深入理解Java模塊系統(tǒng)

第 一部分 你好，模塊
第　1 章 第 一塊拼圖　2
1．1　什么是模塊化　3
1．1．1　用圖將軟件可視化　3
1．1．2　設(shè)計(jì)原則的影響　5
1．1．3　什么是模塊化　6
1．2　Java 9之前的模塊擦除　6
1．3　Java 9之前的問(wèn)題　9
1．3．1　JAR之間未言明的依賴(lài)　9
1．3．2　同名類(lèi)的覆蓋　10
1．3．3　同一項(xiàng)目不同版本間的沖突　12
1．3．4　復(fù)雜的類(lèi)加載　13
1．3．5　JAR的弱封裝　13
1．3．6　手動(dòng)安全檢查　14
1．3．7　較差的啟動(dòng)性能　15
1．3．8　死板的Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境　15
1．4　鳥(niǎo)瞰模塊系統(tǒng)　15
1．5　你的第 一個(gè)模塊　17
1．5．1　模塊系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)　18
1．5．2　非模塊化項(xiàng)目基本不受影響　21
1．6　模塊系統(tǒng)的目標(biāo)　22
1．6．1　可靠配置：不放過(guò)一個(gè)JAR　23
1．6．2　強(qiáng)封裝：控制模塊內(nèi)部代碼的訪問(wèn)權(quán)限　23
1．6．3　自動(dòng)化的安全性和改善的可維護(hù)性　24
1．6．4　改善的啟動(dòng)性能　24
1．6．5　可伸縮的Java平臺(tái)　24
1．6．6　非目標(biāo)　25
1．7　新舊技能　25
1．7．1　你將學(xué)到什么　25
1．7．2　你應(yīng)該知道些什么　26
1．8　小結(jié)　27
第　2 章 模塊化應(yīng)用程序剖析　28
2．1　初識(shí)ServiceMonitor　28
2．2　模塊化ServiceMonitor　32
2．3　將ServiceMonitor劃分為模塊　32
2．4　文件的目錄結(jié)構(gòu)布局　33
2．5　聲明和模塊描述　34
2．5．1　聲明模塊依賴(lài)　36
2．5．2　定義模塊的公有API　36
2．5．3　用模塊圖可視化ServiceMonitor　36
2．6　編譯和打包模塊　37
2．7　運(yùn)行ServiceMonitor　39
2．8　擴(kuò)展模塊化代碼庫(kù)　39
2．9　總結(jié)：模塊系統(tǒng)的效果　40
2．9．1　模塊系統(tǒng)能為你做什么　40
2．9．2　模塊系統(tǒng)還能為你做些什么　41
2．9．3　允許可選依賴(lài)　43
2．10　小結(jié)　44
第　3 章 定義模塊及其屬性　45
3．1　模塊：模塊化應(yīng)用程序的基石　46
3．1．1　隨JDK發(fā)布的Java模塊（JMOD）　46
3．1．2　模塊化JAR：內(nèi)生模塊　46
3．1．3　模塊聲明：定義模塊的屬性　47
3．1．4　模塊的眾多類(lèi)型　51
3．2　可讀性：連接所有片段　53
3．2．1　實(shí)現(xiàn)可靠配置　54
3．2．2　用不可靠配置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)　55
3．3　可訪問(wèn)性：定義公有API　60
3．3．1　實(shí)現(xiàn)強(qiáng)封裝　62
3．3．2　封裝傳遞依賴(lài)　63
3．3．3　封裝的小沖突　64
3．4　模塊路徑：讓Java了解模塊　68
3．4．1　模塊解析：分析和驗(yàn)證應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)　69
3．4．2　模塊圖：展示應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)　71
3．4．3　向圖中添加模塊　73
3．4．4　向圖中添加邊　74
3．4．5　訪問(wèn)性是一項(xiàng)持續(xù)的工程　74
3．5　小結(jié)　75
第　4 章 從源碼到JAR構(gòu)建模塊　76
4．1　組織項(xiàng)目的目錄結(jié)構(gòu)　76
4．1．1　新提議——新約定　77
4．1．2　默認(rèn)的目錄結(jié)構(gòu)　77
4．1．3　模塊聲明的位置　78
4．2　編譯單個(gè)模塊　79
4．2．1　編譯模塊代碼　79
