轉(zhuǎn)載自?Java 9 新特性概述

Java 9 正式發(fā)布于 2017 年 9 月 21 日 。作為 Java8 之后 3 年半才發(fā)布的新版本，Java 9 帶 來了很多重大的變化。其中最重要的改動是 Java 平臺模塊系統(tǒng)的引入。除此之外，還有一些新的特性。 本文對 Java9 中包含的新特性做了概括性的介紹，可以幫助你快速了解 Java 9。

Java 平臺 模塊系統(tǒng)

Java 平臺模塊系統(tǒng)，也就是 Project Jigsaw，把模塊化開發(fā)實踐引入到了 Java 平臺中。在引入了模塊系統(tǒng)之后，JDK 被重新組織成 94 個模塊。Java 應(yīng)用可以通過新增的 jlink 工具，創(chuàng)建出只包含所依賴的 JDK 模塊的自定義運行時鏡像。這樣可以極大的減少 Java 運行時環(huán)境的大小。這對于目前流行的不可變基礎(chǔ)設(shè)施的實踐來說，鏡像的大小的減少可以節(jié)省很多存儲空間和帶寬資源 。

模塊化開發(fā)的實踐在軟件開發(fā)領(lǐng)域并不是一個新的概念。Java 開發(fā)社區(qū)已經(jīng)使用這樣的模塊化實踐有相當(dāng)長的一段時間。主流的構(gòu)建工具，包括 Apache Maven 和 Gradle 都支持把一個大的項目劃分成若干個子項目。子項目之間通過不同的依賴關(guān)系組織在一起。每個子項目在構(gòu)建之后都會產(chǎn)生對應(yīng)的 JAR 文件。 在 Java9 中 ，已有的這些項目可以很容易的升級轉(zhuǎn)換為 Java 9 模塊 ，并保持原有的組織結(jié)構(gòu)不變。

Java 9 模塊的重要特征是在其工件（artifact）的根目錄中包含了一個描述模塊的 module-info.class 文 件。 工件的格式可以是傳統(tǒng)的 JAR 文件或是 Java 9 新增的 JMOD 文件。這個文件由根目錄中的源代碼文件 module-info.java 編譯而來。該模塊聲明文件可以描述模塊的不同特征。模塊聲明文件中可以包含的內(nèi)容如下：

• 模塊導(dǎo)出的包：使用 exports 可以聲明模塊對其他模塊所導(dǎo)出的包。包中的 public 和 protected 類型，以及這些類型的 public 和 protected 成員可以被其他模塊所訪問。沒有聲明為導(dǎo)出的包相當(dāng)于模塊中的私有成員，不能被其他模塊使用。
• 模塊的依賴關(guān)系：使用 requires 可以聲明模塊對其他模塊的依賴關(guān)系。使用 requires transitive 可 以把一個模塊依賴聲明為傳遞的。傳遞的模塊依賴可以被依賴當(dāng)前模塊的其他模塊所讀取。 如果一個模塊所導(dǎo)出的類型的型構(gòu)中包含了來自它所依賴的模塊的類型，那么對該模塊的依賴應(yīng)該聲明為傳遞的。
• 服務(wù)的提供和使用：如果一個模塊中包含了可以被 ServiceLocator 發(fā)現(xiàn)的服務(wù)接口的實現(xiàn) ，需要使用 provides with 語句來聲明具體的實現(xiàn)類 ；如果一個模塊需要使用服務(wù)接口，可以使用 uses 語句來聲明。

代碼清單 1?中給出了一個模塊聲明文件的示例。在該聲明文件中，模塊 c om.mycompany.sample 導(dǎo)出了 Java 包 com.mycompany.sample。該模塊依賴于模塊 c om.mycompany.sample 。該模塊也提供了服務(wù)接口 com.mycompany.common.DemoService 的實現(xiàn)類 c om.mycompany.sample.DemoServiceImpl 。

清單 1. 模塊聲明示例

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module com.mycompany.sample { ????exports com.mycompany.sample; ????requires com.mycompany.common; ????provides com.mycompany.common.DemoService with????????com.mycompany.sample.DemoServiceImpl; }

