자바 모듈 (Modules)

목차
1. 자바 모듈 시스템이란 무엇인가?
2. 모듈 시스템의 필요성
3. 자바 9에서 도입된 모듈 시스템 개요
   - 모듈의 정의
   - 모듈의 구성 요소
   - 자바 9에서의 모듈 시스템 도입 배경
4. 모듈의 구조
   - 'module-info.java' 파일
   - 모듈 선언과 의존성
5. 모듈 생성 및 사용
   - 모듈 프로젝트 구조
   - 모듈 선언하기
   - 모듈 간 의존성 설정
6. 모듈 간 접근 제어
   - 공개된 패키지와 비공개 패키지
   - 'exports'와 'requires' 키워드
7. 모듈 시스템의 이점
   - 캡슐화 강화
   - 더 나은 의존성 관리
   - 애플리케이션 크기 감소
8. 모듈 시스템과 기존 코드 통합
   - 기존 프로젝트에 모듈 시스템 적용하기
   - 자동 모듈과 이름 없는 모듈
9. 모듈 시스템의 실제 활용 사례
   - 대규모 애플리케이션의 모듈화
   - 라이브러리 모듈화
10. 모듈 시스템의 한계와 극복 방안
11. 예제와 분석
12. 결론 및 추가 학습 자료

---

1. 자바 모듈 시스템이란 무엇인가?

자바 모듈 시스템(Java Module System)은 자바 9에서 처음 도입된 기능으로, 애플리케이션을 작은 모듈 단위로 나누어 관리할 수 있게 합니다. 모듈 시스템은 모듈화된 애플리케이션의 캡슐화와 의존성 관리, 그리고 빌드 및 배포 프로세스를 단순화하기 위해 설계되었습니다. 이 기능은 자바 생태계의 복잡성을 줄이고, 유지 보수성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

---

2. 모듈 시스템의 필요성

자바는 오랫동안 대규모 애플리케이션 개발에서 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 대규모 프로젝트가 커짐에 따라, 코드베이스의 관리와 의존성 관리는 점점 어려워졌습니다. 수천 개의 클래스와 라이브러리를 포함하는 애플리케이션은 유지 보수와 배포 측면에서 복잡성을 가중시킵니다.

모듈 시스템은 이러한 문제를 해결하기 위해 도입되었습니다. 모듈은 애플리케이션을 독립적인 기능 단위로 나누어 관리할 수 있게 하며, 각 모듈은 명확하게 정의된 API를 통해 상호작용합니다. 이를 통해 코드의 캡슐화가 강화되고, 불필요한 의존성을 줄이며, 애플리케이션의 크기를 줄일 수 있습니다.

---

3. 자바 9에서 도입된 모듈 시스템 개요

모듈의 정의

모듈(Module)은 자바의 모듈 시스템에서 기본적인 구성 요소입니다. 모듈은 여러 패키지와 리소스를 포함할 수 있으며, 명시적으로 공개된 API를 통해 다른 모듈과 상호작용합니다. 모듈은 'module-info.java' 파일을 통해 정의되며, 이 파일은 모듈의 이름, 의존성, 공개된 패키지 등을 선언합니다.

모듈의 구성 요소

- 'module-info.java' 파일: 모듈의 메타데이터를 정의하는 파일로, 모듈 이름, 의존성, 공개된 패키지 등을 선언합니다.
- 패키지와 클래스: 모듈에 포함된 자바 패키지와 클래스들로, 필요에 따라 다른 모듈에 공개될 수 있습니다.
- 리소스 파일: 모듈에 포함된 리소스 파일들로, 외부 모듈에 제공될 수 있습니다.

자바 9에서의 모듈 시스템 도입 배경

자바 9에서 모듈 시스템이 도입된 이유는 다음과 같습니다:

1. JDK 모듈화: JDK 자체를 모듈화하여, 필요하지 않은 부분을 제외하고 경량화된 런타임 환경을 제공하기 위함입니다.
2. 캡슐화: 모듈을 통해 패키지와 클래스의 캡슐화를 강화하여, 접근 제어를 명확히 하고, 보안을 강화합니다.
3. 의존성 관리: 모듈 간 의존성을 명시적으로 관리하여, 복잡한 의존성 문제를 해결합니다.

---

4. 모듈의 구조

모듈 시스템의 핵심은 'module-info.java' 파일입니다. 이 파일은 모듈의 구성과 의존성을 정의합니다.

'module-info.java' 파일

'module-info.java' 파일은 모듈의 메타데이터를 포함하는 파일로, 모듈의 이름과 다른 모듈에 대한 의존성을 정의합니다. 이 파일은 모듈의 루트 디렉터리에 위치합니다.