4．2．2　模塊或非模塊　80
4．3　編譯多個(gè)模塊　82
4．3．1　直接編譯　82
4．3．2　模塊源代碼路徑：將項(xiàng)目結(jié)構(gòu)告知編譯器　83
4．3．3　星號(hào)作為模塊名稱(chēng)的標(biāo)記　84
4．3．4　多模塊源路徑入口　85
4．3．5　設(shè)置初始模塊　85
4．3．6　值得嗎　86
4．4　編譯器選項(xiàng)　87
4．5　打包模塊化JAR　88
4．5．1　快速回顧jar工具　88
4．5．2　分析JAR　89
4．5．3　定義模塊入口點(diǎn)　89
4．5．4　歸檔選項(xiàng)　90
4．6　小結(jié)　91
第　5 章 運(yùn)行和調(diào)試模塊化應(yīng)用程序　92
5．1　通過(guò)JVM啟動(dòng)模塊化應(yīng)用程序　92
5．1．1　指定主類(lèi)　93
5．1．2　如果初始模塊并非主模塊　93
5．1．3　向應(yīng)用程序傳遞參數(shù)　95
5．2　從模塊中加載資源　95
5．2．1　Java 9之前的資源加載　96
5．2．2　Java 9及以上版本的資源加載　97
5．2．3　跨越模塊邊界加載包中資源　98
5．3　調(diào)試模塊及模塊化應(yīng)用程序　99
5．3．1　分析單個(gè)模塊　99
5．3．2　驗(yàn)證模塊集　100
5．3．3　驗(yàn)證模塊圖　101
5．3．4　列出可見(jiàn)模塊及其依賴(lài)　102
5．3．5　在解析過(guò)程中排除模塊　104
5．3．6　通過(guò)日志信息觀察模塊系統(tǒng)　106
5．4　Java虛擬機(jī)選項(xiàng)　109
5．5　小結(jié)　110
第二部分　改寫(xiě)現(xiàn)實(shí)世界中的項(xiàng)目
第　6 章 遷移到Java 9及以上版本的兼容性挑戰(zhàn)　112
6．1　使用JEE模塊　113
6．1．1　為什么JEE模塊很特殊　114
6．1．2　人工解析JEE模塊　115
6．1．3　JEE 模塊的第三方實(shí)現(xiàn)　116
6．2　轉(zhuǎn)化為URLClassLoader　117
6．2．1　應(yīng)用程序類(lèi)加載器的變化　117
6．2．2　不再通過(guò)URLClassLoader來(lái)獲得類(lèi)加載器　118
6．2．3　尋找制造麻煩的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換　119
6．3　更新后的運(yùn)行時(shí)鏡像目錄布局　119
6．4　選擇、替換和擴(kuò)展平臺(tái)　121
6．4．1　不再支持緊湊配置　121
6．4．2　擴(kuò)展機(jī)制被移除　122
6．4．3　授權(quán)標(biāo)準(zhǔn)覆蓋機(jī)制被移除　122
6．4．4　某些啟動(dòng)類(lèi)路徑選項(xiàng)被移除　122
6．4．5　不支持Java 5編譯　122
6．4．6　JRE版本選擇被移除　123
6．5　一著不慎，滿(mǎn)盤(pán)皆輸　123
6．5．1　新的版本字符串　123
6．5．2　工具減少　124
6．5．3　瑣碎的事情　125
6．5．4　Java 9、Java 10和Java 11中新廢棄的功能　125
6．6　小結(jié)　125
第　7 章 在Java 9及以上版本中運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)會(huì)反復(fù)出現(xiàn)的挑戰(zhàn)　127
7．1　內(nèi)部API的封裝　128
7．1．1　微觀視角下的內(nèi)部API　129
7．1．2　使用JDeps分析依賴(lài)　131
7．1．3　編譯內(nèi)部API　133
7．1．4　運(yùn)行內(nèi)部API　134
7．1．5　訪問(wèn)內(nèi)部API的編譯器和JVM選項(xiàng)　138
7．2　修復(fù)包分裂　139
7．2．1　包分裂的問(wèn)題是什么　141
7．2．2　包分裂的影響　141
7．2．3　處理包分裂的多種方法　144
7．2．4　擴(kuò)展模塊：處理包分裂的最后手段　145
7．2．5　使用JDeps查找分裂的包　146
7．2．6　關(guān)于依賴(lài)版本沖突的說(shuō)明　147
7．3　小結(jié)　147
第　8 章 增量模塊化現(xiàn)有項(xiàng)目　149