模塊系統(tǒng)中增加了模塊路徑的概念。模塊系統(tǒng)在解析模塊時，會從模塊路徑中進(jìn)行查找。為了保持與之前 Java 版本的兼容性，CLASSPATH 依然被保留。所有的類型在運行時都屬于某個特定的模塊。對于從 CLASSPATH 中加載的類型，它們屬于加載它們的類加載器對應(yīng)的未命名模塊?？梢酝ㄟ^ Class 的 getModule()方法來獲取到表示其所在模塊的 Module 對象。

在 JVM 啟動時，會從應(yīng)用的根模塊開始，根據(jù)依賴關(guān)系遞歸的進(jìn)行解析，直到得到一個表示依賴關(guān)系的圖。如果解析過程中出現(xiàn)找不到模塊的情況，或是在模塊路徑的同一個地方找到了名稱相同的模塊，模塊解析過程會終止，JVM 也會退出。Java 也提供了相應(yīng)的 API 與模塊系統(tǒng)進(jìn)行交互。

Jshell

jshell 是 Java 9 新增的一個實用工具。jshell 為 Java 增加了類似 NodeJS 和 Python 中的讀取-求值-打印循環(huán)（ Read-Evaluation-Print Loop ） 。 在 jshell 中 可以直接 輸入表達(dá)式并查看其執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)需要測試一個方法的運行效果，或是快速的對表達(dá)式進(jìn)行求值時，jshell 都非常實用。只需要通過 jshell 命令啟動 jshell，然后直接輸入表達(dá)式即可。每個表達(dá)式的結(jié)果會被自動保存下來 ，以數(shù)字編號作為引用，類似 $1 和$2 這樣的名稱 ?？梢栽诤罄m(xù)的表達(dá)式中引用之前語句的運行結(jié)果。 在 jshell 中 ，除了表達(dá)式之外，還可以創(chuàng)建 Java 類和方法。jshell 也有基本的代碼完成功能。

在代碼清單 2?中，我們直接創(chuàng)建了一個方法 add。

清單 2. 在 jshell 中添加方法

1234	jshell> int add(int x, int y) { ????...> return x + y; ????...> } ?| created method add(int,int)

接著就可以在 jshell 中直接使用這個方法，如?代碼清單 3?所示。

清單 3. 在 jshell 中使用創(chuàng)建的方法

12	jshell> add(1, 2) $19 ==> 3

集合、Stream 和 Optional

在集合上，Java 9 增加 了 List.of()、Set.of()、Map.of() 和 M ap.ofEntries()等工廠方法來創(chuàng)建不可變集合 ，如?代碼清單 4?所示。

清單 4 . 創(chuàng)建不可變集合

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List.of(); List.of("Hello", "World"); List.of(1, 2, 3);Set.of(); Set.of("Hello", "World"); Set.of(1, 2, 3);Map.of();Map.of("Hello", 1, "World", 2);

Stream 中增加了新的方法 ofNullable、dropWhile、takeWhile 和 iterate。在?代碼清單 5?中，流中包含了從 1 到 5 的 元素。斷言檢查元素是否為奇數(shù)。第一個元素 1 被刪除，結(jié)果流中包含 4 個元素。

清單 5 . Stream 中的 dropWhile 方法示例

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@Test public void testDropWhile() throws Exception { ????final long count = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5) ????????.dropWhile(i -> i % 2 != 0) ????????.count(); ????assertEquals(4, count); }

Collectors 中增加了新的方法 filtering 和 flatMapping。在?代碼清單 6?中，對于輸入的 String 流 ，先通過 flatMapping 把 String 映射成 Integer 流 ，再把所有的 Integer 收集到一個集合中。

清單 6 . Collectors 的 flatMapping 方法示例

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@Test public void testFlatMapping() throws Exception { ????final Set<Integer> result = Stream.of("a", "ab", "abc") ????????.collect(Collectors.flatMapping(v -> v.chars().boxed(), ????????????Collectors.toSet())); ????assertEquals(3, result.size()); }

Optiona l 類中新增了 ifPresentOrElse、or 和 stream 等方法。在?代碼清單 7?中，Optiona l 流中包含 3 個 元素，其中只有 2 個有值。在使用 flatMap 之后，結(jié)果流中包含了 2 個值。

清單 7 . Optional 的 stream 方法示例

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@Test public void testStream() throws Exception { ????final long count = Stream.of( ????????Optional.of(1), ????????Optional.empty(), ????????Optional.of(2) ????).flatMap(Optional::stream) ????????.count(); ????assertEquals(2, count); }

