モジュールシステム（Java 9+）

モジュールシステム（Java Platform Module System）

Java 9で導入されたモジュールシステム（JPMS）は、アプリケーションをモジュールに分割して管理する機能です。この章では、モジュールシステムの使い方について詳しく解説します。

モジュールシステムとは

モジュールシステムは、以下の問題を解決します：

• カプセル化: パッケージレベルのアクセス制御
• 依存関係の明確化: モジュール間の依存関係を明示
• 起動時間の短縮: 必要なモジュールのみを読み込む
• JAR地獄の解決: 依存関係の競合を解決

module-info.java

モジュールは、module-info.javaファイルで定義されます。

基本的なモジュール定義

module-info.java

module com.example.myapp {
    // このモジュールが使用するモジュールを宣言
    requires java.base;  // 暗黙的に含まれる
    requires java.sql;

    // このモジュールが公開するパッケージ
    exports com.example.myapp.api;
    exports com.example.myapp.service;

    // パッケージの一部のみを公開（制限付きエクスポート）
    exports com.example.myapp.internal to com.example.othermodule;
}

モジュールの種類

// 1. 名前付きモジュール（通常のモジュール）
module com.example.myapp {
    requires java.base;
    exports com.example.myapp.api;
}

// 2. 自動モジュール（module-info.javaがないJAR）
// META-INF/MANIFEST.MFのAutomatic-Module-Nameを使用

// 3. 無名モジュール（クラスパス上のJAR）
// module-info.javaがないJARは無名モジュールとして扱われる

モジュール記述子の構文

requires

module com.example.myapp {
    // 通常の依存関係
    requires java.sql;

    // 推移的依存関係（このモジュールを使用するモジュールにも依存関係が伝播）
    requires transitive java.logging;

    // 静的依存関係（コンパイル時のみ必要、実行時はオプション）
    requires static com.example.optional;
}

exports

module com.example.myapp {
    // パッケージを公開
    exports com.example.myapp.api;
    exports com.example.myapp.service;

    // 特定のモジュールにのみ公開（制限付きエクスポート）
    exports com.example.myapp.internal to com.example.othermodule;
}

opens

module com.example.myapp {
    // リフレクションアクセスを許可
    opens com.example.myapp.model;

    // 特定のモジュールにのみリフレクションアクセスを許可
    opens com.example.myapp.internal to com.example.testframework;

    // すべてのパッケージを開く（非推奨）
    // opens com.example.myapp;
}

provides / uses

module com.example.myapp {
    // サービスプロバイダーの実装を提供
    provides com.example.service.ServiceInterface
        with com.example.service.ServiceImpl;

    // サービスプロバイダーを使用
    uses com.example.service.ServiceInterface;
}

実践例

モジュール化されたアプリケーション

プロジェクト構造:

myapp/
├── api/
│   ├── src/main/java/
│   │   └── com/example/api/
│   │       └── Api.java
│   └── src/main/java/
│       └── module-info.java
├── service/
│   ├── src/main/java/
│   │   └── com/example/service/
│   │       └── Service.java
│   └── src/main/java/
│       └── module-info.java
└── app/
    ├── src/main/java/
    │   └── com/example/app/
    │       └── Main.java
    └── src/main/java/
        └── module-info.java

api/module-info.java:

module com.example.api {
    exports com.example.api;
}

service/module-info.java:

module com.example.service {
    requires com.example.api;
    exports com.example.service;
}

app/module-info.java:

module com.example.app {
    requires com.example.api;
    requires com.example.service;

    // メインメソッドを含むモジュール
}

モジュールのビルドと実行

Mavenでのビルド

pom.xml

<project>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>myapp</artifactId>
    <version>1.0.0</version>

    <properties>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    </properties>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.11.0</version>
                <configuration>
                    <release>17</release>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

モジュールJARの作成

# モジュールJARを作成
jar --create --file=myapp.jar --main-class=com.example.app.Main \
    -C api/target/classes . \
    -C service/target/classes . \
    -C app/target/classes .

モジュールの実行

# モジュールパスで実行
java --module-path myapp.jar --module com.example.app/com.example.app.Main

# モジュールパスに複数のJARを含める
java --module-path lib:myapp.jar --module com.example.app/com.example.app.Main

# すべてのモジュールを許可（開発時のみ）
java --add-modules ALL-MODULE-PATH --module com.example.app/com.example.app.Main

モジュールの検証

# モジュールの情報を表示
java --describe-module com.example.app

# モジュールの依存関係を表示
java --list-modules

# モジュールの解決を検証
java --validate-modules --module-path myapp.jar

よくある問題と解決方法

問題1: モジュールが見つからない

# エラー: Error occurred during initialization of boot layer
# java.lang.module.FindException: Module com.example.app not found

# 解決方法: モジュールパスを指定
java --module-path myapp.jar --module com.example.app/com.example.app.Main

問題2: パッケージがエクスポートされていない

// エラー: package com.example.api is not visible

// 解決方法: module-info.javaでexportsを追加
module com.example.api {
    exports com.example.api;  // 追加
}

問題3: リフレクションアクセスエラー

// エラー: Unable to make field accessible

// 解決方法: module-info.javaでopensを追加
module com.example.myapp {
    opens com.example.myapp.model;  // 追加
}

モジュールとSpring Boot

Spring Boot 2.1以降は、モジュールシステムをサポートしています。

module-info.java

module com.example.myapp {
    requires spring.boot;
    requires spring.boot.autoconfigure;
    requires spring.web;
    requires spring.data.jpa;

    // Spring Bootの自動設定のために開く必要がある
    opens com.example.myapp to spring.core;
    opens com.example.myapp.model to spring.core, hibernate.core;
}

まとめ

モジュールシステムのポイント：

• module-info.java: モジュールの定義
• requires: 依存関係の宣言
• exports: パッケージの公開
• opens: リフレクションアクセスの許可
• provides/uses: サービスプロバイダーの定義
• モジュールパス: モジュールの検索パス
• モジュールJAR: モジュール化されたJARファイル

モジュールシステムを適切に使用することで、より構造化されたアプリケーションを構築できます。