2006 年 12 月 14 日

Apache Harmony 是 2005 年 5 月公布的開放源碼 java SE 實現，本文是由 5 部分組成的 進入 Harmony 世界 系列文章的第四篇，這個系列主要介紹 Apache Harmony 項目的內部實現，最新發展現狀和開源 Java 開發的模式，并鼓勵和歡迎大家參與到 Harmony 的社區中來。

本文較具體地介紹了 Harmony 項目類庫（API庫）開發過程當中的經驗，從架構設計和軟件工程的角度，介紹了類庫開發過程當中積累的類庫模塊的劃分、測試優先的開發模式、結對編程、代碼審核等等最佳實踐。

類庫模塊劃分

類庫模塊的劃分，是 Harmony 項目類庫總體設計上的主要特點。通過將龐大的 J2SE 類庫劃分為若干個相對獨立而且小規模的功能模塊，Harmony 的開發者簡化了類庫實現的過程，降低了開發類庫的風險。類庫模塊的劃分原則和具體劃分方式，是項目進行和結構設計實踐當中不斷總結和歸納出來的。

Harmony 模塊化背景和目標

實現一個完整的兼容的開源 J2SE，這是一種很棒的開創性的想法，但它的實現有著相當的難度，有很多的問題需要注重。開源軟件的開發流程，具有一定的自由性和不確定性。通常的情況是，來自世界各地的開發者，在一個組織的統一協調下，分工合作，不定期的提交一些功能模塊，然后集成到一個大的平臺產品當中。這樣的開發方式是開源軟件的固有特征，但是對于 J2SE 這樣的龐大體系，這樣的開發模式會增加產品的風險。為了減小風險，便于平臺的升級和維護，就要充分考慮以下問題：合理的劃分平臺，定義好模塊之間的接口，以及降低耦合性。總結來說有以下幾個目標：

1. 符合 J2SE 基本結構

   與現有的 J2SE 實現功能上兼容的同時，在基本的大的組件方面也要做到一致。如 JVM、類庫、JIT 組件等等大規模組件必須對應一致。這樣可以使 Java 類庫的開發工作易于治理，開源社區的參與者可以集中開發他擅長的模塊。

2. 獨立開發

   為了開發的便利和風險的降低，平臺的模塊必須實現獨立開發，各個模塊之間盡量減少耦合，這樣才可以發揮開源項目的優勢，避免其缺陷。

3. 模塊替換

   在 Java 的開源世界里，隨時都有很多開源軟件的出現，假如出現了某些優秀的開源 J2SE 組件，應該答應它們方便的替換進來；另外，假如發現本身某一個模塊實現上的不足，也可以方便的替換出去，而不影響整個平臺。

4. 共享組件

   除開提供完整的 J2SE 實現，這個項目的另外一個有價值之處就是在于為開源社區提供共享的 J2SE 組件。這個目標十分重大，因為一個完整的 J2SE 平臺，本身就意味著了聚集了很多有價值的組件。所以，平臺的設計必須確保這些組件可以方便的被共享和重用。

針對以上目標，在 Harmony 項目中采用了模塊化的劃分方式。在 Sun 公司的最初設計里面，根本沒有考慮過對 Java 模塊化，也沒有開源的想法，所以原有的耦合性是比較大。而且，這個劃分既要有全局的劃分，即把整個 J2SE 劃分為幾個大的組件，如 JVM，API 類庫，Tools 等等，也有對組件內部的劃分，例如把類庫進一步劃分成一些模塊，不同的模塊實現不同的功能。

類庫設計

完整的 J2SE 平臺的模塊化設計，首先應該在最抽象的層次，按照設計目標，劃分出整體的模塊組件，規定好它們的互聯規范，比如對類庫、虛擬機間接口的定義；然后，應該在比較具體的層次，在比較大的組件當中再次劃分子模塊，例如類庫的進一步劃分。

類庫（Class Library）是 J2SE 當中最復雜和最常用的部分。它為 Java 開發者提供了豐富的編程接口，給 Java 應用程序提供了基礎類庫。Harmony 類庫的目標，是要實現一個標準 J2SE 類庫，和現有的 Sun 的 JDK 兼容一致。雖然不會增加特性，但是在完全不涉及 Sun 的源代碼的前提下，僅僅依靠公開的 Java 文檔，設計和開發這樣的類庫，依然是一項艱巨的工作。

Harmony Class Library 分為三十多個模塊。假如我們從上下層次上看，它們主要上分為以下四個大類，主要模塊如圖所示。

應該注重到，這個劃分和 Sun 公司的 J2SE 結構圖并不相同，這是因為，Harmony 為自己項目的特點，對已有的基于包(package)的類庫結構按照功能重新分析和歸類，有的模塊是從包中劃分出來，如 instrument 模塊做 Java 虛擬機的類重定義和治理功能，它本來是 java.lang 包當中的子包，但是由于功能的獨特，所以就被單獨分為一塊。

下面逐一介紹這四大類和主要的模塊。

1. 基礎模塊 (LUNI) 與 NIO

   LUNI 是 Lang、Util、Net、IO 這些模塊的首字母總稱，他們和新的 NIO 模塊一起表示類庫的基礎和核心部分，處于類庫的底層。當然，LUNI 當中也有些獨立分出模塊的子包，如 instrument，management 模塊，這些模塊作為虛擬機監測工具類庫，就不屬于 LUNI。

   之所以要把 LUNI 和 NIO 同看作為基礎模塊，是因為它們互相之間有著密切的聯系。在實際實現中，它和 IO 和非常多的底層公用，兩者有緊密的聯系。如 NIO 當中的 SocketChannel 和 NET 中 Socket 基本上就可以共用同一套底層代碼。