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Java 9 新特性概览

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calendar icon2022年3月1日word icon约 2456 字

Java 9 发布于 2017 年 9 月 21 日 。作为 Java 8 之后 3 年半才发布的新版本，Java 9 带来了很多重大的变化其中最重要的改动是 Java 平台模块系统的引入，其他还有诸如集合、Stream 流......。

你可以在 Archived OpenJDK General-Availability Releasesopen in new window 上下载自己需要的 JDK 版本！官方的新特性说明文档地址： https://openjdk.java.net/projects/jdk/ 。

概览（精选了一部分） ：

JShell

JShell 是 Java 9 新增的一个实用工具。为 Java 提供了类似于 Python 的实时命令行交互工具。

在 JShell 中可以直接输入表达式并查看其执行结果。

JShell 为我们带来了哪些好处呢？

  1. 降低了输出第一行 Java 版"Hello World！"的门槛，能够提高新手的学习热情。
  2. 在处理简单的小逻辑，验证简单的小问题时，比 IDE 更有效率（并不是为了取代 IDE，对于复杂逻辑的验证，IDE 更合适，两者互补）。
  3. ......

JShell 的代码和普通的可编译代码，有什么不一样？

  1. 一旦语句输入完成，JShell 立即就能返回执行的结果，而不再需要编辑器、编译器、解释器。
  2. JShell 支持变量的重复声明，后面声明的会覆盖前面声明的。
  3. JShell 支持独立的表达式比如普通的加法运算 1 + 1。
  4. ......

模块化系统

模块系统是Jigsaw Projectopen in new window的一部分，把模块化开发实践引入到了 Java 平台中，可以让我们的代码可重用性更好！

什么是模块系统？ 官方的定义是：

A uniquely named, reusable group of related packages, as well as resources (such as images and XML files) and a module descriptor。

简单来说，你可以将一个模块看作是一组唯一命名、可重用的包、资源和模块描述文件（module-info.java）。

任意一个 jar 文件，只要加上一个模块描述文件（module-info.java），就可以升级为一个模块。

在引入了模块系统之后，JDK 被重新组织成 94 个模块。Java 应用可以通过新增的 jlinkopen in new window 工具 (Jlink 是随 Java 9 一起发布的新命令行工具。它允许开发人员为基于模块的 Java 应用程序创建自己的轻量级、定制的 JRE)，创建出只包含所依赖的 JDK 模块的自定义运行时镜像。这样可以极大的减少 Java 运行时环境的大小。

我们可以通过 exports 关键词精准控制哪些类可以对外开放使用，哪些类只能内部使用。

module my.module {
    //exports 公开指定包的所有公共成员
    exports com.my.package.name;
}

module my.module {
     //exports…to 限制访问的成员范围
    export com.·my.package.name to com.specific.package;
}

想要深入了解 Java 9 的模块化，可以参考下面这几篇文章：

G1 成为默认垃圾回收器

在 Java 8 的时候，默认垃圾回收器是 Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）。到了 Java 9, CMS 垃圾回收器被废弃了，G1（Garbage-First Garbage Collector） 成为了默认垃圾回收器。

G1 还是在 Java 7 中被引入的，经过两个版本优异的表现成为成为默认垃圾回收器。

快速创建不可变集合

增加了List.of()、Set.of()、Map.of() 和 Map.ofEntries()等工厂方法来创建不可变集合（有点参考 Guava 的味道）：

List.of("Java", "C++");
Set.of("Java", "C++");
Map.of("Java", 1, "C++", 2);

使用 of() 创建的集合为不可变集合，不能进行添加、删除、替换、 排序等操作，不然会报 java.lang.UnsupportedOperationException 异常。

String 存储结构优化

Java 8 及之前的版本，String 一直是用 char[] 存储。在 Java 9 之后，String 的实现改用 byte[] 数组存储字符串，节省了空间。

public final class String implements java.io.Serializable,Comparable<String>, CharSequence {
    // @Stable 注解表示变量最多被修改一次，称为“稳定的”。
    @Stable
    private final byte[] value;
}

接口私有方法

Java 9 允许在接口中使用私有方法。这样的话，接口的使用就更加灵活了，有点像是一个简化版的抽象类。

public interface MyInterface {
    private void methodPrivate(){
    }
}

try-with-resources 增强

在 Java 9 之前，我们只能在 try-with-resources 块中声明变量：

try (Scanner scanner = new Scanner(new File("testRead.txt"));
    PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("testWrite.txt"))) {
    // omitted
}

在 Java 9 之后，在 try-with-resources 语句中可以使用 effectively-final 变量。

final Scanner scanner = new Scanner(new File("testRead.txt"));
PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("testWrite.txt"))
try (scanner;writer) {
    // omitted
}

什么是 effectively-final 变量？ 简单来说就是没有被 final 修饰但是值在初始化后从未更改的变量。

正如上面的代码所演示的那样，即使 writer 变量没有被显示声明为 final，但它在第一次被复制后就不会改变了，因此，它就是 effectively-final 变量。

Stream & Optional 增强

Stream 中增加了新的方法 ofNullable()、dropWhile()、takeWhile() 以及 iterate() 方法的重载方法。

Java 9 中的 ofNullable() 方 法允许我们创建一个单元素的 Stream，可以包含一个非空元素，也可以创建一个空 Stream。 而在 Java 8 中则不可以创建空的 Stream 。

