「JVM 执行子系统」Java 模块化系统

Posted 2023-03-03 Aurelius-Shu

Java Platform Module System，JPMS，JDK 9 引入的 Java 模块化系统，可配置的封装隔离机制；

• 通过模块间的显示依赖，支持 JVM 在启动时验证应用程序的运行期依赖是否完备，可以避免在运行期间因类加载、连接失败而抛异常；
• 模块提供了更精细的可访问性控制（可以声明哪些 public 类可被其他哪些模块访问），不再意味着程序的所有地方都能访问 public 类型；

模块化定义

• 依赖其他模块的列表；
• 导出的包列表，即可被其他模块引用的列表；
• 开放的包列表，即其他模块通过反射可访问的模块列表；
• 使用的服务列表；
• 提供服务的实现列表；

文章目录

• • • 1. 模块的兼容性
    • 2. 模块化下的类加载器

1. 模块的兼容性

JDK 9 引入了与类路径（ClassPath）相对应的模块路径（ModulePath）的概念，用于兼容传统类路径查找机制；

• 只要是放在类路径上的 JAR 文件，即使包含模块化信息，包含了 module-info.class 文件，也会被当作传统的 JAR 包来对待；
• 只要是放在模块路径上的 JAR 文件，即使没有使用 JMOD 后缀，即使不包含 module-info.class 文件，它也会被当作一个模块来对待；

访问规则

• 匿名模块（Unnamed Module），即传统类路径上的所有传统 JAR 文件；它可以看到和使用类路径上所有的包、JDK 系统模块中所有导出的包、模块路径上所有模块导出的包；
• 具名模块（Named Module），即模块路径上的模块；只能访问它明确依赖的模块和包，匿名模块的所有内容（传统 JAR 包的内容）对具名模块不可见；
• 自动模块（Automatic Module），即模块路径上不包含模块定义的传统 JAR 文件； 虽然不包含 module-info.class，但它默认导出自己所有的包，并可以访问所有模块导出的包；

不经任何修改的传统类依赖版 Java 程序在 JDK 9 以上版本运行几乎不会受到模块化影响；

JPMS 目前不支持在模块定义中管理和约束版本号，不支持版本号概念和版本选择功能；

JPMS 不支持运行时热替换、模块热部署能力，仍需通过类加载器去实现；JVMTI 接口（java.lang.instrument.Instrumentation）也只提供了运行时修改类的能力（RedefineClass、RetransformClass），不能添加新成员、删除已有成员、修改已有成员的签名等；

2. 模块化下的类加载器

扩展类加载器（Extension Class Loader）被平台类加载器（Platform Class Loader）取代；

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平台类加载器，以及原有的启动类加载器、应用类加载器都不再继承自 java.net.URLClassLoader，而是继承自 jdk.internal.loader.BuiltinClassLoader，该类实现了新的模块化架构下的类如何从模块中加载、模块资源可访问性控制等功能；

JPMS 下的委派关系

当平台类加载器和应用程序类加载器收到类加载请求，会先判断该类是否能归属到某个系统模块中，若找到其归属关系，就优先委派给负责这个模块的加载器进行加载，否则才会委派给父类加载器；

• 启动类加载器负责的模块

java.base                           java.security.sasl
java.datatransfer                   java.xml
java.desktop                        jdk.httpserver
java.instrument                     jdk.internal.vm.ci
java.logging                        jdk.management
java.management                     jdk.management.agent
java.management.rmi                 jdk.naming.rmi
java.naming                         jdk.net
java.prefs                          jdk.sctp
java.rmi                            jdk.unsupported

• 平台类加载器负责的模块

java.activation*                    jdk.accessibility
java.compiler*                      jdk.charsets
java.corba*                         jdk.crypto.cryptoki
java.scripting                      jdk.crypto.ec
java.se                             jdk.dynalink
java.se.ee                          jdk.incubator.httpclient
java.security.jgss                  jdk.internal.vm.compiler*
java.smartcardio                    jdk.jsobject
java.sql                            jdk.localedata
java.sql.rowset                     jdk.naming.dns
java.transaction*                   jdk.scripting.nashorn
java.xml.bind*                      jdk.security.auth
java.xml.crypto                     jdk.security.jgss
java.xml.ws*                        jdk.xml.dom
java.xml.ws.annotation*             jdk.zipfs

• 应用程序类加载器负责的模块

jdk.aot                             jdk.jdeps
jdk.attach                          jdk.jdi
jdk.compiler                        jdk.jdwp.agent
jdk.editpad                         jdk.jlink
jdk.hotspot.agent                   jdk.jshell
jdk.internal.ed                     jdk.jstatd
jdk.internal.jvmstat                jdk.pack
jdk.internal.le                     jdk.policytool
jdk.internal.opt                    jdk.rmic
jdk.jartool                         jdk.scripting.nashorn.shell
jdk.javadoc                         jdk.xml.bind*
jdk.jcmd                            jdk.xml.ws*
jdk.jconsole

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参考资料：

• [1]《深入理解 Java 虚拟机》