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DAS NEUE MODULSYSTEM JIGSAWIN JAVA 9
17. FEBRUAR 2017 | DR. RÜDIGER GRAMMES, MARTIN LEHMANN, DR. KRISTINE SCHAAL | FRANKFURTER ENTWICKLERTAG
EIN GEDULDSSPIEL! DAS 1000-MODULE-PUZZLE FÜR ENTWICKLER.
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Mit Java 9 kommt das lange angekündigte Modulsystem Jigsaw. Jigsaw ist eine grundlegende Strukturänderung von Java-Plattform und -Sprache, mit deren Auswirkungen man sich möglichst früh beschäftigen sollte. Eine erste Jigsaw-Version im September 2015 hatte für so viele Diskussionen gesorgt, dass Java9-Roadmap und Feature-Freeze um ein halbes Jahr auf 2017 verschoben wurden. In diesem Tutorial erläutern wir Grundlagen von Jigsaw. Wir zeigen Motive und Ziele für die Einführung eines Modulsystems. Anhand von Code-Beispielen lernen die Teilnehmer, wie das Modulsystem aussieht und welche wichtigen Designentscheidungen getroffen wurden:
• Warum braucht Java überhaupt ein Modulsystem? Was will man erreichen? Wie profitieren Entwickler davon?
• Was ist ein Modul? Wie definiere ich Module und Abhängigkeiten? Welche Sichtbarkeiten gibt es zwischen Modulen?
• Module sind sowohl Compiler-Erweiterung als auch Teil des Laufzeitsystems. Wie wirkt sich das aus?
• Wie vertragen sich Module mit generischen Ansätzen wie Reflection oder Callbacks, auf denen bekannte Frameworks basieren?
• Welche anderen Konstrukte gibt es (Beispiel: Services)?
• Wie sehen Tools aus? IDE? Build/Dependency-Management?
Abstracthttps://entwicklertag.de/frankfurt/2017/ein-geduldsspiel-das-1000-module-puzzle-f%C3%BCr-entwickler-das-neue-modulsystem-jigsaw-java-9
Frühere Java-Versionen waren immer abwärtskompatibel. Jigsaw ist eine tiefgreifende strukturelle Veränderung:
• Wie geht man mit externen Bibliotheken um?
• Welche Ansätze gibt es zu Migrationspfaden sowie zu Architektur und Design?
Wir bieten diese Einführung als Tutorial in Form eines interaktiven Entwicklerworkshops an. Wir zeigen die Grundlagen mit Folienund führen interaktiv durch Beispiele und Code, u.a. zu Module-Info, requires, exports, uses/provides, Interface/Implementierung, Exceptions, Reflection, Module-API und -Finder usw. Alle Beispiele können die Teilnehmer selber auf ihrem Laptop mitmachen und somit alles lokal nachvollziehen. Sourcecode und SEU/Entwicklungsumgebung mit JDK, Eclipse stellen wir (mindestens) für Windows zur Verfügung (verteilen wir als ZIP-Paket auf USB-Stick) bzw. legen wir nach Github.
2017/07/27 Java 9 General Availabilityhttp://openjdk.java.net/projects/jdk9/
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JSR 277 (2005-2016) „Java Module System“
JSR 294 (2006-2016) „Improved Modularity Support”
JSR 291 (2006-2007) „Dynamic Component Support“
JSR 376 (2014-2017) „Java Platform Module System“
Project Jigsaw für Java 9 geplant für Ende Juli 2017
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Ziele von Modularisierung und Jigsaw
Reliable ConfigurationAblösung des Classpath (fehleranfällig, wenn Klassen mehrfach enthalten sind – Reihenfolge). Neu: explizite Definition von Abhängigkeiten.
Strong EncapsulationEine Komponente kann ihr öffentliches API definieren und verhindern, dass auf Implementierungsgeheimnisse zugegriffen wird.
Scalable Java SE PlatformDie Java-Plattform selber wird modularisiert. Damit kann man individuell angepasste und „schlanke“ Plattformen bauen.
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Modules mit Dependencies, Resolution, Encapsulation, Non-Interference: In allen Phasen (Compile, Laufzeit). Exports müssen von außen überschreibbar sein.
Resource Encapsulation
Services: Binding, Selective Binding
Java Platform Modularization
Interoperabilität mit anderen Modulsystemen (OSGi explizit genannt)
Refactoring: Module aufspaltbar / zusammenlegbar, ohne Auswirkungen auf Clients
Whitebox-Tests
Schrittweise Migration, Weiterbenutzung von existierenden Tools wie Maven
Linking („optimierte Plattform bauen“)
Keine Verschlechterung der Performance
Non-Requirements: Versionierung – nur als Versionsstring in einem Modul!
Die wichtigsten Requirements aus der Spec-Dokumentation
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Modul := Menge von Java-Packages & Resources.
Wird in ein „Modular JAR“ kompiliert. Dieses liegt im neuen Module-Path.
Modul-Namen müssen eindeutig sein (. und _ sind im Namen erlaubt, - nicht)
• „read“-Abhängigkeitsbeziehungen zu einem oder mehrerenanderen Modulen
• „exports“: Welche Packages des Moduls werden exportiert?(Default: nichts!)
moda
Ein Modul wird ein „First-Class-Citizen“ in Java
modb
read
exports
pkga
pkgb
pkgbinternal
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de.my.package
...
Foo Bar
XYZBaz
protected
private<package>
public
Java 1.0 bis 8: Sichtbarkeitsmodifier von Klassen, Attributen, Methoden
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Java 1.0 bis 8: Sichtbarkeitsmodifier von Klassen, Attributen, Methoden
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Java 9: Diese Sichtbarkeitsmodifier ändern sich nicht.
