14장: 자바 모듈 시스템

모듈의 필요성과 사용 방법을 알아본다.

모듈의 필요성

관심사 분리

SoC(Separation of concerns)로 줄여 말하며, 컴퓨터 프로그램을 고유의 기능으로 나누는 동작을 권장하는 원칙
각각의 기능에 따라 코드 그룹을 분리할 수 있다.
자바 9 모듈은 클래스가 어떤 다른 클래스를 볼 수 있는지 컴파일 타임에 제어할 수 있다.
개별 기능을 따로 작업할 수 있으므로 협업에 용이하고, 재사용에 용이하고, 전체 시스템의 유지 보수에 좋다.

정보 은닉

세부 구현을 숨기도록 장려하는 원칙
프로그램의 어떤 부분을 바꿨을 때 다른 부분에 영향을 미칠 가능성을 줄여 코드를 관리하고 보호할 수 있다.
private 등의 접근 제한자를 적절하게 사용했는지를 기준으로 캡슐화를 확인할 수 있지만, 클래스와 패키지가 의도된 대로 공개되었는지 컴파일러로 확인할 수 없다.
기존에는 클래스 수준의 접근 제한자, 캡슐화만 지원하고 패키지, JAR 수준에서는 캡슐화를 거의 지원하지 않는다.

클래스 경로

클래스 경로에는 같은 클래스를 구분하는 버전 개념이 없어 클래스 경로에 버전이 다른 같은 라이브러리가 존재하면 어떤 일이 일어날지 예측할 수 없다.
클래스 경로는 명시적인 의존성을 지원하지 않아 어떤 JAR가 다른 JAR에 포함된 클래스 집합을 사용할 것을 명시적으로 정의할 수 없다.
자바 9 이전에는 자바, JVM에서 명시적인 의존성 정의를 지원하지 않아 컴파일 타임에 클래스 경로 에러를 잡기 어려웠다.
Maven이나 Gradle 같은 빌드 도구가 이런 문제를 해결하는데에 도움을 준다.

거대한 JDK

자바 개발 키트(JDK)는 자바 프로그램을 만들고 실행하는데 도움을 주는 도구의 집합이다.
JDK 의 많은 내부 API 는 공개되지 않아야 하는데 자바 언어의 낮은 캡슐화 지원으로 인해 외부에 공개되었다.
예를 들어 sun.misc.Unsafe 클래스는 JDK 내부용으로 만든 클래스이지만 Spring, Netty, Mockito에서 사용되어 하위 호환성을 깨지 않고는 API를 바꾸기 어려운 상황이 되었다.

자바의 모듈

자바 8에서는 모듈이라는 새로운 자바 프로그램 구조 단위를 제공한다.
모듈을 정의하기 위해서는 module 키워드에 이름과 바디를 추가해야 한다.
모듈 디스크립터는 패키지와 같은 위치에 존재하는 module-info.java 라는 파일에 저장되며, 여러 패키지를 서술하고 캡슐화할 수 있긴 하지만 일반적으로 한 개 패키지만 노출시킨다.
Maven, Gradle을 사용하는 경우 IDE가 모듈의 많은 세부사항을 처리하여 사용자에게는 잘 드러나지 않는다.
모듈 디스크립터는 아래와 같은 구조로 구성되어 모듈의 의존성과 어떤 기능을 외부로 노출할 지 정의할 수 있다.

exports 구문

모듈 시스템은 화이트 리스트 기법으로 캡슐화를 제공하므로, 다른 모듈에서 사용할 수 있는 기능을 명시해야 한다.
아래는 readers라는 패키지에 module-info.java 를 작성하고, 해당 패키지 하위에 존재하는 특정 패키지를 export하여 다른 모듈에서 사용할 수 있도록 한다.

