Java9-11新特性

1.Java9新特性

• 经过4次跳票，历经曲折的Java 9 终于终于在2017年9月21日发布。
• 从Java 9 这个版本开始，Java 的计划发布周期是 6 个月，下一个 Java 的主版本将于 2018 年 3 月发布，命名为 Java 18.3，紧接着再过六个月将发布 Java 18.9。
• 这意味着Java的更新从传统的以特性驱动的发布周期，转变为以时间驱动的（6 个月为周期）发布模式，并逐步的将 Oracle JDK 原商业特性进行开源。
• 针对企业客户的需求，Oracle 将以三年为周期发布长期支持版本（long term support）。
• Java 9 提供了超过150项新功能特性，包括备受期待的模块化系统、可交互的 REPL 工具：jshell，JDK 编译工具，Java 公共 API 和私有代码，以及安全增强、扩展提升、性能管理改善等。可以说Java 9是一个庞大的系统工程，完全做了一个整体改变。

Java9不得不说的新特性：

• 模块化系统
• jShell命令
• 多版本兼容jar包
• 接口的私有方法
• 钻石操作符的使用升级
• 语法改进：try语句
• String存储结构变更
• 便利的集合特性：of()
• 增强的Stream API
• 全新的HTTP客户端API
• Deprecated的相关API
• Javadoc的HTML 5支持
• Javascript引擎升级：Nashorn
• java的动态编译器

官方提供的新特性列表：

Java Platform, Standard Edition What’s New in Oracle JDK 9, Release 9

或参考 Open JDK

JDK 9 (openjdk.org)

在线Oracle JDK 9 Documentation

Oracle JDK 9 Documentation

1.1 JDK 和 JRE 目录结构的改变

1.2 模块化系统: Jigsaw -> Modularity

• 谈到 Java 9 大家往往第一个想到的就是 Jigsaw 项目。众所周知，Java 已经发展超过 20 年（95 年最初发布），Java 和相关生态在不断丰富的同时也越来越暴露出一些问题：

  • Java 运行环境的膨胀和臃肿。每次JVM启动的时候，至少会有30～60MB的内存加载，主要原因是JVM需要加载rt.jar，不管其中的类是否被classloader加载，第一步整个jar都会被JVM加载到内存当中去（而模块化可以根据模块的需要加载程序运行需要的class）
  • 当代码库越来越大，创建复杂，盘根错节的“意大利面条式代码”的几率呈指数级的增长。不同版本的类库交叉依赖导致让人头疼的问题，这些都阻碍了 Java 开发和运行效率的提升。
  • 很难真正地对代码进行封装, 而系统并没有对不同部分（也就是 JAR 文件）之间的依赖关系有个明确的概念。每一个公共类都可以被类路径之下任何其它的公共类所访问到，这样就会导致无意中使用了并不想被公开访问的 API。

• 本质上讲也就是说，用模块来管理各个package，通过声明某个package暴露，，模块(module)的概念，其实就是package外再裹一层，不声明默认就是隐藏。因此，模块化使得代码组织上更安全，因为它可以指定哪些部分可以暴露，哪些部分隐藏。

• 实现目标

  • 模块化的主要目的在于减少内存的开销
  • 只须必要模块，而非全部jdk模块，可简化各种类库和大型应用的开发和维护
  • 改进 Java SE 平台，使其可以适应不同大小的计算设备
  • 改进其安全性，可维护性，提高性能

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模块将由通常的类和新的模块声明文件（module-info.java）组成。该文件是位于java代码结构的顶层，该模块描述符明确地定义了我们的模块需要什么依赖关系，以及哪些模块被外部使用。在exports子句中未提及的所有包默认情况下将封装在模块中，不能在外部使用。

要想在java9demo模块中调用java9test模块下包中的结构，需要在java9test的module-info.java中声明：

module java9test {
//package we export
	exports com.atguigui.bean;
}

exports：控制着哪些包可以被其它模块访问到。所有不被导出的包默认都被封装在模块里面。

对应在java 9demo 模块的src 下创建module-info.java文件：

module java9demo {
	requires java9test;
}

requires：指明对其它模块的依赖。

1.3 Java的REPL工具：jShell命令

• 产生背景

像Python 和 Scala 之类的语言早就有交互式编程环境 REPL (read - evaluate - print -loop)了，以交互式的方式对语句和表达式进行求值。开发者只需要输入一些代码，就可以在编译前获得对程序的反馈。而之前的Java版本要想执行代码，必须创建文件、声明类、提供测试方法方可实现。