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modb
Neu in Java 9: Modul-Definition mit exportierten Packages
exports
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Neu in Java 9: Readability und Accessibility
read moda
pkga
Check zu Compile-Zeit und zur Laufzeit von
1. neu: Readability „ich benötige dieses Module, will darauf zugreifen“
2. neu: Accessibility „worauf dürfen andere zugreifen?“ (unabhg. von Classloadern!)
3. Check der „alten“ Sichtbarkeitsmodifier public,protected,<package>,private
de.my.package.ximpl
de.my.package.internal
de.my.package
exports
modb
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Beispiel: Vier Module moda, modb,modc, modmain und ihr Sourcenbaum
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
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moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
Modul-Definition eines Modules liegt in Datei module-info.java
im obersten Module-Sourcenverzeichnis.
Wird kompiliert zu .class-File!
Wird mit in das JAR-File paketiert.
Beispiel: Vier Module moda, modb,modc, modmain und ihr Sourcenbaum
module-info.java
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moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
modb/module-info.java
module-info.java
module modb{// Export des Packages pkgb von modb
exports pkgb;}
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moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
modmain/module-info.javamodmain/pkgmain/Main.java
module-info.java
module modmain{// Read-Abhängigkeit von modmain zu mod// (Compiler meckert fehlende Module an!)
requires moda;}
public class Main {public static void main(String[] args)
throws Exception {
// access to pkga1pkga1.A1 mya1 = new pkga1.A1();System.out.println("A1: " + mya1.doIt());
…
Main.java
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moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
Aufgabe 1a: Erstellen des Moduldeskriptors für moda
module-info.java
module moda{//TODO Read-Abhaengigkeiten zu
den von moda benoetigten Modulen
//TODO Exports von Packages von moda}
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Lösung Aufgabe 1a: Alle Abhängigkeiten der vier Module
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
module-info.java
modmain
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module moda {// Read-Abhängigkeiten von moda zu modb und modc// (Compiler meckert fehlende Module an!)
requires modb;requires transitive modc;
// Exports von Packages von moda// (Compiler meckert fehlende Packages an!)
exports pkga1;exports pkga2 to modmain; // nur an modmain
// (Compiler meckert zyklische Abhängigkeiten // an!)// requires modmain;}
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
module-info.java
modmain
Lösung Aufgabe 1a:moda/module-info.java
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requires transitive für transitive Abhängigkeiten
module moda {requires modb;requires transitive modc;
...
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package pkga1;
import pkgb.B;import pkgc.C;
public class A1 {public String doIt() {
return "from A1, " + new B().doIt();}
public C getMyC() {return new C();
}}
moda/pkga1.A1.javamoda/
module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
A1.javamodmain
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modmain/pkgmain.Main.javamoda/
module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.javaMain.java
modmainpublic class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {
// access to pkga1 (exported from moda)pkga1.A1 mya1 = new pkga1.A1();System.out.println("A1: " + mya1.doIt());
Object myc1 = mya1.getMyC();System.out.println("from A1: getMyC()=" + myc1);
pkgc.C myc2 = mya1.getMyC();System.out.println("from A1: getMyC()=" + myc2);
// access to pkga2 (exported from moda only to modmain)pkga2.A2 mya2 = new pkga2.A2();System.out.println("A2: " + mya2.doIt());
...
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public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {...// access to pkga3 (opens from moda)// does not compile, pkga3 only via reflection// pkga3.A3 mya3 = new A3();
Class<?> myA3Class = Class.forName("pkga3.A3");Constructor<?> con = myA3Class.getDeclaredConstructor();con.setAccessible(true); // accessible because of opensObject myA3 = con.newInstance();Method m = myA3.getClass().getMethod("doIt");m.setAccessible(true);System.out.println("A3: " + m.invoke(myA3));
// does not compile, pkgainternal not exported// pkgainternal.InternalA myinternalA = // new pkgainternal.InternalA();}
modmain/pkgmain.Main.javamoda/
module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
modmain
Main.java
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Compile
Run
Compile / Run-Skripte (Bash)
$JAVA_HOME/bin/java --module-path mlib -m modmain/pkgmain.Main
$JAVA_HOME/bin/javac -d mods --module-path mlib--module-source-path src $(find src -name "*.java")
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Beispiel
Schnittstelle java.sql.Driver Implementierungin Module java.sql in JDBC-Driver
keine feste Bindung über Module-Namen wie bei Requires
Interfaces und Implementierung mit Uses/Provides in der module-info
module java.sql {…
// Definiert Schnittstelle uses java.sql.Driver;
// ... und exportiert sie auchexports java.sql;
}
module com.mysql.jdbc {requires java.sql;
…// Implementiert Schnittstelle
provides java.sql.Driverwith com.mysql.jdbc.Driver;
}
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Was ist mit Reflection? … und mit Serialisierung, Dependency-Injection, Bytecode-Enhancement, ...?
Zur Erinnerung
1. Check: Readable, über requires?
2. Check: Accessible, über exports?
3. Check von public,protected,<package>,private
Gilt alles auch bei Reflection!
Convenience bei Reflection: read-Beziehung ist immer vorhanden.
Aber Accessibility-Checks greifen auch „scharf“ bei Reflection: Klassen von nicht exportierten Packages sind nicht zugreifbar.