8．1　為什么選擇增量模塊化　150
8．1．1　如果每個(gè)JAR都必須是模塊化的……　150
8．1．2　讓普通JAR和模塊化JAR混搭　150
8．1．3　增量模塊化的技術(shù)基礎(chǔ)　151
8．2　無(wú)名模塊（類(lèi)路徑）　152
8．2．1　無(wú)名模塊捕獲的類(lèi)路徑混亂　154
8．2．2　無(wú)名模塊的模塊解析　155
8．2．3　取決于無(wú)名模塊　156
8．3　自動(dòng)模塊：模塊路徑上的普通JAR　158
8．3．1　自動(dòng)模塊名稱(chēng)：小細(xì)節(jié)，大影響　159
8．3．2　自動(dòng)模塊的模塊解析　162
8．3．3　無(wú)條件選擇自動(dòng)模塊　168
8．3．4　依賴(lài)自動(dòng)模塊　169
8．4　小結(jié)　170
第　9 章 遷移和模塊化策略　172
9．1　遷移策略　172
9．1．1　更新準(zhǔn)備　173
9．1．2　工作量評(píng)估　173
9．1．3　基于Java 9及以上版本持續(xù)構(gòu)建　175
9．1．4　關(guān)于命令行選項(xiàng)的領(lǐng)悟　178
9．2　模塊化策略　180
9．2．1　自下而上的模塊化：如果項(xiàng)目的所有依賴(lài)都已模塊化　182
9．2．2　自上而下的模塊化：如果應(yīng)用程序無(wú)法等待其依賴(lài)　182
9．2．3　由內(nèi)而外的模塊化：如果項(xiàng)目位于中間層級(jí)　183
9．2．4　在項(xiàng)目中應(yīng)用這些策略　184
9．3　將JAR模塊化　185
9．3．1　作為中間步驟的開(kāi)放式模塊　185
9．3．2　使用JDeps生成模塊聲明　186
9．3．3　黑客破譯第三方JAR　188
9．3．4　發(fā)布Java 8及更老版本的模塊化JAR　190
9．4　小結(jié)　192
第三部分　模塊系統(tǒng)高級(jí)特性
第　10 章 用服務(wù)來(lái)解耦模塊　194
10．1　探索對(duì)服務(wù)的需求　194
10．2　JPMS中的服務(wù)　196
10．2．1　使用、提供和消費(fèi)服務(wù)　196
10．2．2　服務(wù)的模塊解析　201
10．3　良好地設(shè)計(jì)服務(wù)　203
10．3．1　可以作為服務(wù)的類(lèi)型　204
10．3．2　將工廠用作服務(wù)　204
10．3．3　從全局狀態(tài)中隔離消費(fèi)者　206
10．3．4　將服務(wù)、消費(fèi)者和提供者組織成模塊　208
10．3．5　使用服務(wù)打破循環(huán)依賴(lài)　209
10．3．6　在不同的Java版本中聲明服務(wù)　211
10．4　使用ServiceLoader API訪問(wèn)服務(wù)　213
10．4．1　加載和訪問(wèn)服務(wù)　213
10．4．2　服務(wù)加載的特性　215
10．5　小結(jié)　216
第　11 章 完善依賴(lài)關(guān)系和API　218
11．1　隱式可讀性：傳遞依賴(lài)　219
11．1．1　公開(kāi)模塊的依賴(lài)　219
11．1．2　傳遞修飾符：依賴(lài)的隱式可讀性　221
11．1．3　何時(shí)使用隱式可讀性　223
11．1．4　何時(shí)依賴(lài)隱式可讀性　223
11．1．5　基于隱式可讀性重構(gòu)模塊　225
11．1．6　通過(guò)合并模塊來(lái)重構(gòu)　228
11．2　可選依賴(lài)　229
11．2．1　可靠配置的難題　229
11．2．2　靜態(tài)修飾符：標(biāo)記可選依賴(lài)　230
11．2．3　可選依賴(lài)的模塊解析　231
11．2．4　針對(duì)可選依賴(lài)編寫(xiě)代碼　232
11．3　合規(guī)導(dǎo)出：將可訪問(wèn)性限制在指定的模塊中　234
11．3．1　公開(kāi)內(nèi)部API　235
11．3．2　將包導(dǎo)出給模塊　236
11．3．3　什么時(shí)候使用合規(guī)導(dǎo)出　238
11．3．4　通過(guò)命令行導(dǎo)出包　239
11．4　小結(jié)　240
第　12 章 模塊化世界中的反射　241
12．1　為何exports指令不能很好地適用于反射　243
12．1．1　深入非模塊化代碼　243
12．1．2　使內(nèi)部類(lèi)型強(qiáng)制公有　243