예제 코드:

module com.example.myapp {
    requires com.example.utils;
    exports com.example.myapp.api;
}

설명:
- 'module com.example.myapp'는 모듈의 이름을 정의합니다.
- 'requires com.example.utils'는 'com.example.utils' 모듈에 대한 의존성을 선언합니다.
- 'exports com.example.myapp.api'는 다른 모듈에 공개될 패키지를 정의합니다.

모듈 선언과 의존성

모듈은 다른 모듈에 의존할 수 있으며, 이러한 의존성은 'module-info.java' 파일에서 'requires' 키워드를 사용하여 정의됩니다. 의존하는 모듈이 없으면 컴파일러와 런타임 시점에서 오류가 발생할 수 있습니다.

---

5. 모듈 생성 및 사용

모듈을 생성하고 사용하는 과정은 다음과 같습니다.

모듈 프로젝트 구조

모듈 시스템을 사용하는 프로젝트는 다음과 같은 구조를 가집니다:

/myapp
  /src
    /com.example.myapp
      /api
        MyApiClass.java
      module-info.java

모듈 선언하기

모듈을 선언하려면, 'module-info.java' 파일을 만들어야 합니다.

예제 코드:

module com.example.myapp {
    requires com.example.utils;
    exports com.example.myapp.api;
}

모듈 간 의존성 설정

모듈 간 의존성을 설정하려면, 'requires' 키워드를 사용하여 의존하는 모듈을 명시적으로 선언해야 합니다.

예제 코드:

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

설명:
- 'com.example.utils' 모듈은 'com.example.utils.api' 패키지를 다른 모듈에 공개합니다.
- 'com.example.myapp' 모듈은 'com.example.utils' 모듈에 의존하며, 이를 'requires' 키워드로 선언합니다.

---

6. 모듈 간 접근 제어

모듈 시스템은 접근 제어를 통해 캡슐화를 강화합니다. 모듈은 명시적으로 공개된 패키지만 다른 모듈에서 접근할 수 있습니다.

공개된 패키지와 비공개 패키지

모듈은 특정 패키지를 'exports' 키워드를 사용하여 공개할 수 있습니다. 'exports'로 선언되지 않은 패키지는 모듈 외부에서 접근할 수 없습니다.

예제 코드:

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

설명:
- 'com.example.myapp.api' 패키지는 공개되어 다른 모듈에서 접근할 수 있습니다.
- 'com.example.myapp' 모듈 내의 다른 패키지는 비공개로 유지됩니다.

'exports'와 'requires' 키워드

- 'exports': 특정 패키지를 다른 모듈에 공개합니다.
- 'requires': 다른 모듈에 대한 의존성을 선언합니다.

예제 코드:

module com.example.myapp {
    requires com.example.utils;
    exports com.example.myapp.api;
}

---

7. 모듈 시스템의 이점

모듈 시스템은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

캡슐화 강화

모듈 시스템은 코드의 캡슐화를 강화하여, 명시적으로 공개된 API를 제외한 모든 패키지와 클래스는 모듈 내부에서만 접근할 수 있게 합니다. 이를 통해 코드의 안정성과 보안성을 높일 수 있습니다.

더 나은 의존성 관리

모듈 시스템은 명시적인 의존성 선언을 통해 의존성 문제를 줄이고, 컴파일 타임과 런타임에 필요한 모듈만 로드할 수 있게 합니다. 이를 통해 애플리케이션의 복잡성을 줄이고, 의존성 충돌을 방지할 수 있습니다.

애플리케이션 크기 감소

모듈 시스템을 사용하면 애플리케이션을 필요한 모듈로만 구성할 수 있어, 전체 크기를 줄이고, 필요한 기능만 포함된 경량화된 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

---

8. 모듈 시스템과 기존 코드 통합

기존 코드베이스에 모듈 시스템을 도입하려면 몇 가지 고려사항이 필요합니다.

기존 프로젝트에 모듈 시스템 적용하기

기존 프로젝트를 모듈화하려면, 먼저 프로젝트의 구조를 분석하고, 모듈 간의 명확한 경계를 설정해야 합니다. 그런 다음, 각 모듈에 'module-info.java' 파일을 추가하여 의존성을 정의하고, 공개할 패키지를 선언합니다.

자동 모듈과 이름 없는 모듈

모듈 시스템 도입 초기 단계에서, 모든 라이브러리가 모듈화되지 않았을 수 있습니다. 자바는 이를 해결하기 위해 자동 모듈과 이름 없는 모듈 개념을 도입했습니다.