• Gilt für newInstance, getField, getMethod
• Gilt auch für setAccessible(true)
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opens erlaubt Zugriff nur zur Laufzeit, nicht zur Compile-Zeit
opens öffnet für „Deep Reflection“ mit setAccessible(true)
Spezialfall „open module“: alle Packages des Moduls sind „open“
opens öffnet ein Package zur Laufzeit
Zugriff … Compile-Zeit Reflection(Shallow)
Reflection(Deep)
exports pkg Erlaubt Erlaubt Nicht Erlaubt
opens pkg Nicht Erlaubt Erlaubt Erlaubt
exports pkg undopens pkg
Erlaubt Erlaubt Erlaubt
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public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {...
// Zugriff per Deep ReflectionClass<?> myA3Class = Class.forName("pkga3.A3");Constructor<?> con = myA3Class.getDeclaredConstructor();con.setAccessible(true); Object myA3 = con.newInstance();Method m = myA3.getClass().getDeclaredMethod("doIt");m.setAccessible(true);System.out.println("A3: " + m.invoke(myA3));
// Zugriff per Shallow Reflectionpkgc.C myc3 = mya1.getMyC();System.out.println("From C (with shallow reflection): "
+ myc3.callA1WithShallowReflection()); }
Aufgabe 1b: Reflection-Zugriffemodmain/pkgmain.Main.java
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
modmain
Main.java
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module moda {// Read-Abhängigkeiten von moda zu modb und modc// (Compiler meckert fehlende Module an!)
requires modb;requires transitive modc;
// Exports von Packages von moda// (Compiler meckert fehlende Packages an!)
exports pkga1;exports pkga2 to modmain; // nur an modmain
// Nur zur Laufzeit, ermöglicht Deep Reflectionopens pkga3;
}
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
module-info.java
modmain
Lösung Aufgabe 1b:moda/module-info.java
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Compile-Fehler
Laufzeit-Fehlerbeim Start
Ein „Split“ von Packages auf mehrere Module ist nicht erlaubt!
Gilt auch, wenn das Package nicht exportiert ist.
Selbst dann, wenn es keine Klassen-Duplikate in den beiden Modules gibt.
Split Package: Modules müssen disjunkte Packages haben.Ausnahme: Gilt nicht für The Unnamed Module.
src\modmainfoo\module-info.java:1: error: module modmainfoo reads package pkgfoo from both modsplitfoo1 and modsplitfoo2module modmainfoo {^1 error
Error occurred during initialization of VMjava.lang.reflect.LayerInstantiationException: Package pkgbar in both module modsplitbar1 and module modsplitbar2at java.lang.reflect.Layer.fail(java.base@9-ea/Layer.java:449)at java.lang.reflect.Layer.checkBootModulesForDuplicatePkgs(java.base@9-ea/Layer.java:407)at java.lang.reflect.Layer.defineModules(java.base@9-ea/Layer.java:357)at jdk.internal.module.ModuleBootstrap.boot(java.base@9-ea/ModuleBootstrap.java:298)at java.lang.System.initPhase2(java.base@9-ea/System.java:1925)
Gilt nur für Module in einer gemeinsamen Configuration – nur auf Module-Path OK.
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Zugriff auf Module-interne Resources möglich mit
Funktioniert weiterhin:
Resource-Encapsulation wird durchgesetzt (funktionierte lange nicht).Ein Module sollte auf Resources eines anderen Modules nicht zugreifen dürfen, das funktioniert aber noch nicht wie erwartet … ?!
Resource-Schutz und -Handling in Modules
this.class.getModule().getResourceAsStream("myapp.properties")
this.getClass().getResource ("myapp.properties")
ClassLoader.getPlatformClassLoader().getResource("myapp.properties")
that.class.getModule().getResourceAsStream("that.properties")
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Wie kann man dasstatische Modell
ändern/erweitern?
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„Du kommst hier nicht rein!“
ist nicht exportiert, nicht zugreifbar (sog. „concealed package“)!
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
AHelperImpl.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
moda/module-info.javapkga1/
A1.javapkga2/
A2.javapkga3/
A3.javapkgainternal/
InternalA.javamodb/
module-info.javapkgb/
B.javamodc/
module-info.javapkgc/
C.javamodmain/
module-info.javapkgmain/
Main.java
pkgainternal/InternalA.java
pkgainternal
Doch!
Unschön
JAR-File mit neuem module-info.classpatchen ist i.d.R. keine Alternative(geht z.B. nicht bei Checksummen)
Abhilfe
Kommandozeilenoption --add-exportsgibt Export zusätzlicher Packages an
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… wenn Exports und Reads der module-info nicht reichen
weiteres Package exportieren
Neue Read-Beziehung von->nach
Kommandozeile javac, java
weiteres (Root-)Module laden
Module mit Klassen patchen
Reflection
--add-exports
(auch in Manifest.MF möglich)
java.lang.reflect.Module.addExports()
--add-reads
java.lang.reflect.Module.addReads()
--add-modules
„Nimm-Alles“ ALL-MODULE-PATH
--patch-module
Kein Patch von module-info !
Kommandozeile javac, java
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Observable Modules
System-Module-Path
Observable Modules: „Was da ist“
java.base
Module-Path
modmain
Alle Module auf dem Module-Path, sowie die System-Module bilden das „Universum“ der Observable Modules.
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Die Configuration ist die transitive Hülle aller „reads“-Abhängigkeiten aller Root-Module der Observable Modules.
Default-Root-Module hier: modmain
Observable Modules
System-Module-Path
Configuration: „Was wirklich geladen wird“
Module-Path
modmain
java.base
java --module-path mlib -m modmain/pkgmain.Main
modmain
java.base
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Weitere Module kann man einer Configuration als Root-Module mit --add-moduleshinzufügen:
Observable Modules
System-Module-Path
Configuration: „Was wirklich geladen wird“ plus „addMods“
Module-Path
modmain
java.base
modmain
java.base
java --module-path mlib --add-modules mlib/modx.jar -m modmain/pkgmain.Main
modxmodx
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Separates Module modtest.blackbox testet äußere Schnittstelle von modfib. Braucht also keinen Zugriff auf interne Klassen.