Stream<String> stringStream = Stream.ofNullable("Java");
System.out.println(stringStream.count());// 1
Stream<String> nullStream = Stream.ofNullable(null);
System.out.println(nullStream.count());//0

takeWhile() 方法可以从 Stream 中依次获取满足条件的元素，直到不满足条件为止结束获取。

List<Integer> integerList = List.of(11, 33, 66, 8, 9, 13);
integerList.stream().takeWhile(x -> x < 50).forEach(System.out::println);// 11 33

dropWhile() 方法的效果和 takeWhile() 相反。

List<Integer> integerList2 = List.of(11, 33, 66, 8, 9, 13);
integerList2.stream().dropWhile(x -> x < 50).forEach(System.out::println);// 66 8 9 13

iterate() 方法的新重载方法提供了一个 Predicate 参数 (判断条件)来决定什么时候结束迭代

public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f) {
}
// 新增加的重载方法
public static<T> Stream<T> iterate(T seed, Predicate<? super T> hasNext, UnaryOperator<T> next) {

}

两者的使用对比如下，新的 iterate() 重载方法更加灵活一些。

// 使用原始 iterate() 方法输出数字 1~10
Stream.iterate(1, i -> i + 1).limit(10).forEach(System.out::println);
// 使用新的 iterate() 重载方法输出数字 1~10
Stream.iterate(1, i -> i <= 10, i -> i + 1).forEach(System.out::println);

Optional 类中新增了 ifPresentOrElse()、or() 和 stream() 等方法

ifPresentOrElse() 方法接受两个参数 Consumer 和 Runnable ，如果 Optional 不为空调用 Consumer 参数，为空则调用 Runnable 参数。

public void ifPresentOrElse(Consumer<? super T> action, Runnable emptyAction)

Optional<Object> objectOptional = Optional.empty();
objectOptional.ifPresentOrElse(System.out::println, () -> System.out.println("Empty!!!"));// Empty!!!

or() 方法接受一个 Supplier 参数 ，如果 Optional 为空则返回 Supplier 参数指定的 Optional 值。

public Optional<T> or(Supplier<? extends Optional<? extends T>> supplier)

Optional<Object> objectOptional = Optional.empty();
objectOptional.or(() -> Optional.of("java")).ifPresent(System.out::println);//java

进程 API

Java 9 增加了 java.lang.ProcessHandle 接口来实现对原生进程进行管理，尤其适合于管理长时间运行的进程。

// 获取当前正在运行的 JVM 的进程
ProcessHandle currentProcess = ProcessHandle.current();
// 输出进程的 id
System.out.println(currentProcess.pid());
// 输出进程的信息
System.out.println(currentProcess.info());

ProcessHandle 接口概览：

响应式流 （ Reactive Streams ）

在 Java 9 中的 java.util.concurrent.Flow 类中新增了反应式流规范的核心接口 。

Flow 中包含了 Flow.Publisher、Flow.Subscriber、Flow.Subscription 和 Flow.Processor 等 4 个核心接口。Java 9 还提供了SubmissionPublisher 作为Flow.Publisher 的一个实现。

关于 Java 9 响应式流更详细的解读，推荐你看 Java 9 揭秘（17. Reactive Streams ）- 林本托 open in new window 这篇文章。

变量句柄

变量句柄是一个变量或一组变量的引用，包括静态域，非静态域，数组元素和堆外数据结构中的组成部分等。

变量句柄的含义类似于已有的方法句柄 MethodHandle ，由 Java 类 java.lang.invoke.VarHandle 来表示，可以使用类 java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup 中的静态工厂方法来创建 VarHandle 对象。

VarHandle 的出现替代了 java.util.concurrent.atomic 和 sun.misc.Unsafe 的部分操作。并且提供了一系列标准的内存屏障操作，用于更加细粒度的控制内存排序。在安全性、可用性、性能上都要优于现有的 API。

其它

  • 平台日志 API 改进 ： Java 9 允许为 JDK 和应用配置同样的日志实现。新增了 System.LoggerFinder 用来管理 JDK 使 用的日志记录器实现。JVM 在运行时只有一个系统范围的 LoggerFinder 实例。我们可以通过添加自己的 System.LoggerFinder 实现来让 JDK 和应用使用 SLF4J 等其他日志记录框架。
  • CompletableFuture类增强 ：新增了几个新的方法（completeAsync ，orTimeout 等）。
  • Nashorn 引擎的增强 ：Nashorn 从 Java8 开始引入的 JavaScript 引擎，Java9 对 Nashorn 做了些增强，实现了一些 ES6 的新特性（Java 11 中已经被弃用）。
  • I/O 流的新特性 ：增加了新的方法来读取和复制 InputStream 中包含的数据。
  • 改进应用的安全性能 ：Java 9 新增了 4 个 SHA- 3 哈希算法，SHA3-224、SHA3-256、SHA3-384 和 SHA3-512。
  • 改进方法句柄（Method Handle） ：方法句柄从 Java7 开始引入，Java9 在类java.lang.invoke.MethodHandles 中新增了更多的静态方法来创建不同类型的方法句柄。
  • ......

参考

  • Java version history：https://en.wikipedia.org/wiki/Java_version_history
  • Release Notes for JDK 9 and JDK 9 Update Releases : https://www.oracle.com/java/technologies/javase/9-all-relnotes.html
  • 《深入剖析 Java 新特性》-极客时间 - JShell：怎么快速验证简单的小问题？
  • New Features in Java 9:https://www.baeldung.com/new-java-9
  • Java – Try with Resources：https://www.baeldung.com/java-try-with-resources