Dev Blog

Classpath і модулі JPMS ​

Від окремих файлів до відтворюваного проєкту ​

Команда javac Main.java добре пояснює компіляцію, але великий проєкт має ресурси, тести, кілька бібліотек і правила пакування. Якщо кожний розробник сам добирає JAR-файли та параметри запуску, однакові джерела можуть працювати по-різному. Система збирання фіксує ці правила у файлі, який зберігається разом із кодом.

Модульна система Java (JPMS) вирішує інше питання: які модулі потрібні застосунку й які пакети вони відкривають. Maven-модуль, Gradle-проєкт і JPMS-модуль не є синонімами. Один Gradle-проєкт може збирати звичайний JAR без module-info, а JPMS-програму можна зібрати вручну без Maven.

У цій темі основний інструмент – Maven 3.9.16, Gradle 9.7.0 розглядаємо на тому самому коді. JDK 27 компілює та виконує Java-код; JUnit 6.1.3 перевіряє його поведінку. Maven 4.0.0-rc-6 на дату перевірки є попереднім релізом, тому відтворювані приклади використовують стабільну гілку 3.9. https://maven.apache.org/download.cgi.

Classpath і JPMS ​

Classpath – список тек та архівів, у яких JVM шукає класи. Класи з classpath належать безіменному модулю. Конфлікти однакових класів, випадкова залежність від внутрішнього пакета та відсутня бібліотека часто виявляються лише при запуску. Модульний опис робить частину цих умов явними раніше.

Рис. 13.1. Classpath і module path задають різні межі доступу

Іменований модуль має файл module-info.java у корені своїх джерел. Ім’я модуля стабільне й зазвичай подібне до імені пакета, наприклад ua.knu.converter. Воно не зобов’язане дорівнювати назві JAR-файла. Пакет – простір імен класів; модуль – одиниця залежностей та інкапсуляції кількох пакетів.

requires other.module задає читаність іншого модуля. exports some.package відкриває його публічний API іншим модулям. Сам модифікатор public не обходить закритий пакет. Модуль java.base доступний неявно й не потребує requires; для java.sql чи java.logging залежність указують явно.

requires transitive передає читаність користувачам вашого API. Він доречний, якщо публічний метод повертає тип іншого модуля, який клієнту теж потрібно бачити. Це не «експорт усіх класів залежності» й не аналог транзитивного завантаження бібліотек Maven.

opens дозволяє глибоку рефлексію під час виконання. Для JavaFX FXML контролер часто відкриває пакет лише to javafx.fxml, а не всім модулям. exports не надає доступу до приватних полів рефлексією, а opens не є звичайним дозволом імпортувати типи при компіляції.

Рис. 13.2. Явна залежність і публічна поверхня бібліотеки

Офіційний посібник JPMS: https://dev.java/learn/modules/. Команда java --list-modules показує модулі поточного runtime. Не припускайте, що мінімальний образ jlink містить стільки ж модулів, скільки повний установлений JDK.

Приклад 1. Два модулі конвертера ​

Створіть чотири наведені файли. Каталог src містить теки з точними іменами модулів; усередині них пакети відповідають деклараціям package. Публічна функція перевіряє вхід до обчислення, тому її можна перевикористати поза консольним UI.

src/ua.knu.converter/module-info.java:

java
module ua.knu.converter {
    exports ua.knu.converter;
}

src/ua.knu.converter/ua/knu/converter/Temperature.java:

java
package ua.knu.converter;

public final class Temperature {
    private Temperature() {}

    public static double fahrenheit(double celsius) {
        if (!Double.isFinite(celsius) || celsius < -273.15) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid temperature");
        }
        double value = celsius * 9 / 5 + 32;
        if (!Double.isFinite(value)) {
            throw new IllegalArgumentException("Result overflow");
        }
        return value;
    }
}

src/ua.knu.app/module-info.java:

java
module ua.knu.app {
    requires ua.knu.converter;
}

src/ua.knu.app/ua/knu/app/Main.java:

java
package ua.knu.app;

import ua.knu.converter.Temperature;

public final class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Temperature.fahrenheit(20));
    }
}

Команди виконуються в корені проєкту з JDK 27 у PATH. Каталог image до jlink не повинен існувати; для повторного експерименту оберіть інше ім’я, зберігши попередній образ.

powershell
javac --release 27 --module-source-path src -d out `
  -m ua.knu.converter,ua.knu.app
java --module-path out -m ua.knu.app/ua.knu.app.Main
jdeps --module-path out --list-deps --module ua.knu.app
jlink --module-path out --add-modules ua.knu.app `
  --output image
.\image\bin\java -m ua.knu.app/ua.knu.app.Main

Обидва запуски програми виводять 68.0. jdeps аналізує статичні залежності байткоду; він не здогадається про всі назви класів, побудовані рядками для рефлексії. Образ jlink створюється для конкретної платформи й не є універсальним Windows/Linux-архівом. jpackage додає до runtime застосунок та платформний launcher.

Компіляція модулів і запуск власного runtime

Рис. 13.3. Компіляція модулів і запуск власного runtime

Безіменні й автоматичні модулі ​

JAR без module-info на module path стає автоматичним модулем. Ім’я визначається Automatic-Module-Name або виводиться з назви архіву. Для залежності краще перевірити його через jar --describe-module --file library.jar, а не вгадувати. Той самий JAR на classpath має іншу роль – безіменний модуль.

Автоматичні модулі допомагають поступовій міграції, але мають ширший доступ і не вирішують усі проблеми jlink. Розділені між модулями пакети та цикли залежностей слід усунути. Параметри --add-opens і --add-reads корисні для спеціальних сценаріїв сумісності, але не замінюють продуману архітектуру.

uses оголошує споживання сервісу, provides ... with ... реєструє реалізацію. ServiceLoader знаходить провайдери без жорсткого імпорту конкретного класу. Лабораторний приклад показує окремі модулі API, провайдера й клієнта.