Blackbox-Test eines Modules modfib
modfibmodtest.blackbox
read
exports
pkg blacktest
pkgfibinternal
pkgfib
java --module-path mlib\;amlib --add-modules hamcrest.core,modtest.blackbox-m junit/org.junit.runner.JUnitCore pkgblacktest.BlackBoxTest
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Whitebox-Test eines Modules modfib : 4 Varianten
Ein Whitebox-Test benötigt zum Test interne Klassen von modfib. Das Package pkgfib.internal ist aber nicht exportiert.
modfibexports
pkgfibinternal
pkgfib
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1. Separates Module modtest.whiteboxWie erhält es Zugriff auf die nicht-exportierten Klassen von modfib?
Whitebox-Test eines Modules modfib : Varianten 1a, b
Statische Abhängigkeit zu Testcode
Etwas besser. Aber: Pflege der Skripte?!
module modfib {exports pkgfib; exports pkgfibinternal to modtest.whitebox;
}
a) Mit „exports to“ der zu testenden Packages an modtest.whitebox
javac --add-exports modfib/pkgfib.internal=modtest.whitebox
java --add-exports modfib/pkgfib.internal=modtest.whitebox
b) Dynamischer Export der zu testenden Packages mit --add-exports
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2. modfib enthält auch die Testklassen.Aber wo verwaltet man diese?
Whitebox-Test eines Modules modfib : Varianten 2a, 2b
Testcode wird ebenfalls paketiert und deployed
a) Testklassen direkt bei modfib ablegen.Testklassen können so alle zu testenden Klassen aus modfib sehen.
b) Testklassen getrennt ablegen.Zu Compile-Zeit und zur Test-Laufzeit dem Module modfib hinzufügen („Patchen“)
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Whitebox-Test Variante 2b: modfib mit Testklassen patchen
Testklassen erst beim Compile dem Module modfib hinzufügen
modfib
pkgfibinternal
pkgfib pkgfib
…Test
javac -Xmodule:… --add-reads …-d patches/modfib ... src/modtest.whitebox/pkgfib/WhiteBoxTest.java
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modfib
pkgfibinternal
pkgfib pkgfib
…Test
Testklassen erst beim Test-Start dem Module modfib hinzufügen
Whitebox-Test Variante 2b: modfib mit Testklassen patchen
java --patch-module …--add-reads …...-m junit/org.junit.runner.JUnitCore pkgfib.WhiteBoxTest
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Ziel der Übung ist das Verstehen der Mechanismen zur Strukturierung von Tests. Die Güte der Testfälle und Testabdeckung ist heute mal nebensächlich!
a) Blackboxtests in einem eigenen Modul zum Test der öffentlichen Schnittstelle zu testenden Fibonacci-Modul modfib
b) Whiteboxtests zum Test des Implementierungs-geheimnis der Fibonacci-Zahlen
Die Whiteboxtests werden zur Compile- und Laufzeit in modfib hineingepatcht.
Aufgabe 2: Erstellen von Blackbox- und Whiteboxtests
modfib/module-info.javapkfib/
…pkgfib.internal/
…
modtest.blackbox/module-info.javapkgblacktest/
BlackBoxTest.java
modtest.whitebox/pkgfib/
WhiteBoxTest.java
modfib/
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Lösung Aufgabe 2a: Blackbox-Tests
module modtest.blackbox {
requires modfib;requires junit;
exports pkgblacktest;}
java --module-path mlib\;amlib --add-modules hamcrest.core,modtest.blackbox-m junit/org.junit.runner.JUnitCore pkgblacktest.BlackBoxTest
Modul-info von modtest.blackbox
Skript zum Ausführen der Blackboxtests
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 59
Lösung Aufgabe 2b: Whitebox-Tests
java --patch-module modfib=patches/modfib --module-path mlib\;amlib --add-reads modfib=junit --add-modules ALL-MODULE-PATH-m junit/org.junit.runner.JUnitCore pkgfib.WhiteBoxTest
Skript zum Ausführen der Whiteboxtests
javac -d patches/modfib -Xmodule:modfib --add-reads modfib=junit --add-modules junit --module-path amlib\;mlib src/modtest.whitebox/pkgfib/WhiteBoxTest.java
Skript zum Kompilieren der Whiteboxtests
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Lösung Aufgabe 2c: Optionen in @<file> auslagern
--patch-module modfib=patches/modfib --module-path mlib\;amlib --add-reads modfib=junit--add-modules ALL-MODULE-PATH -m junit/org.junit.runner.JUnitCore pkgfib.WhiteBoxTest
Inhalt der Datei run-whiteboxtest-options
java @run-whiteboxtest-options
Optionen in Datei auslagern (Beispiel: Skript zum Ausführen der Whiteboxtests)
Optionen auf CLI und in Datei können gemischt werden (jedoch Reihen-folge beachten!)
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 62
Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit. Auch bei Ableitung.
Funktioniert:
• Oberklasse Data ist sichtbar nach außen,weil Package pkga exportiert.
• Ihre Methoden sind von außerhalb aufrufbar.
• Unterklasse InternalData ist nicht sichtbar nach außen.
• Ihre Methoden sind von außerhalb nicht aufrufbar.
exports
pkgainternal
pkgaData
moda
Internal
Data
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Funktioniert auch umgekehrt:
• Oberklasse ist nicht sichtbar nach außen
• Unterklasse ist sichtbar nach außen
pkgaData
moda
exports
pkgainternal
Internal
Data
Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit. Auch bei Ableitung.
