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使用 Java 模块系统 (JPMS) 保护内部类：教程与实践

霞舞

发布： 2025-07-10 18:50:14

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使用 java 模块系统 (jpms) 保护内部类：教程与实践

本文旨在阐述如何利用 Java 模块系统（JPMS）实现库的内部类封装，防止外部用户直接访问。文章将深入探讨 JPMS 的核心概念，如可靠配置和强封装，以及模块路径与类路径的区别。同时，提供一些实用的替代方案，帮助开发者在不强制模块化的情况下，有效管理 API 的可见性，并引导用户遵循最佳实践。

Java 模块系统 (JPMS) 引入了强大的模块化机制，旨在解决传统类路径带来的诸多问题，其中之一便是对内部 API 的封装。通过 JPMS，我们可以明确指定哪些包需要对外暴露，从而限制外部对内部类的访问，提高代码的安全性和可维护性。

JPMS 的核心概念

JPMS 的两个核心能力是：

可靠配置 (Reliable Configuration)：替代了脆弱且容易出错的类路径机制，允许程序组件声明彼此之间的显式依赖关系。
强封装 (Strong Encapsulation)：允许组件声明哪些公共类型可以被其他组件访问，哪些不可以。

强封装正是我们实现内部类保护的关键。通过在 module-info.java 文件中使用 exports 语句，我们可以精确控制哪些包对外可见。

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模块路径与类路径

为了保持向后兼容性，Java 区分了模块路径 (module path) 和类路径 (class path)。模块路径会强制执行封装规则，而类路径则允许访问所有公共类，即使它们位于未导出的包中。

如果库的使用者没有使用模块系统，那么导入的类最终会出现在类路径上，他们可以像以前一样做任何事情，包括访问他们想要的任何包，甚至通过 (滥用) 反射来绕过像 private 这样的访问修饰符 (这只需要一个 JVM 参数来启用)。许多大型 Java 库仍然依赖反射来完成它们的工作 (例如，JNA, Spring Boot, Jackson)。

实践示例

假设我们有一个名为 some.library 的库，其中包含 some.library.api 包下的公共 API 类和 some.library.internal 包下的内部类。

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module-info.java 文件内容如下：

module some.library {
    exports some.library.api;
    requires etc1; // 依赖的其他模块
}

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在这个例子中，我们只导出了 some.library.api 包。这意味着，如果另一个模块使用了 some.library 模块，它只能访问 some.library.api 包中的公共类。some.library.internal 包中的类将被严格封装，无法直接访问。

绕过封装的可能性与替代方案

尽管 JPMS 提供了强大的封装机制，但在某些情况下，仍然可能绕过这些限制，例如使用反射。因此，除了使用 JPMS 之外，我们还可以采取一些其他措施来进一步保护内部类：

明确的包命名约定：使用带有明确指示其用法的包名（例如 *.internal），如示例中所示。
注解标记：使用注解（例如 @foobar.api 和 @foobar.internal）来清晰地告知用户哪些类应该使用，哪些不应该使用。
语义化版本控制：对于 API 类，遵循语义化版本控制 (SemVer)，但对于内部类 API，则不强制要求，甚至警告用户内部类 API 可能会频繁更改，从而阻止用户依赖它们。