- 자동 모듈: 모듈화되지 않은 JAR 파일을 자동으로 모듈로 변환합니다.
- 이름 없는 모듈: 모듈 시스템에 포함되지 않은 클래스를 모두 포함하는 모듈로, 'module-info.java' 파일이 없는 기존 클래스들이 포함됩니다.

---

9. 모듈 시스템의 실제 활용 사례

대규모 애플리케이션의 모듈화

대규모 애플리케이션에서는 모듈 시스템을 사용하여 기능을 독립적인 모듈로 나누어 관리할 수 있습니다. 이를 통해 코드의 가독성과 유지 보수성을 높이고, 팀 간 협업을 효율적으로 수행할 수 있습니다.

예제:
- 웹 애플리케이션에서 각 서비스(예: 사용자 관리, 주문 처리, 결제 처리 등)를 별도의 모듈로 분리하여 관리.

라이브러리 모듈화

공유 라이브러리를 모듈화하면, 의존성 관리가 용이해지고, 특정 버전의 라이브러리만 포함된 애플리케이션을 빌드할 수 있습니다.

예제:
- 공통 유틸리티 함수들을 포함하는 'com.example.utils' 모듈을 생성하고, 다른 모듈에서 이를 의존성으로 사용.

---

10. 모듈 시스템의 한계와 극복 방안

모듈 시스템은 강력하지만, 모든 프로젝트에 적합하지 않을 수 있습니다. 기존의 거대한 코드베이스를 모듈화하는 데는 시간이 걸리며, 모든 라이브러리가 모듈화되지 않은 경우도 있습니다. 이를 극복하기 위해 자동 모듈과 이름 없는 모듈을 사용하거나, 점진적으로 모듈 시스템을 도입하는 전략이 필요합니다.

---

11. 예제와 분석

지금까지 배운 모듈 시스템의 개념을 종합적으로 적용한 예제를 살펴보겠습니다.

종합 예제:

프로젝트 구조:

/myapp
  /src
    /com.example.myapp
      /api
        MyApiClass.java
      module-info.java
    /com.example.utils
      /api
        MyUtilsClass.java
      module-info.java

'com.example.utils' 모듈 ('module-info.java'):

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

'com.example.myapp' 모듈 ('module-info.java'):

module cohm.example.myapp {
    requires com.example.utils;
    exports com.example.myapp.api;
}

'MyApiClass.java':

package com.example.myapp.api;

import com.example.utils.api.MyUtilsClass;

public class MyApiClass {
    public void doSomething() {
        MyUtilsClass util = new MyUtilsClass();
        util.performTask();
    }
}

'MyUtilsClass.java':

package com.example.utils.api;

public class MyUtilsClass {
    public void performTask() {
        System.out.println("Task performed");
    }
}

설명:
- 이 예제에서는 두 개의 모듈('com.example.utils'와 'com.example.myapp')이 있으며, 'com.example.myapp' 모듈이 'com.example.utils' 모듈에 의존합니다.
- 'MyApiClass'는 'MyUtilsClass'를 사용하여 작업을 수행합니다.

---

12. 결론 및 추가 학습 자료

이번 글에서는 자바의 모듈 시스템에 대해 자세히 살펴보았습니다. 모듈 시스템은 대규모 자바 애플리케이션의 구조를 개선하고, 코드 캡슐화와 의존성 관리를 강화하여 유지 보수성과 보안성을 높이는 데 큰 도움을 줍니다.

추가 학습 자료:
- 자바 공식 문서: [Oracle Java Documentation - Modules](https://www.oracle.com/corporate/features/understanding-java-9-modules.html)
- 온라인 자바 튜토리얼: [W3Schools Java Modules](https://www.w3schools.com/java/ref_keyword_module.asp)
- 자바 코딩 연습 사이트: [GeeksforGeeks - Java Modules](https://www.geeksforgeeks.org/java-modules/)

모듈 시스템은 자바 프로그래밍에서 중요한 역할을 하며, 이를 잘 이해하고 활용하면 복잡한 애플리케이션도 쉽게 관리할 수 있습니다. 이번 기회를 통해 모듈 시스템의 개념과 활용 방법을 잘 이해하고, 실무에서 효과적으로 사용해보세요.

---

이제 자바의 모듈 시스템에 대해 자세히 이해하게 되었습니다. 다음 글에서는 자바의 또 다른 고급 기능에 대해 다루도록 하겠습니다. 자바의 더 깊은 이해를 위해 계속해서 학습해나가세요!