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 64
pkgainternal
pkga
moda
Fact
ory
Internal
Data
Data
exports
Funktioniert: Factory gibt Instanzen der Unterklasse InternalData zurück.
Instanzen behalten natürlich ihren Typ.
Es werden Methoden der Unterklasse aufgerufen, z.B. InternalData.toString()
public class Factory {public Data createData() {
return new Data(); }
public Data createInternalData1() {return new InternalData();
}…
Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit. Auch bei Ableitung.
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 65
Gilt auch bei Ableitung
Was passiert, wenn eine Methodensignatur eine nicht exportierte Klasse zurückgibt
pkgainternal
pkga
moda
Fact
ory
public class Factory {public Data createData() {
return new Data(); }
public Data createInternalData1() {return new InternalData();
}
// return type wird nicht exportiert!public InternalData createInternalData2() {
return new InternalData();}
}
Factory kompiliert.
Code in anderem Module kompiliert nicht bei Aufruf:
Internal
Data
Data
exports
Factory.createInternalData2()
Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit. Auch bei Ableitung.
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Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit. Auch bei Interfaces.
exports
pkgfib.internal
pkgfibFibon
acci
modfib
Fibonacci
Impl
Funktioniert: FibonacciFactory gibt Instanzen der Implementierung FibonacciImpl zurück.
Instanzen behalten natürlich ihren Typ.
public class FibonacciFactory {public Fibonacci createFibonacciCalculator() {
return new FibonacciImpl();}…
Fib.Fact
ory
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Interne Exceptions (deren Package nicht exportiert ist)MyInternalExceptionMyInternalRuntimeException
können nach außerhalb des Modules geworfen werden.
Typ bleibt auch hier erhalten.
Alles funktioniert „ganz normal“, nur eben kein catch auf den internen Exception-Typ.
catch auf Oberklassen wie Exception, RuntimeExceptionproblemlos möglich.
Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit.Gilt auch bei Exception-Handling.
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Eine Implementierung eines Interfaces muss nicht exportiert sein, um benutzt werden zu können.
Beispiel Callback-Interface:
exports
pkgsst
ICall
back
Call
eepkg
internalCall
back
Impl
read
Letztlich geht‘s immer um Typen-Sichtbarkeit.Gilt auch bei Implementierung eines Interfaces.
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Module-Path
Ein „echtes“ Module: Explicit Module
Explicit Module
in einem JAR
liegt auf dem Module-Path
enthält module-info
Open Module ist Spezialfall eines Explicit Modules
modb
java.base
modmain
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Ein JAR in ein Module umwandeln: Automatic Module
Module-Path
modb
java.base
Automatic Module
JAR auf den Module-Path legenmodmain
junit
Automatisch: „reads“ auf alle Module, „exports“ aller Packages (incl. „opens“)
Ein Explicit Module muss ein Automatic Module requiren.
Automatischer Name: - . junit-4.12.jar junit
Named Modules := Explicit Modules + Automatic Modules
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Der alte Classpath: The Unnamed Module
The Unnamed Module
Alle JARs auf dem Classpathsind ein einziges Module
Module-Path
modmain
modb
The Unnamed Module
java.base
Exports aller Packages
Readable durch alle(!) Automatic Modules, aber nicht durch Explicit Modules
„reads“ auf alle Modules
junit
b.jar
hibernate.jar
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Wie Module-Path und The Unnamed Module interagieren
Module-Path
modb
modmain
java.base
junit
1 The Unnamed Module
b.jar
Suchreihenfolge
Module-Path
The Unnamed Module
Vorsicht bei gleichzeitiger Verwendung von Module-Path und The Unnamed Module!
2
hibernate.jar
1
2
pkgb.B
pkgb.B
Klasse pkgb.B wird in modbgefunden! Keine Fehler-meldung wie bei Split Package!
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Schritt 0: Anwendung unverändert mit Java 9 benutzen
Die Java-Plattform-Module auf dem System-Module-Path
Module-Path The Unnamed Module
java.base
java.sql
main.jar
b.jar c.jar
hibernate.jar
Die Anwendung liegt auf dem Classpath (im Unnamed Module).
Keine Anpassungen notwendig, jedoch ohne Named Modules.
ABER: Wenige inkompatible Änderungen in Java 9, z.B. kein Boot-Classpath
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Schritt 1: „Unabhängiges“ JAR in Named Module migrieren
c.jar hängt von nichts ab.
c kann einfach in ein Named Module migriert werden.
Compile- und Runtime-Option --add-modules notwendig!
The Unnamed Module
main.jar
b.jar
hibernate.jar
Module-Path
java.base
java.sql
c.jar
c
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Schritt 2: JAR in Automatic Module migrieren
b.jar hängt von hibernate.jar ab. Wird als Automatic Module migriert, damit hibernate.jar readable ist.
Ein JAR kann nur (unverändert) migriert werden, wenn es keine Package-Überschneidungen mit anderen Modulen gibt (sonst Split-Package)!
Module-Path
java.base
java.sql
b c
The Unnamed Module
main.jar
hibernate.jar
b.jar
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Schritt 3: Third-Party-Lib in Automatic Module migrieren
hibernate wird in ein Automatic Module migriert.
Um hibernate auch noch in ein Explicit Module zu migrieren, müsste eine module-info erstellt werden. Machbar, aber: Aufwändig, benötigt Sourcen & Build, erstellt Fork plus Abhängigkeiten
Module-Path
java.base
java.sql
cb
hibernate
The Unnamed Module
main.jar
hibernate.jar
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Schritt 4: Automatic Module in Explicit Module migrieren
b kann nun in ein Explicit Module migriert werden, weil hibernate nun ebenfalls im Module-Path liegt.
