Java 9 Modulesの理解

Java9の重要な点は、JDKをモジュールに分割し、さまざまな構成に対応できるようにしたことです。(「JEP 200: The Modular JDK」を参照。」すべての JavaモジュラリティーJEPおよびJSRを 表1に示します。)JDKのbinフォルダからjavaコマンドで、--list-modulesオプションをつけて、以下のように使用します。

には、JDKのモジュール群がリストアップされており、Java言語SE仕様を実装した標準モジュール（javaで始まる名前）、JavaFXモジュール（javafxで始まる名前）、JDK固有のモジュール（jdkで始まる名前）、Oracle固有のモジュール（oracleで始まる名前）などが含まれています。各モジュール名のあとのバージョン文字列- @9は、モジュールが Java 9に属していることを示します。

モジュール宣言

前述の通り、モジュールはモジュール記述子（モジュールの依存関係、モジュールが他のモジュールに提供するパッケージなどを指定するメタデータ）を提供する必要がありますモジュール記述子は、module-info.javaというファイルに定義されているモジュール宣言をコンパイルしたものです。各モジュール宣言は、次に示すように、キーワードmoduleで始まり、その後に一意のモジュール名と中カッコで囲まれたモジュール本体が続きます。

モジュール宣言の本文は空にすることも、requires、exports、provides...with、usesおよびopensなど、様々なモジュール・ディレクティブを含めることもできます(それぞれで説明します)。後で確認するように、モジュール宣言をコンパイルすると、モジュール記述子が作成されます。モジュール記述子は、モジュールのルート・フォルダ内のmodule-info.classという名前のファイルに格納されます。ここでは、各モジュール・ディレクティブについて簡単に説明します。その後、実際のモジュール宣言を示します。

キーワードexports、module、open、opens、provides、requires、uses、with、および後で紹介するtoおよびtransitiveは制限付きキーワードです。これらはモジュール宣言でのみキーワードであり、コード内のどこでも識別子として使用できます。

requires.requiresモジュール・ディレクティブは、このモジュールが別のモジュールに依存することを指定します。この関係はモジュール依存性と呼ばれます。各モジュールは、その依存関係を明示的に指定する必要があります。モジュールAがモジュールBをrequiresした場合、モジュールAはモジュールBを読み取り、モジュールBはモジュールAによって読み取られます。別のモジュールへの依存性を指定するには、次のようにrequiresを使用します。

また、コンパイル時には必要だが、実行時には任意であることを示すrequires static指示文もあります。これは optional dependency として知られており、この紹介では説明しません。

requires transitive（暗黙の可読性）.他のモジュールへの依存関係を指定し、自分のモジュールを読んでいる他のモジュールもその依存関係を読むようにするには、implied readability として知られている requires transitive を以下のように使用します。

java.desktopモジュール宣言から、次のディレクティブを考えます。

この場合、java.desktopを読み取るいかなるモジュールも、暗黙的にjava.xmlを読み取ります。たとえば、java.desktopモジュールのメソッドがjava.xmlモジュールからタイプを返す場合、java.desktopを読み取るモジュール内のコードはjava.xmlに依存します。java.desktopのモジュール宣言にrequires transitiveディレクティブがない場合、java.xmlを明示的に読み取らないかぎり、このような依存モジュールは構成されません。

JSR 379 によると、Java SEの標準モジュールは、ここで説明したようなすべてのケースで暗黙の可読性を付与する必要があります。また、Java SE標準モジュールは非標準モジュールに依存することがありますが、暗黙の可読性を与えてはいけません。これにより、Java SE標準モジュールにのみ依存するコードは、Java SE実装間で移植可能であることが保証されます。

exports and exports…to.exports モジュール指示文は、他のすべてのモジュールのコードから public 型 (とその入れ子の public と protected 型) にアクセスできるようにするモジュールのパッケージの一つを指定します。exports...to ディレクティブは、エクスポートされたパッケージにアクセスできるモジュールのコードをカンマ区切りで指定することができ、これは qualified エクスポートとして知られています。

uses.usesモジュール・ディレクティブは、このモジュールによって使用されるサービスを指定し、モジュールをサービス・コンシューマーにします。serviceは、インタフェースを実装したクラス、またはusesディレクティブで指定されたabstractクラスを拡張するクラスのオブジェクトです。

provides…with.provides…withモジュール・ディレクティブは、モジュールがサービス実装を提供することを指定し、モジュールをサービス・プロバイダーにします。provides の部分は、モジュールの uses ディレクティブにリストされているインタフェースまたは abstract クラスを指定し、 with の部分は、implementsインタフェースまたは extends abstract クラスのサービス・プロバイダ・クラスの名前を指定します。

open, opens, and opens…to.Java 9以前では、リフレクションを使用して、パッケージ内のすべてのタイプと、この機能を許可するかどうかに関係なく、タイプのすべてのメンバー（ private メンバーも含む）について学習できました。したがって、真にカプセル化されているとは言えませんでした。

ジュールシステムの主な目的は、強力なカプセル化にあります。デフォルトでは、モジュールのタイプが、パブリックタイプかつそのパッケージをエクスポートしない限り、他のモジュールからアクセスできません。公開するパッケージのみを公開します。Java 9において、これはリフレクションにも適用されます。

パッケージへの実行時のみアクセスを許可します。フォームのオープン・モジュール・ディレクティブ

特定のパッケージのpublicタイプ(およびそのネストされたpublicおよびprotectedタイプ)が実行時にのみ他のモジュールのコードにアクセスできることを示します。また、指定したパッケージ内のすべてのタイプ(およびすべてのタイプのメンバー)には、リフレクションを介してアクセスできます。

特定のモジュールによるパッケージへの実行時のみアクセスを許可します。フォームのopens...toモジュール・ディレクティブ

特定のパッケージのpublicタイプ(およびそのネストされたpublicおよびprotectedタイプ)が実行時にのみリストされているモジュールのコードにアクセスできることを示します。指定したパッケージのすべてのタイプ(およびすべてのタイプのメンバー)は、指定されたモジュールのコードに対するリフレクションを介してアクセスできます。

モジュール内のすべてのパッケージへのアクセスを実行時のみ許可します。もし、与えられたモジュール内のすべてのパッケージが、実行時に、他のすべてのモジュールにリフレクションを介してアクセス可能であるべきなら、次のように、モジュール全体をopenすることができます。

リフレクションのデフォルト

デフォルトでは、パッケージへの実行時リフレクト・アクセス権を持つモジュールは、パッケージのpublicタイプ(およびそのネストされたpublicおよびprotectedタイプ)を表示できます。しかし、他のモジュールのコードは、以前のJavaバージョンと同様に、setAccessibleによって、privateメンバーを含む、公開されたパッケージ内のすべてのタイプとそれらのタイプ内のすべてのメンバーにアクセスすることが可能です。

setAccessibleおよびリフレクションの詳細は、オラクルのドキュメントを参照してください。

Paul Deitel氏は、Deitel & AssociatesのCEO兼最高技術責任者で、MITを卒業し、35年にわたるコンピュータ業界での経験を有しています。Javaチャンピオンで、22年以上Javaでプログラミングを行っています。Deitel氏と共著者のHarvey M博士Deitel氏は、世界で最も売れているプログラミング言語に関する執筆者です。同氏は、は、Java、Android、iOS、C#、C++、C、インターネット・プログラミング・コースを、産業界、政府、学術界の顧客に国際的に提供してきました。

注：この記事はJava Magazine 2017年9月/10月号から抜粋したものです。