進(jìn)程 API

Java 9 增加了 ProcessHandle 接口，可以對原生進(jìn)程進(jìn)行管理，尤其適合于管理長時間運行的進(jìn)程。在使用 P rocessBuilder 來啟動一個進(jìn)程之后，可以通過 Process.toHandle()方法來得到一個 ProcessHandl e 對象的實例。通過 ProcessHandle 可以獲取到由 ProcessHandle.Info 表 示的進(jìn)程的基本信息，如命令行參數(shù)、可執(zhí)行文件路徑和啟動時間等。ProcessHandle 的 onExit()方法返回一個 C ompletableFuture<ProcessHandle>對象，可以在進(jìn)程結(jié)束時執(zhí)行自定義的動作。?代碼清單 8?中給出了進(jìn)程 API 的使用示例。

清單 8 . 進(jìn)程API 示例

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final ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("top") ????.inheritIO(); final ProcessHandle processHandle = processBuilder.start().toHandle(); processHandle.onExit().whenCompleteAsync((handle, throwable) -> { ????if (throwable == null) { ????????System.out.println(handle.pid()); ????} else { ????????throwable.printStackTrace(); ????} });

平臺日志 API 和 服務(wù)

Java 9 允許為 JDK 和應(yīng)用配置同樣的日志實現(xiàn)。新增的 System.LoggerFinder 用來管理 JDK 使 用的日志記錄器實現(xiàn)。JVM 在運行時只有一個系統(tǒng)范圍的 LoggerFinder 實例。LoggerFinder 通 過服務(wù)查找機(jī)制來加載日志記錄器實現(xiàn)。默認(rèn)情況下，JDK 使用 java.logging 模塊中的 java.util.logging 實現(xiàn)。通過 LoggerFinder 的 getLogger()方法就可以獲取到表示日志記錄器的 System.Logger 實現(xiàn)。應(yīng)用同樣可以使用 System.Logger 來記錄日志。這樣就保證了 JDK 和應(yīng)用使用同樣的日志實現(xiàn)。我們也可以通過添加自己的 System.LoggerFinder 實現(xiàn)來讓 JDK 和應(yīng)用使用 SLF4J 等其他日志記錄框架。?代碼清單 9?中給出了平臺日志 API 的使用示例。

清單 9.使用平臺日志 API

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public class Main { ????private static final System.Logger LOGGER = System.getLogger("Main"); ????public static void main(final String[] args) { ????????LOGGER.log(Level.INFO, "Run!");????} }

反應(yīng)式流 （ Reactive Streams ）

反應(yīng)式編程的思想最近得到了廣泛的流行。 在 Java 平臺上有流行的反應(yīng)式 庫 RxJava 和 R eactor。反應(yīng)式流規(guī)范的出發(fā)點是提供一個帶非阻塞負(fù)壓（ non-blocking backpressure ） 的異步流處理規(guī)范。反應(yīng)式流規(guī)范的核心接口已經(jīng)添加到了 Java9 中的 java.util.concurrent.Flow 類中。

Flow 中包含了 Flow.Publisher、Flow.Subscriber、Flow.Subscription 和 F low.Processor 等 4 個核心接口。Java 9 還提供了 SubmissionPublisher 作為 Flow.Publisher 的一個實現(xiàn)。RxJava 2 和 Reactor 都可以很方便的 與 Flow 類的核心接口進(jìn)行互操作。

變量句柄

變量句柄是一個變量或一組變量的引用，包括靜態(tài)域，非靜態(tài)域，數(shù)組元素和堆外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的組成部分等。變量句柄的含義類似于已有的方法句柄。變量句柄由 J ava 類 java.lang.invoke.VarHandle 來表示?？梢允褂妙?j ava.lang.invoke.MethodHandles.Looku p 中的靜態(tài)工廠方法來創(chuàng)建 VarHandle 對 象。通過變量句柄，可以在變量上進(jìn)行各種操作。這些操作稱為訪問模式。不同的訪問模式尤其在內(nèi)存排序上的不同語義。目前一共有 31 種 訪問模式，而每種訪問模式都 在 VarHandle 中 有對應(yīng)的方法。這些方法可以對變量進(jìn)行讀取、寫入、原子更新、數(shù)值原子更新和比特位原子操作等。VarHandle 還 可以用來訪問數(shù)組中的單個元素，以及把 byte[]數(shù)組 和 ByteBuffer 當(dāng)成是不同原始類型的數(shù)組來訪問。