Module-Path
java.base
java.sql
cb
hibernate
b
The Unnamed Module
main.jar
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Schritt 5: Den Rest migrieren
Module-Path
java.base
java.sql
c
junit
bmain
Module-Path
java.base
java.sql
c
hibernate
b
mainmain
The Unnamed Module
main.jar
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Auslesen der Module-Informationen aus JAR, aus module-info.class
Oder
Auslesen der Module-Informationen aus JMOD-Datei
Auslesen der Module-Informationen einer module-info.class - Datei
Module-Informationen auslesen
jar --file mlib/modmain.jar --print-module-descriptor
jdeps --module-path mlib mlib/modmain.jar
jmod describe java.base.jmod
javap -verbose module-info.class
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Module-Info aus einem „normalen JAR“ generierenz.B. für JAR-File junit-4.12.jar (und abhängiger JARs)
jdeps --generate-module-info ./gensrc amlib/*.jar
module junit { // Module-Name "junit" automatisch aus junit-4.12.jarrequires transitive hamcrest.core;requires java.management;
exports junit.extensions; // es werden *alle* Packages exportiertexports junit.framework;exports junit.runner;exports junit.textui;exports org.junit;exports org.junit.experimental;
... exports org.junit.runners.model;exports org.junit.runners.parameterized;exports org.junit.validator;
}
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 84
java.lang.module
ModuleFinder
ModuleDescriptor
ModuleDescriptor.Requires
ModuleDescriptor.Exports
ModuleReference
Configuration
ModuleLayer
Zugriff auf das Modulsystem über neue APIs
Ein/alle Module finden („Observable Modules”)
Modulbeschreibung mit Name, Version, …
... mit allen Requires
... mit allen Exports
Laufzeit-Referenz auf ein Modul
„Was geladen wird“
java.lang.module.…
java.lang.reflect.…
Reflection-Support
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 86
Ziel dieser Übung ist, den Umgang mit den neuen und erweiterten Plattform-Tools für die Arbeit mit Modulen zu erlernen, sowie die neue Modul-API kennenzulernen.
a) Nutzung der Plattform-Tools jmod und jdeps
b) Nutzung der API von java.lang.module zur Ausgabe von Module-Informationen
Aufgabe 3: jmod, jdeps und neue API
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 88
java.activation@9-ea java.annotations.common@9-ea java.base@9-ea java.compact1@9-ea java.compact2@9-ea java.compact3@9-ea java.compiler@9-ea java.corba@9-ea java.datatransfer@9-ea java.desktop@9-ea java.httpclient@9-ea java.instrument@9-ea java.jnlp@9-ea java.logging@9-ea java.management@9-ea java.naming@9-ea java.prefs@9-ea java.rmi@9-ea java.scripting@9-ea java.se@9-ea java.se.ee@9-ea java.security.jgss@9-ea java.security.sasl@9-ea java.smartcardio@9-ea java.sql@9-ea java.sql.rowset@9-ea java.transaction@9-ea java.xml@9-ea java.xml.bind@9-ea java.xml.crypto@9-ea java.xml.ws@9-ea
Liste der 31 Java-System-Module (mit Präfix „java.“)
$JAVA_HOME/jmod/java.*
im Build 9-ea+b148-x64_20161213_build5846
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Module java.desktop@9-earequires java.base [MANDATED]requires java.datatransfer [TRANSITIVE]requires java.prefsrequires java.xml [TRANSITIVE]
exports java.appletexports java.awt....exports java.beans....exports javax.accessibilityexports javax.imageio....exports javax.print....exports javax.sound....exports javax.swing....
exports com.sun.awt to [jdk.desktop]exports com.sun.media.sound to [jdk.javaws, jdk.plugin]exports java.awt.dnd.peer to [javafx.swing]exports java.awt.peer to [jdk.plugin]exports sun.applet to [jdk.plugin]exports sun.applet.resources to [jdk.plugin]exports sun.awt to [javafx.swing, jdk.deploy, jdk.desktop, jdk.accessibility, jdk.plugin, jdk.javaws]exports sun.awt.dnd to [javafx.swing]exports sun.awt.image to [javafx.swing, jdk.plugin, jdk.javaws]exports sun.awt.windows to [jdk.plugin]exports sun.java2d to [javafx.swing]exports sun.swing to [javafx.swing, jdk.plugin]
java.desktop
4 requires
50 exports
12 exports-to an andere System-Module
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Module java.base@9-eaexports java.ioexports java.lang....exports java.mathexports java.net....exports java.nio....exports java.security....exports java.text....exports java.time....exports java.util....exports javax.crypto....exports javax.net....exports javax.net.sslexports javax.security....