패키지 구조는 expenses.readers.com.example.request.readers.file 과 같이 구성된 경우를 가정한다.

module expenses.readers {
    exports com.example.request.readers;
    exports com.example.request.readers.file;
    exports com.example.request.readers.http;
}

exports to 구문을 이용해 사용자에게 공개할 기능을 제한할 수 있다.

module com.iteratrlearning.ui {
    // widgets 접근 권한을 가진 사용자의 권한을 widgetuser 로 제한 
    exports com.iteratrlearning.ui.widgets to
      com.iteratrlearning.ui.widgetuser;
}

requires 구문

해당 모듈이 의존할 모듈을 지정한다.
모든 모듈은 java.base라는 플랫폼 모듈에 의존하는데, 이는 net, io, util 등의 자바 메인 패키지를 포함한다. 다만 이는 명시적으로 정의할 필요는 없다.

module expenses.readers {
    requires java.base;
    
    exports com.example.expenses.readers;
    exports com.example.expenses.readers.file;
    exports com.example.expenses.readers.http;  
}

transitive 키워드를 함께 사용하여 다른 모듈이 제공하는 공개 형식을 한 모듈에서 사용할 수 있다고 지정할 수 있다.

module com.iteratrlearning.ui {
    requires transitive com.iteratrlearning.core;
    
    exports com.iteratrlearning.ui.panels;
    exports com.iteratrlearning.ui.widgets;
}

module com.iteratrlearning.application {
    // com.iteratrlearning.core 에도 접근 가능
    requires com.iteratrlearning.ui;
}

open 구문

open 한정자를 사용해 모든 패키지를 다른 모듈에 reflective한 접근을 허용할 수 있다. 자바 9 에서는 리플렉션으로 객체의 비공개 상태를 확인할 수 없기 때문에 해당 기능이 필요하면 open 구문을 명시하고 사용해야 한다.
opens 구문을 사용해 필요한 개별 패키지만 개방할 수 있다. (to 키워드로 특정 모듈만 지정 가능)

open module com.iteratrlearning.ui {
}

module com.iteratrlearning.ui {
    opens com.iteratrlearning.ui.panels
}

uses / provides 구문

provides 구문을 사용해 서비스 제공자를 지정할 수 있다.
uses 구문을 사용해 서비스 소비자를 지정할 수 있다.

모듈명

모듈 이름은 패키지명처럼 인터넷 인터넷 도메인명을 역순으로 지정하도록 권고한다.
모듈명은 노출된 주요 API 패키지와 이름이 같아야 한다.

컴파일과 패키징

모듈은 독립적으로 컴파일 되기 때문에 자체적으로 각각이 한 개의 프로젝트이다.
Maven을 사용할 겨웅 전체 프로젝트 빌드를 위해 모든 모듈의 부모 모듈(전역 모듈)에 pom.xml 을 추가하고, 각 모듈마다도 pom.xml을 추가해주어야 한다.
전역 모듈에는 아래와 같이 하위 모듈을 참조한다.

<modules>
    <module>expenses.application</module>
    <module>expenses.readers</module>
</modules>

각 모듈에는 부모 모듈을 추가한다.

    <parent>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>expenses</artifactId>
        <version>1.0</version>
    </parent>

다른 모듈을 참조하고자 하면 아래와 같이 의존성을 추가하면 된다.

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.example</groupId>
            <artifactId>expenses.readers</artifactId>
            <version>1.0</version>
        </dependency>
    </dependencies>

mvn clean package 명령으로 모듈을 각각의 jar 로 생성할 수 있으며, 두 jar 을 모듈 경로에 포함해 모듈 애플리케이션을 실행한다.

java --module-path \
./expenses.application/target/expenses.application-1.0.jar:\
./expenses.readers/target/expenses.readers-1.0.jar \
  --module expenses.application/com.example.expenses.application.ExpensesApplication

자동 모듈

자바는 JAR 를 자동 모듈이라는 형태로 적절하게 변환한다. 모듈 경로 상에 있으나 module-info.java 파일을 가지지 않은 모든 JAR는 자동 모듈이 된다.

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