在?代碼清單 10?中，我們創(chuàng)建了訪問 HandleTarget 類中的域 count 的變量句柄，并在其上進(jìn)行讀取操作。

清單 10. 變量句柄使用示例

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public class HandleTarget { ????public int count = 1; } public class VarHandleTest {????private HandleTarget handleTarget = new HandleTarget(); ????private VarHandle varHandle; ????@Before ????public void setUp() throws Exception { ????????this.handleTarget = new HandleTarget(); ????????this.varHandle = MethodHandles ????????????.lookup() ????????????.findVarHandle(HandleTarget.class, "count", int.class); ????} ????@Test ????public void testGet() throws Exception { ????????assertEquals(1, this.varHandle.get(this.handleTarget)); ????????assertEquals(1, this.varHandle.getVolatile(this.handleTarget)); ????????assertEquals(1, this.varHandle.getOpaque(this.handleTarget)); ????????assertEquals(1, this.varHandle.getAcquire(this.handleTarget)); ????} }

改進(jìn)方法句柄（Method Handle）

類 java.lang.invoke.MethodHandles 增加了更多的靜態(tài)方法來創(chuàng)建不同類型的方法句柄。

• arrayConstructor：創(chuàng)建指定類型的數(shù)組。
• arrayLength：獲取指定類型的數(shù)組的大小。
• varHandleInvoker 和 varHandleExactInvoker：調(diào)用 VarHandle 中的訪問模式方法。
• zero：返回一個類型的默認(rèn)值。
• empty：返 回 MethodType 的返回值類型的默認(rèn)值。
• loop、countedLoop、iteratedLoop、whileLoop 和 doWhileLoop：創(chuàng)建不同類型的循環(huán)，包括 for 循環(huán)、while 循環(huán) 和 do-while 循環(huán)。
• tryFinally：把對方法句柄的調(diào)用封裝在 try-finally 語句中。

在?代碼清單 11?中，我們使用 iteratedLoop 來創(chuàng)建一個遍歷 S tring 類型迭代器的方法句柄，并計算所有字符串的長度的總和。

清單 11. 循環(huán)方法句柄使用示例

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public class IteratedLoopTest { ????static int body(final int sum, final String value) { ????????return sum + value.length(); ????} ????@Test ????public void testIteratedLoop() throws Throwable { ????????final MethodHandle iterator = MethodHandles.constant( ????????????Iterator.class, ????????????List.of("a", "bc", "def").iterator()); ????????final MethodHandle init = MethodHandles.zero(int.class); ????????final MethodHandle body = MethodHandles ????????????.lookup() ????????????.findStatic( ????????????????IteratedLoopTest.class, ????????????????"body", ????????????????MethodType.methodType( ????????????????????int.class, ????????????????????int.class, ????????????????????String.class)); ????????final MethodHandle iteratedLoop = MethodHandles ????????????.iteratedLoop(iterator, init, body); ????????assertEquals(6, iteratedLoop.invoke()); ????} }

并發(fā)

在并發(fā)方面，類 CompletableFuture 中增加了幾個新的方法。completeAsync 使用一個異步任務(wù)來獲取結(jié)果并完成該 CompletableFuture。orTimeout 在 CompletableFuture 沒有在給定的超時時間之前完成，使用 TimeoutException 異常來完成 CompletableFuture。completeOnTimeout 與 o rTimeout 類似，只不過它在超時時使用給定的值來完成 CompletableFuture。新的 Thread.onSpinWai t 方法在當(dāng)前線程需要使用忙循環(huán)來等待時，可以提高等待的效率。

Nashorn

Nashorn 是 Java 8 中引入的新的 JavaScript 引擎。Java 9 中的 Nashorn 已經(jīng)實現(xiàn)了一些 ECMAScript 6 規(guī)范中的新特性，包括模板字符串、二進(jìn)制和八進(jìn)制字面量、迭代器 和 for..of 循環(huán)和箭頭函數(shù)等。Nashorn 還提供了 API 把 ECMAScript 源代碼解析成抽象語法樹（ Abstract Syntax Tree，AST ） ，可以用來對 ECMAScript 源代碼進(jìn)行分析。

