【Java】モジュールシステムの概要と実装例

2021年7月23日

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概要

Javaのモジュールシステムについて、概念的なイメージと実際のコード例で理解を深めるための記事です。
読者はJava Silverの資格勉強中の方やJava入門者を想定しています。

内容は以下のようになっています。
・基本的なモジュール参照
・推移的なモジュール参照
・限定的なモジュール参照

環境
・Eclipse
・Java11

モジュールシステム概要

Java9から導入された仕組みです。
これによりパッケージ単位で公開／非公開を設定できるようになりました。

Java8以前まではパッケージ単位で設定できなかったので、publicなクラスにしてしまうとどのパッケージからでもアクセスできてしまうという課題がありました。
モジュールシステムが導入されたことで、特定のパッケージからのみアクセス可能にすることもできるようになり、パッケージ単位での情報隠蔽が実現されました。

全体像

本記事で解説するパッケージ構成の全体像です。

後続で個々のケースについて詳解していきますので、ここではまず4つのモジュールがあること、またそれぞれがどのモジュールを参照しようとしているかについてイメージを持っていてください。

基本的なモジュール参照

基本的なモジュール参照のケースです。
ここではmoduleAがexpパッケージを公開し、selfがmoduleAを参照しています。

moduleAの構成

module-info.java

Java

module moduleA { exports exp; }

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module moduleA {
exports exp;
}
Hello.java

Java

package exp; public class Hello { public static void hello() { System.out.println("hello() of Hello class in exp package at moduleA."); } }

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package exp;

public class Hello {
public static void hello()
{
System.out.println("hello() of Hello class in exp package at moduleA.");
}
}

selfの構成

module-info.java

Java

module self { requires moduleA; }

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3

module self {
requires moduleA;
}
Hello.java

Java

package self; public class Hello { public static void hello() { System.out.println("hello() of Hello class in self package."); } }

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8

package self;

public class Hello {
public static void hello()
{
System.out.println("hello() of Hello class in self package.");
}
}
SelfMain.java

Java

package self; public class SelfMain { public static void main(String[] args) { Hello.hello(); exp.Hello.hello(); } }

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package self;

public class SelfMain {
public static void main(String[] args) {
Hello.hello();
exp.Hello.hello();
}
}
ビルドパス
moduleAをビルドパスに追加します。

実行結果

hello() of Hello class in self package.
hello() of Hello class in exp package at moduleA.

1 2	hello() of Hello class in self package. hello() of Hello class in exp package at moduleA.

推移的なモジュール参照

推移的なモジュール参照のケースです。
ここではmoduleCがexp2パッケージを公開し、moduleAが参照時にtransitive指定することで、moduleAを参照するモジュールにもmodeulCが参照できるように宣言しています。
そのため、selfはmoduleAを参照することでmoduleCを利用することができるようになります。

moduleCの構成

module-info.java

Java

module moduleC { exports exp2; }

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3

module moduleC {
exports exp2;
}
Hello.java

Java

package exp2; public class Hello { public static void hello() { System.out.println("hello() of Hello class in exp package at moduleC."); } }

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package exp2;

public class Hello {
public static void hello()
{
System.out.println("hello() of Hello class in exp package at moduleC.");
}
}

moduleAの構成
変更なし

module-info.java

Java

module moduleA { exports exp; requires transitive moduleC; // ← 追記 }

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module moduleA {
exports exp;
requires transitive moduleC; // ← 追記
}
Hello.java
変更なし

selfの構成
変更なし

module-info.java
変更なし
Hello.java
変更なし

SelfMain.java

package self;

public class SelfMain {
	public static void main(String[] args) {
		Hello.hello();
		exp.Hello.hello();
		exp2.Hello.hello(); // ← 追記
	}
}

package self;

public class SelfMain {

public static void main(String[] args) {

Hello.hello();

exp.Hello.hello();

exp2.Hello.hello(); // ← 追記

}

ビルドパス
moduleCをビルドパスに追加します。

実行結果

hello() of Hello class in self package.
hello() of Hello class in exp package at moduleA.
hello() of Hello class in exp package at moduleC.

hello() of Hello class in self package.

hello() of Hello class in exp package at moduleA.

hello() of Hello class in exp package at moduleC.

限定的なモジュール参照

限定的なモジュール参照のケースです。
ここではmoduleBがexp3パッケージをmoduleAに対してのみ公開しています。
そのため、moduleA以外（self）からはmoduleBを利用することができないようになっています。

moduleBの構成

module-info.java

Java

module moduleB { exports exp3 to moduleA; }

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module moduleB {
exports exp3 to moduleA;
}
Hello.java

Java

package exp3; public class Hello { public static void hello() { System.out.println("hello() of Hello class in exp package at moduleB."); } }

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package exp3;

public class Hello {
public static void hello()
{
System.out.println("hello() of Hello class in exp package at moduleB.");
}
}

moduleAの構成
変更なし

module-info.java

Java

module moduleA { exports exp; requires transitive moduleC; requires moduleB; // ← 追記 }

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module moduleA {
exports exp;
requires transitive moduleC;
requires moduleB; // ← 追記
}
Hello.java
変更なし

selfの構成
変更なし

module-info.java

Java

module self { requires moduleA; requires moduleB; // ← 追記 }

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module self {
requires moduleA;
requires moduleB; // ← 追記
}
Hello.java
変更なし

SelfMain.java

package self;

public class SelfMain {
	public static void main(String[] args) {
		Hello.hello();
		exp.Hello.hello();
		exp2.Hello.hello();
		exp3.Hello.hello(); // ← 追記
	}
}

package self;

public class SelfMain {

public static void main(String[] args) {

Hello.hello();

exp.Hello.hello();

exp2.Hello.hello();

exp3.Hello.hello(); // ← 追記

}

ビルドパス
moduleBをビルドパスに追加します。

実行結果

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
	The type exp3.Hello is not accessible // ← 利用不可

	at self/self.SelfMain.main(SelfMain.java:8)

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:

The type exp3.Hello is not accessible // ← 利用不可

at self/self.SelfMain.main(SelfMain.java:8)

まとめ

モジュールシステムとは端的に言うと、パッケージ単位で情報隠蔽を実現する仕組みである。
基本的なモジュール参照は、exportsでパッケージを公開し、requiresで参照先を指定する。
推移的なモジュール参照は、requires transitive指定することで自身が参照する他のモジュールを自身を参照している他のモジュールにも公開することができる。
限定的なモジュール参照は、指定したモジュールのみに対して公開することができる。

参考

本記事のモジュール構成は以下の記事を参考にさせて頂きました。
Javaのモジュールシステム入門

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この記事を書いた人

ログログ

リーマンショックの影響で26歳の時にIT業界から離れ、紆余曲折を経て34歳でエンジニアに復帰しました。
復帰前は開発未経験でしたが、独学した知識と面接時のコミュニケーション力で見事開発エンジニアとして復帰しました！
今はフリーランスエンジニアとして仕事をしています。

■保有資格
・Java Gold SE 11