12．1．3　合規(guī)導(dǎo)出導(dǎo)致對(duì)具體模塊的耦合　244
12．1．4　不支持深反射　244
12．2　開(kāi)放式包和模塊：為反射而生　245
12．2．1　為運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)開(kāi)放式包　245
12．2．2　為特定模塊開(kāi)放式包　246
12．2．3　導(dǎo)出包與開(kāi)放式包的對(duì)比　247
12．2．4　開(kāi)放式模塊：批量反射　248
12．3　針對(duì)模塊進(jìn)行反射　249
12．3．1　更新模塊的反射代碼（或不更新）　249
12．3．2　使用變量句柄代替反射　251
12．3．3　通過(guò)反射分析模塊屬性　253
12．3．4　通過(guò)反射修改模塊屬性　255
12．3．5　轉(zhuǎn)發(fā)開(kāi)放式包　256
12．4　動(dòng)態(tài)創(chuàng)建帶有層的模塊圖　257
12．4．1　什么是層　258
12．4．2　分析模塊層　260
12．4．3　創(chuàng)建模塊層　262
12．5　小結(jié)　266
第　13 章 模塊版本：可能和不可能　268
13．1　JPMS中缺乏版本支持　268
13．1．1　不支持多版本　269
13．1．2　不支持版本選擇　271
13．1．3　未來(lái)會(huì)怎樣　273
13．2　記錄版本信息　273
13．2．1　在構(gòu)建模塊時(shí)記錄版本　273
13．2．2　訪問(wèn)模塊版本　274
13．3　在不同的層中運(yùn)行同一個(gè)模塊的多個(gè)版本　276
13．3．1　為什么需要一個(gè)添加額外層的啟動(dòng)器　277
13．3．2　為你的應(yīng)用程序、Apache Twill 和Cassandra JavaDriver啟動(dòng)層　277
13．4　小結(jié)　280
第　14 章 通過(guò)jlink定制運(yùn)行時(shí)鏡像　281
14．1　創(chuàng)建自定義運(yùn)行時(shí)鏡像　282
14．1．1　jlink入門(mén)　282
14．1．2　鏡像內(nèi)容和結(jié)構(gòu)　283
14．1．3　在運(yùn)行時(shí)鏡像中包含服務(wù)　284
14．1．4　用jlink和jdeps調(diào)整鏡像大小　287
14．2　創(chuàng)建獨(dú)立的應(yīng)用程序鏡像　288
14．2．1　在鏡像中包含應(yīng)用程序模塊　289
14．2．2　為應(yīng)用程序生成一個(gè)本地啟動(dòng)程序　292
14．2．3　安全性、性能和穩(wěn)定性　293
14．3　生成跨操作系統(tǒng)的鏡像　294
14．4　使用jlink插件優(yōu)化鏡像　295
14．4．1　jlink的插件　295
14．4．2　減小鏡像尺寸　297
14．4．3　提高運(yùn)行時(shí)性能　301
14．5　jlink選項(xiàng)　301
14．6　小結(jié)　302
第　15 章 完成拼圖　304
15．1　為ServiceMonitor添加裝飾　304
15．1．1　多樣化依賴(lài)　307
15．1．2　降低的可見(jiàn)性　308
15．1．3　通過(guò)服務(wù)解耦　308
15．1．4　在運(yùn)行時(shí)通過(guò)層來(lái)加載代碼　308
15．1．5　處理對(duì)普通JAR的依賴(lài)　309
15．2　模塊化應(yīng)用程序小貼士　309
15．2．1　是否模塊化　309
15．2．2　理想的模塊　310
15．2．3　注意模塊聲明　314
15．2．4　更改模塊聲明可能破壞代碼　316
15．3　技術(shù)前景　318
15．3．1　Maven、Gradle 以及其他構(gòu)建工具　318
15．3．2　OSGi　320
15．3．3　微服務(wù)　323
15．4　關(guān)于模塊化生態(tài)系統(tǒng)的思考　325
15．5　小結(jié)　325
附錄A　類(lèi)路徑回顧　326
附錄B　反射API的高級(jí)介紹　328
附錄C　通過(guò)統(tǒng)一日志觀察JVM　331
附錄D　利用JDeps 分析項(xiàng)目的依賴(lài)　336
附錄E　通過(guò)多發(fā)行版JAR支持多個(gè)Java版本　343