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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。

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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。

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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.baseexports 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。

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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
...

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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。

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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

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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;
}

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3.7 常见问题与解决

问题	解决方案
模块未找到（如 java.sql）	确认模块名拼写正确，且模块存在于 $JAVA_HOME/jmods 目录。
访问内部 API 失败	使用 --add-exports 开放访问（临时方案），或改用标准 API。
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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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。