 Java 最基础的类库，如 Object、String、集合框架、IO/NIO、安全等。
• 特性：
  • 所有模块隐式依赖 java.base（无需显式声明 requires java.base）。
  • 提供关键包：java.lang、java.util、java.io、java.nio。
• 示例：

  // 任何模块自动依赖 java.base
  module com.myapp {
      // 无需 requires java.base
      exports com.myapp.api;
  }
  

2. java.sql（数据库连接模块）

• 功能：提供 JDBC API（Connection、Statement、ResultSet）。
• 依赖：

  module com.myapp {
      requires java.sql; // 显式声明依赖
  }
  

3. java.net.http（HTTP 客户端模块）

• 功能：JDK 9 新增的 HTTP/2 客户端（非孵化器版本需 JDK 11+）。
• 示例：

  module com.myapp {
      requires java.net.http;
  }
  

4. jdk.unsupported（非标准支持模块）

• 功能：提供对部分内部 API 的临时访问（如 sun.misc.Unsafe），但强烈不建议使用。
• 警告：此模块可能在未来的 JDK 版本中被移除或调整。

3.3 模块依赖关系与查看方法

1. 查看模块依赖树

使用 java --list-modules 列出所有模块：

java --list-modules
# 输出示例：
java.base@17.0.1
java.sql@17.0.1
jdk.unsupported@17.0.1

2. 查看模块内容

使用 java --describe-module <模块名> 显示模块详细信息：

java --describe-module java.sql
# 输出示例：
java.sql@17.0.1
requires java.base mandated
requires java.logging transitive
requires java.xml transitive
exports java.sql
exports javax.sql
...

3.4 模块化 JDK 的优势

1. 减少内存占用：

   • 传统模式：加载完整的 rt.jar（约 60 MB）。
   • 模块化模式：仅加载必需模块（如 java.base 约 15 MB）。

2. 增强安全性：

   • 内部 API（如 com.sun.*）默认不可访问，避免滥用。

3. 明确依赖管理：

   • 开发者必须显式声明模块依赖，避免隐式类路径问题。

3.5 实战：定制化 JRE 生成

通过 jlink 工具创建仅包含所需模块的最小化 JRE。

场景：构建一个仅依赖 java.base 和 java.sql 的控制台应用。

jlink --module-path $JAVA_HOME/jmods \
      --add-modules java.base,java.sql \
      --output my-custom-jre

生成的 JRE 结构：

my-custom-jre/
├── bin/
├── conf/
├── lib/          # 仅包含 java.base 和 java.sql 的模块
└── release

3.6 核心模块依赖示例

示例1：依赖 java.base 和 java.logging

module com.myapp {
    requires java.logging; // 显式依赖日志模块
}

示例2：多模块协作

// 模块A：提供工具类
module com.utils {
    exports com.utils;
}

// 模块B：依赖模块A和JDK的XML模块
module com.myapp {
    requires com.utils;
    requires java.xml;
}

3.7 常见问题与解决

3.8 总结

JDK 9 的模块化架构通过拆分核心功能、强封装和按需加载，显著提升了 Java 应用的灵活性与安全性。开发者应熟悉核心模块（如 java.base）的作用，掌握 jlink 等工具构建轻量化运行时，并遵循显式依赖管理原则，以充分发挥模块化优势。