exports com.sun.net.ssl.internal.ssl to [jdk.deploy]exports com.sun.security.ntlm to [java.security.sasl]exports jdk.internal to [jdk.jfr]exports jdk.internal.jimage to [jdk.jlink]exports jdk.internal.jimage.decompressor to [jdk.jlink]exports jdk.internal.jmod to [jdk.jlink, jdk.compiler]exports jdk.internal.loader to [java.logging, java.instrument, jdk.jartool, jdk.jlink]exports jdk.internal.logger to [java.logging]exports jdk.internal.math to [java.desktop]exports jdk.internal.misc to [jdk.charsets, jdk.jshell, java.naming, jdk.unsupported, java.sql, java.rmi, jdk.jlink, jdk.plugin, jdk.deploy, javafx.graphics, jdk.compiler, java.xml, jdk.javaws, jdk.scripting.nashorn, jdk.jartool, java.logging, java.security.jgss, jdk.vm.ci, jdk.net, java.management, jdk.scripting.nashorn.shell, java.corba, java.desktop, jdk.jdeps, jdk.jfr]exports jdk.internal.module to [jdk.jlink, java.instrument, jdk.jartool, java.management, jdk.jfr]exports jdk.internal.org.objectweb.asm to [jdk.jfr, jdk.jartool, jdk.jlink, jdk.scripting.nashorn, jdk.vm.ci, java.instrument]exports jdk.internal.org.objectweb.asm.commons to [jdk.jfr, jdk.scripting.nashorn, java.instrument]...exports sun.util.logging to [javafx.base, javafx.fxml, java.desktop, javafx.controls, java.logging, java.prefs, javafx.graphics, javafx.swing]exports sun.util.resources to [jdk.localedata]
java.base
0 requires
51 exports
65 exports-to an andere System-Module
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 91
Lösung Aufgabe 3b: API: Module finden
// search all modules in module pathModuleFinder.of(Paths.get(System.getProperty("jdk.module.path")))
.findAll()
.stream()
.forEach(ref -> { System.out.println(ref.descriptor().name());
});
// search all system modulesModuleFinder.ofSystem()
.findAll()
.stream()
.forEach(ref -> { System.out.println(ref.descriptor().name());
});
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 92
Lösung Aufgabe 3b: API: Module finden, Infos ausgeben
… .map(ref -> ref.descriptor()).forEach(mod -> {
// print the module name and version and is-automatic?System.out.println( "Module " + mod.toNameAndVersion() );
// print the module's requiresmod.requires().stream().sorted()
.forEach((Requires req) -> { System.out.println( " requires " + req.name()); });
// print the module's exports (and targets of exports-to)mod.exports().stream()
.sorted(Comparator.comparing(Exports::source))
.forEach((Exports exp) -> { System.out.println( " exports " + exp.source()
+ " to " + exp.targets().toString()); });});
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 94
Modul-Gruppierung zur Laufzeit: Alle Module sind in einem Layer
Layer
• haben leider keinen Namen
• haben jeweils eine eigene Configuration.
• benötigen mindestens je einen Classloader (pro Layer / pro Module).
Mindestens ein Layer zur Laufzeit
Layer bilden eine Hierarchie (sind aber kein Baum – mehrere Parents möglich!)
Eine Jigsaw-Anwendung besteht zur Laufzeit aus Layern
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 96
Alle Module von Aufgabe 1 – zur Laufzeit im Boot-Layer
BootLayer
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 97
Info zu „meinem Layer“ via java.lang.reflect.Layer
import java.lang.reflect.Layer;
Layer myLayer = this.getClass().getModule().getLayer();
System.out.println(myLayer.toString());
System.out.println(myLayer.equals(Layer.boot()));
List<Layer> parents = myLayer.parents();
if ( parents.isEmpty()
|| (parents.size()==1 && parents.contains(Layer.empty()))) {
System.out.println("no parents, this is the boot layer");
}
else {
for (Layer parentLayer: parents)
System.out.println(parentLayer.toString());
}
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 98
Beispiel – Variante 1 – Alle Module im Boot-Layer
BootLayer
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 99
Layer erzeugen mit java.lang.reflect.Layer
public Layer createLayer(Layer parent, String modulePath,
List<String> modulesNames)
{
// get new Configuration from parent’s Configuration,
// from ModuleFinder results and from the list of module names
Configuration conf = parent.configuration()
.resolveRequires(ModuleFinder.of(),
ModuleFinder.of(Paths.get(modulePath)),
modulesNames);
// create and return new Layer, here with new Classloader for all
// modules (which delegate to the System-Classloader)
return parent.defineModulesWithOneLoader(conf,
ClassLoader.getSystemClassLoader());
}
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 100
Beispiel – Variante 2 – Module aufgeteilt auf Layer-HierarchiePseudo-Parentempty-Layer
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 101
Beispiel – Variante 2 – Module aufgeteilt auf Layer-HierarchiePseudo-Parentempty-Layer
Layerübergreifende Aufrufe von „oben nach unten“ und umgekehrt
via Reflection
Split-Package mit mehreren (Geschwister-)
Layern?Kein Problem, solange
nur getrennte CLs verwendet werden
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 103
„DepVis“: Tool zur Visualisierung eines Modul-Graphen
Ideen: req-transitive (n-transitiv), Filter auf einzelne Beziehungen,
Uses/Provides, Packages, Hashes, Open, nur Module der Configuration,
mehr Konfiguration mit Farben & Co …
https://github.com/accso/java9-jigsaw-depvis
Basiert auf GraphViz http://www.graphviz.org/mit Java-API https://github.com/kohsuke/graphviz-api
DepVis kann visualisieren:
… Module im Module-Path
… Module im System
… mit Black- & Whitelisting
… Explicit Modules und Automatic Modules
… requires, requires-transitive (1-transitiv), requires-mandated, exports-to
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 105
Auf Github: https://github.com/accso/java9-jigsaw-examples/
Java mit Jigsaw Build jdk1.9.0_ea-b156-x64_20170214_build6091
Eclipse 4.7 Oxygen (M5) plus Java9-Support (BETA)
• Konvention: 1 Eclipse-Projekt == 1 Module
• Module-Namen: mod*, Package-Namen: pkg* (interne *internal)
• Module-Abhängigkeiten über Projekt-Abhängigkeiten in Eclipse nachmodelliert
• Launch-Files starten die JAR-Files im Module-Path
• Jedes Beispiel in einem eigenen Workspace *)
Compile- und Run-Skripte für die Bash (auch für Windows, z.B. mit Babun)
Unsere Beispiele
*) Ein Workspace kann nicht 2 Projekte gleichen Namens enthalten.
