模块系统（JPMS）简介

概述

Java 平台模块系统（Java Platform Module System，简称 JPMS）是 Java 9 引入的一套模块化机制。它通过「模块」（module）把包（package）组织成有边界的单元，每个模块显式声明自己依赖谁（requires）以及对外暴露什么（exports），从而解决传统 classpath 下的「类路径地狱」、依赖隐藏和封装不足等问题。学习 JPMS 有助于理解 JDK 9+ 的目录结构、多版本 JAR 以及现代 Java 应用的模块化方式。

版本说明

JPMS 自 JDK 9 起可用。若你仍在使用 JDK 8，可将本文作为进阶阅读；实际模块化项目通常需 JDK 9+。

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为什么需要模块系统

在 JDK 9 之前，Java 依赖 classpath：所有 JAR 平铺在一起，存在以下问题：

1. 依赖不透明：无法从声明上看出一个 JAR 依赖了哪些其它 JAR，容易缺包或冲突。
2. 封装不足：只要在 classpath 上，任何类都可以通过反射等访问其它 JAR 的「内部」API（如 sun.*、com.sun.*），导致实现细节泄露。
3. 类路径地狱：同名类、不同版本的类混在一起，难以管理和排查。

模块系统通过 module-info.java 让每个模块显式声明「我依赖谁」「我对外暴露哪些包」，实现强封装和可分析的依赖图。

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模块描述符：module-info.java

每个模块在模块根目录下有一个 module-info.java 文件，称为模块描述符。它只包含模块声明，不是普通 Java 类。

基本语法

module 模块名 {
    // 依赖与导出声明
}

• 模块名：通常与包名前缀一致（如 com.example.app），或与项目 artifact 名一致。
• 模块名与包名没有强制绑定，但习惯上模块会包含若干包，并通过 exports 暴露其中一部分。

常见指令

指令	说明
requires 模块名	声明本模块依赖另一个模块（编译期和运行期都需要）。
requires static 模块名	可选依赖：编译期需要，运行期可选（若不存在不会报错）。
exports 包名	将指定包导出给所有其它模块使用。
exports 包名 to 模块1, 模块2	仅将包导出给指定模块（限定导出）。
opens 包名	开放包给反射使用（其他模块可反射访问该包内非 public 成员）。
opens 包名 to 模块1, 模块2	仅对指定模块开放反射。
uses 服务接口	声明本模块使用某服务接口（SPI）。
provides 服务接口 with 实现类	声明本模块提供某服务的实现。

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示例 1：最简单的模块

一个只依赖 JDK 基础模块并导出自己一个包的模块：

// module-info.java（位于模块根目录，与 com/ 等包目录同级）
module com.example.hello {
    requires java.base;           // 默认已依赖，可省略
    exports com.example.hello;     // 对外暴露 com.example.hello 包
}

• java.base 是 JDK 的根模块，所有模块隐式 requires java.base，可写可不写。
• 只有被 exports 的包里的 public 类型才能被其它模块访问；未 export 的包对外不可见（强封装）。

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示例 2：多模块依赖

模块 A 依赖模块 B，并只把部分包导出：

// 模块 B：module-info.java
module com.example.utils {
    exports com.example.utils;
}

// 模块 A：module-info.java
module com.example.app {
    requires com.example.utils;      // 依赖 B
    exports com.example.app.api;     // 只导出 api 包，app.internal 不导出
}

其它模块只能使用 com.example.app.api 中的 public 类型；com.example.app.internal 即使为 public 也对其它模块不可见。

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示例 3：opens 与反射

若框架（如 Spring、JPA）需要通过反射访问你的类（包括非 public 成员），则需用 opens 开放包，否则在 JDK 9+ 上可能抛出 InaccessibleObjectException。

module com.example.web {
    requires com.example.app;
    requires spring.context;

    // 将 com.example.web 包开放给 Spring，以便反射创建 Bean、注入字段等
    opens com.example.web to spring.core;
}

提示

• 只给需要反射的模块开放相应包，避免 opens 到「所有模块」以减小攻击面。
• 若模块仅自己需要反射（如测试），可使用 opens 包名 to 本模块名。

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与 classpath 的对比

维度	classpath（传统）	模块系统（JPMS）
依赖	隐式，靠「把 JAR 放进 classpath」	显式 requires，缺模块会启动失败
可见性	只要在 classpath 上，都可访问 public 类	仅 exports 的包中的 public 类型可被其它模块访问
反射	默认可反射任意类	需 opens 才能反射访问，否则可能报错
JDK 结构	rt.jar 等大 JAR	JDK 自身被拆成模块（如 java.sql、java.xml）

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注意事项

注意

• 未命名模块：传统 classpath 上的 JAR 在 JDK 9+ 上会被视为「未命名模块」，它们可以读取所有模块，但被其它命名模块依赖时需注意兼容性。
• 若项目尚未模块化，可继续使用 classpath；待有清晰边界和封装需求时再引入 module-info.java。

注意

• 模块名与包名不要混淆：模块名在 module-info.java 里声明；包名是类所在包。一个模块可包含多个包，只导出其中一部分。
• 反射访问未 opens 的包在 JDK 9+ 会受限，若使用 Spring、JPA 等，需在相应模块中为框架所在模块做 opens。

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相关链接

• Lambda 表达式 — 与模块无直接关系，同属 JDK 新特性
• Stream API — 同上
• 反射入门 — 理解为何需要 opens
• Oracle: Java 模块系统 — 语言规范中的模块声明