• 设计理念

即写即得、快速运行

• 实现目标
  • Java 9 中终于拥有了 REPL工具：jShell。让Java可以像脚本语言一样运行，从控制台启动jShell，利用jShell在没有创建类的情况下直接声明变量，计算表达式，执行语句。即开发时可以在命令行里直接运行Java的代码，而无需创建Java文件，无需跟人解释”public static void main(String[] args)”这句废话。
  • jShell也可以从文件中加载语句或者将语句保存到文件中。
  • jShell也可以是tab键进行自动补全和自动添加分号。

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1.4 语法改进：接口的私有方法

Java 8中规定接口中的方法除了抽象方法之外，还可以定义静态方法和默认的方法。一定程度上，扩展了接口的功能，此时的接口更像是一个抽象类。

在Java 9中，接口更加的灵活和强大，连方法的访问权限修饰符都可以声明为private的了，此时方法将不会成为你对外暴露的API的一部分。

1.5 语法改进：钻石操作符使用升级

我们将能够与匿名实现类共同使用钻石操作符（diamond operator）在Java 8中如下的操作是会报错的：

Java 9中如下操作可以正常执行通过：

1.6 语法改进：try语句

Java 8 中，可以实现资源的自动关闭，但是要求执行后必须关闭的所有资源必须在try子句中初始化，否则编译不通过。如下例所示：

Java 9 中，用资源语句编写try将更容易，我们可以在try子句中使用已经初始化过的资源，此时的资源是final的：

1.7 String存储结构变更

1.8 集合工厂方法：快速创建只读集合

要创建一个只读、不可改变的集合，必须构造和分配它，然后添加元素，最后包装成一个不可修改的集合。

缺点：我们一下写了五行。即：它不能表达为单个表达式。

Java 9因此引入了方便的方法，这使得类似的事情更容易表达

List firsnamesList = List.of(“Joe”,”Bob”,”Bill”);

调用集合中静态方法of()，可以将不同数量的参数传输到此工厂方法中。此功能可用于Set和List，也可用于Map的类似形式。此时得到的集合，是不可变的：在创建后，继续添加元素到这些集合会导致“UnsupportedOperationException” 。由于Java 8中接口方法的实现，可以直接在List，Set和Map的接口内定义这些方法，便于调用。

1.9 InputStream 加强

InputStream 终于有了一个非常有用的方法：transferTo，可以用来将数据直接传输到 OutputStream，这是在处理原始数据流时非常常见的一种用法，如下示例。

1.10 增强的 Stream API

• Java 的 Steam API 是java标准库最好的改进之一，让开发者能够快速运算，从而能够有效的利用数据并行计算。Java 8 提供的 Steam 能够利用多核架构实现声明式的数据处理。
• 在 Java 9 中，Stream API 变得更好，Stream 接口中添加了 4 个新的方法：takeWhile, dropWhile, ofNullable，还有个 iterate 方法的新重载方法，可以让你提供一个 Predicate (判断条件)来指定什么时候结束迭代。
• 除了对 Stream 本身的扩展，Optional 和 Stream 之间的结合也得到了改进。现在可以通过 Optional 的新方法 stream() 将一个 Optional 对象转换为一个(可能是空的) Stream 对象。

1.11 Javascript引擎升级：Nashorn

• Nashorn 项目在 JDK 9 中得到改进，它为 Java 提供轻量级的 Javascript 运行时。Nashorn 项目跟随 Netscape 的 Rhino 项目，目的是为了在 Java 中实现一个高性能但轻量级的 Javascript 运行时。Nashorn 项目使得 Java 应用能够嵌入Javascript。它在 JDK 8 中为 Java 提供一个 Javascript 引擎。
• JDK 9 包含一个用来解析 Nashorn 的 ECMAScript 语法树的 API。这个 API 使得IDE 和服务端框架不需要依赖 Nashorn 项目的内部实现类，就能够分析ECMAScript 代码。