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 106
Eclipse 4.6 und 4.7M3,4,5 plus Java9-Plugin (BETA):
• Eclipse startet mit Java 9
• module-info: Das meiste wird erkannt, auch Sichtbarkeiten.Code-Completion für requires-Module, exports-Packages
• Es fehlt: Launch-Einstellungen für Module-Path, Automatic Modules, ....
Maven, Gradle, Netbeans, … bieten Unterstützung für Java 9
Mühsame Pflege wird hoffentlich durch IDEs und Build-Tools erledigt:
• requires-Pflege Maven-POM Eclipse-.classpath
• exports -Pflege Package-Konventionen wie „…internal“ (?)
• Alle Kommandozeilenoptionen für javac und java
Wie steht‘s um die Standard-Tools?
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 107
Java-Launcher mit einigen nützlichen Optionen:
Debugger kann Module-Informationen ausgeben, über Class.getModule()
Stacktraces geben Module-Informationen aus:
Debugging
pkgb.MyException: MyException's messageat pkgb.B.doItThrowException(modb/B.java:13)at pkgmain.Main.main(modmain/Main.java:18)
java --list-modules ...
java -Xdiag:resolver ...
java -Xlog:modules=debug|trace ...
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Tools mit Java 9: Quality Outreach Programm des OpenJDKhttps://wiki.openjdk.java.net/display/quality/Quality+Outreach
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… und viele weitere Themen in Java 9 (zu wenig Zeit ;-)
Module und JavaDoc
Module und Annotations
Modifier von Requires , Exports Mandated, Synthetic, Transitive, …
ClassLoader hat sich im Grundprinzip nicht geändert
-Xbootclasspath fällt weg
Upgradeable Modules i.W. der Ersatz für Extension-Mechanismus
Nutzung von jlink für Linking von optimierten Runtime-Images
JEP238 für Multi-Release-JAR-Files JAR-File mit Java-Release-spezifischen Versionen
JMOD-Format und -Dateien i.W. JARs mit Native-Code usw.
Neuer Versionsstring in Java9 u.a. fällt Präfix „1.“ endlich weg
Instrumentierung geht nicht mehr für sehr früh geladenen Code
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 111
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/
https://jdk9.java.net/jigsaw/
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/spec/reqs/
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/spec/issues/
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/spec/sotms/
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/quick-start
https://www.jcp.org/en/jsr/detail?id=376
http://openjdk.java.net/jeps/<NR>
Zum NachlesenHomepage Project Jigsaw
Build
Specification
Diskussionsseite
State of the Module System
Quickstart Guide
JSR376
JEPs
200 „The modular JDK“
220 „Modular Runtime Images“
260 „Encapsulate Most Internal APIs“
Mailinglisten
jigsaw-dev, jdk9-dev, jpms-spec-comments, jpms-spec-experts, jpms-spec-observers
261 „Module System“
275 „Modular Java App. Packaging“
282 „jlink: The Java Linker“
http://mail.openjdk.java.net/mailman/listinfo
Copyright © Accso – Accelerated Solutions GmbH 112
160 to go! Roadmap bis Java 9
Early Draft Review 9/2016
Public Review 11/2016
Proposed Final Draft 1/2017
Final Release 3/2017
Roadmap bis Java 9http://openjdk.java.net/projects/jdk9/
2016/05/26 Feature Complete
2016/12/22 Feature Ext. Complete
2017/01/05 Rampdown Start
2017/02/09 All Tests Run
2017/02/16 Zero Bug Bounce
2017/03/16 Rampdown Phase 2
2017/07/06 Final Release Candidate
2017/07/27 General Availability
Roadmap für den JSR 376 (aus der Mailingliste)
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Jigsaw ist noch nicht final, Diskussionen u.a. noch zu …
Exporte nur zur Laufzeit, v.a. für Reflection (dynamic->Weak->Open)?
Module-Abhängigkeiten nur zur Compile-Zeit („requires static“)?
Laufzeit-Beziehungen lazy auflösen?
Annotations für Module
Deprecation für Module
> 1 Module in 1 JAR (so wie Fat-JARs), dazu Multi-Release-JARs?
Automatic Modules
Teilweise sehr fundamentale Kritik auf den Mailinglisten:
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Drastische Semantikänderung: public != accessible Erster Accessibility-Level ist nun das „Package“. (Warum eigentlich?)
Abhängigkeitsmodell ist sehr statisch über Namen. Kein Alias für ein Module möglich (außer --patch-module)
Warum keine Scopes wie „Test“ und „Runtime“ (vgl. Maven)?
Zugriffsschutz ist sehr restriktiv. Opt-in oder Opt-out?
Leider keine Unterstützung von Exports-Package-Wildcards!
Ein Module hat keine (echten) Versionen - nur informell
module-info wird zu .class-File kompiliert. Ist aber doch gar keine Klasse. Warum nicht MANIFEST.MF? Oder wenigstens Human-Readable-Format?
Modules sind nicht gruppierbar. Keine Hierarchie möglich (vgl. parent.pom)
Kritik …
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Aggregator-Module über requires transitive
Der richtige Schritt zur echter Komponentenorientierung!
Jigsaw und Java 9 sind sehr stabil. Allerdings ändern sich immer noch Implementierungen (und auch Konzepte, gerade zu Reflection)
Migration ist gut machbar, aber wird mühsam!
• Module-Kategorien: „wo kommt was her?“ ist nicht trivial!
• MP & CP: Bekommen wir das jemals richtig aussortiert?
… und Lob!
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