2.Java10新特性

• 2018年3月21日，Oracle官方宣布Java10正式发布。
• 需要注意的是 Java 9 和 Java 10 都不是 LTS (Long-Term-Support) 版本。和过去的 Java 大版本升级不同，这两个只有半年左右的开发和维护期。而未来的 Java 11，也就是 18.9 LTS，才是 Java 8 之后第一个 LTS 版本。
• JDK10一共定义了109个新特性，其中包含12个JEP（对于程序员来讲，真正的新特性其实就一个），还有一些新API和JVM规范以及JAVA语言规范上的改动。
• JDK10的12个JEP（JDK Enhancement Proposal特性加强提议）参阅官方文档：JDK 10 (openjdk.org)

JDK10的12个JEP：

2.1 局部变量类型推断

• 产生背景

  开发者经常抱怨Java中引用代码的程度。局部变量的显示类型声明，常常被认为是不必须的，给一个好听的名字经常可以很清楚的表达出下面应该怎样继续。

• 好处：

  减少了啰嗦和形式的代码，避免了信息冗余，而且对齐了变量名，更容易阅读！**

• 举例如下：

  • 场景一：类实例化时

    作为 Java开发者，在声明一个变量时，我们总是习惯了敲打两次变量类型，第一次用于声明变量类型，第二次用于构造器。

    LinkedHashSet<Integer> set = new LinkedHashSet<>();
    

  • 场景二：返回值类型含复杂泛型结构

    变量的声明类型书写复杂且较长，尤其是加上泛型的使用

    Iterator<Map.Entry<Integer, Student>> iterator = set.iterator();
    

  • 场景三：

    我们也经常声明一种变量，它只会被使用一次，而且是用在下一行代码中，比如：

    

    尽管 IDE可以帮我们自动完成这些代码，但当变量总是跳来跳去的时候，可读性还是会受到影响，因为变量类型的名称由各种不同长度的字符组成。而且，有时候开发人员会尽力避免声明中间变量，因为太多的类型声明只会分散注意力，不会带来额外的好处。

  

  

  

  

  

2.2 集合新增创建不可变集合的方法

自 Java 9 开始，Jdk 里面为集合（List / Set / Map）都添加了 of (jdk9新增)和copyOf (jdk10新增)方法，它们两个都用来创建不可变的集合，来看下它们的使用和区别。

从源码分析 ， 可以看出 copyOf 方法会先判断来源集合是不是AbstractImmutableList 类型的，如果是，就直接返回，如果不是，则调用 of 创建一个新的集合。

示例2因为用的 new 创建的集合，不属于不可变 AbstractImmutableList 类的子类，所以 copyOf 方法又创建了一个新的实例，所以为false。

注意：使用of和copyOf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。

上面演示了 List 的 of 和 copyOf 方法，Set 和 Map 接口都有。

3.Java11新特性

北京时间 2018年9 月 26 日，Oracle 官方宣布 Java 11 正式发布。这是 Java 大版本周期变化后的第一个长期支持版本，非常值得关注。从官网即可下载,最新发布的 Java11 将带来 ZGC、Http Client 等重要特性，一共包含 17 个 JEP（JDK EnhancementProposals，JDK 增强提案）。其实，总共更新不止17个，只是我们更关注如下的17个JEP更新。

JDK 11 将是一个 企业不可忽视的版本。从时间节点来看，JDK 11 的发布正好处在 JDK 8 免费更新到期的前夕，同时 JDK 9、10 也陆续成为“历史版本”，下面是 Oracle JDK 支持路线图：

按照官方的说法，新的发布周期会严格遵循时间点，将于每年的3月份和9月份发布。所以 Java 11 的版本号是18.9(LTS)。不过与 Java 9 和 Java 10 这两个被称为“功能性的版本”不同（两者均只提供半年的技术支持），Java 11 不仅提供了长期支持服务，还将作为Java 平台的参考实现。

Oracle 直到2023年9月都会为Java 11 提供技术支持，而补丁和安全警告等扩展支持将持续到2026年。

3.1 新增了一系列字符串处理方法

3.2 Optional 加强

Optional 也增加了几个非常酷的方法，现在可以很方便的将一个 Optional 转换成一个 Stream, 或者当一个空 Optional 时给它一个替代的。

3.3 局部变量类型推断升级

在var上添加注解的语法格式，在jdk10中是不能实现的。在JDK11中加入了这样的语法。

3.4 全新的HTTP客户端API

• HTTP，用于传输网页的协议，早在1997年就被采用在目前的1.1版本中。直到2015年，HTTP2才成为标准。

• HTTP/1.1和HTTP/2的主要区别是如何在客户端和服务器之间构建和传输数据。HTTP/1.1依赖于请求/响应周期。 HTTP/2允许服务器“push”数据：它可以发送比客户端请求更多的数据。这使得它可以优先处理并发送对于首先加载网页至关重要的数据。

• 这是 Java 9 开始引入的一个处理 HTTP 请求的的 HTTP Client API，该API 支持同步和异步，而在 Java 11 中已经为正式可用状态，你可以在java.net 包中找到这个 API。

• 它 将 替 代 仅 适 用 于 blocking 模式的 HttpURLConnection（HttpURLConnection是在HTTP 1.0的时代创建的，并使用了协议无关的方法），并提供对WebSocket 和 HTTP/2的支持。

3.5 更简化的编译运行程序

3.6 废弃Nashorn引擎

废除Nashorn javascript引擎，在后续版本准备移除掉，有需要的可以考虑使用GraalVM。

3.7 ZGC

• GC是java主要优势之一。 然而, 当GC停顿太长, 就会开始影响应用的响应时间。消除或者减少GC停顿时长, java将对更广泛的应用场景是一个更有吸引力的平台。此外, 现代系统中可用内存不断增长,用户和程序员希望JVM能够以高效的方式充分利用这些内存, 并且无需长时间的GC暂停时间。

• ZGC, A Scalable Low-Latency Garbage Collector(Experimental)

  ZGC, 这应该是JDK11最为瞩目的特性, 没有之一。 但是后面带了Experimental,说明这还不建议用到生产环境。

• ZGC是一个并发, 基于region, 压缩型的垃圾收集器, 只有root扫描阶段会STW(stop the world), 因此GC停顿时间不会随着堆的增长和存活对象的增长而变长。

• 优势：

  • GC暂停时间不会超过10ms
  • 既能处理几百兆的小堆, 也能处理几个T的大堆(OMG)
  • 和G1相比, 应用吞吐能力不会下降超过15%
  • 为未来的GC功能和利用colord指针以及Load barriers优化奠定基础
  • 初始只支持64位系统

• ZGC的设计目标是：支持TB级内存容量，暂停时间低（<10ms），对整个程序吞吐量的影响小于15%。 将来还可以扩展实现机制，以支持不少令人兴奋的功能，例如多层堆（即热对象置于DRAM和冷对象置于NVMe闪存），或压缩堆。

3.8 其它新特性

• Unicode 10
• Deprecate the Pack200 Tools and API
• 新的Epsilon垃圾收集器
• 完全支持Linux容器（包括Docker）
• 支持G1上的并行完全垃圾收集
• 最新的HTTPS安全协议TLS 1.3
• Java Flight Recorder

3.9 在当前JDK中看不到什么？

4.展望

• 随着云计算和 AI 等技术浪潮，当前的计算模式和场景正在发生翻天覆地的变化，不仅对 Java 的发展速度提出了更高要求，也深刻影响着 Java 技术的发展方向。传统的大型企业或互联网应用，正在被云端、容器化应用、模块化的微服务甚至是函数(FaaS， Function-as-a-Service)所替代。
• Java虽然标榜面向对象编程，却毫不顾忌的加入面向接口编程思想，又扯出匿名对象之概念，每增加一个新的东西，对Java的根本所在的面向对象思想的一次冲击。反观Python，抓住面向对象的本质，又能在函数编程思想方面游刃有余。Java对标C/C++，以抛掉内存管理为卖点，却又陷入了JVM优化的噩梦。选择比努力更重要，选择Java的人更需要对它有更清晰的认识。
• Java 需要在新的计算场景下，改进开发效率。这话说的有点笼统，我谈一些自己的体会，Java 代码虽然进行了一些类型推断等改进，更易用的集合 API 等，但仍然给开发者留下了过于刻板、形式主义的印象，这是一个长期的改进方向。