I/O 流新特性

類 java.io.InputStream 中增加了新的方法來讀取和復(fù)制 InputStream 中包含的數(shù)據(jù)。

• readAllBytes：讀取 InputStream 中的所有剩余字節(jié)。
• readNBytes： 從 InputStream 中讀取指定數(shù)量的字節(jié)到數(shù)組中。
• transferTo：讀取 InputStream 中的全部字節(jié)并寫入到指定的 OutputStream 中 。

代碼清單 12?中給出了這些新方法的使用示例。

清單 12. InputStream 中的新方法使用示例

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public class TestInputStream {????private InputStream inputStream; ????private static final String CONTENT = "Hello World"; ????@Before ????public void setUp() throws Exception { ????????this.inputStream = ????????????TestInputStream.class.getResourceAsStream("/input.txt"); ????}????@Test ????public void testReadAllBytes() throws Exception { ????????final String content = new String(this.inputStream.readAllBytes()); ????????assertEquals(CONTENT, content); ????} ????@Test ????public void testReadNBytes() throws Exception { ????????final byte[] data = new byte[5]; ????????this.inputStream.readNBytes(data, 0, 5); ????????assertEquals("Hello", new String(data)); ????} ????@Test ????public void testTransferTo() throws Exception { ????????final ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream(); ????????this.inputStream.transferTo(outputStream); ????????assertEquals(CONTENT, outputStream.toString()); ????} }

ObjectInputFilter 可以對 ObjectInputStream 中 包含的內(nèi)容進(jìn)行檢查，來確保其中包含的數(shù)據(jù)是合法的?？梢允褂?ObjectInputStream 的方法 setObjectInputFilter 來設(shè)置。ObjectInputFilter 在 進(jìn)行檢查時，可以檢查如對象圖的最大深度、對象引用的最大數(shù)量、輸入流中的最大字節(jié)數(shù)和數(shù)組的最大長度等限制，也可以對包含的類的名稱進(jìn)行限制。

改進(jìn)應(yīng)用安全性能

Java 9 新增了 4 個 SHA- 3 哈希算法，SHA3-224、SHA3-256、SHA3-384 和 S HA3-512。另外也增加了通過 java.security.SecureRandom 生成使用 DRBG 算法的強(qiáng)隨機(jī)數(shù)。?代碼清單 13?中給出了 SHA-3 哈希算法的使用示例。

清單 13. SHA-3 哈希算法使用示例

清單 13. SHA-3 哈希算法使用示例

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import org.apache.commons.codec.binary.Hex; public class SHA3 { ????public static void main(final String[] args) throws NoSuchAlgorithmException { ????????final MessageDigest instance = MessageDigest.getInstance("SHA3-224"); ????????final byte[] digest = instance.digest("".getBytes()); ????????System.out.println(Hex.encodeHexString(digest)); ????} }

用戶界面

類 java.awt.Desktop 增加了新的與桌面進(jìn)行互動的能力?？梢允褂?addAppEventListener 方法來添加不同應(yīng)用事件的監(jiān)聽器，包括應(yīng)用變?yōu)榍芭_應(yīng)用、應(yīng)用隱藏或顯示、屏幕和系統(tǒng)進(jìn)入休眠與喚醒、以及 用戶會話的開始和終止等。還可以在顯示關(guān)于窗口和配置窗口時，添加自定義的邏輯。在用戶要求退出應(yīng)用時，可以通過自定義處理器來接受或拒絕退出請求。在 A WT 圖像支持方面，可以在應(yīng)用中使用多分辨率圖像。

統(tǒng)一 JVM 日志

Java 9 中 ，JVM 有了統(tǒng)一的日志記錄系統(tǒng)，可以使用新的命令行選項-Xlog 來控制 JVM 上 所有組件的日志記錄。該日志記錄系統(tǒng)可以設(shè)置輸出的日志消息的標(biāo)簽、級別、修飾符和輸出目標(biāo)等。Java 9 移除了在 Java 8 中 被廢棄的垃圾回收器配置組合，同時 把 G1 設(shè)為默認(rèn)的垃圾回收器實現(xiàn)。另外，CMS 垃圾回收器已經(jīng)被聲明為廢棄。Java 9 也增加了很多可以通過 jcmd 調(diào)用的診斷命令。

其他改動方面

在 Java 語言本身，Java 9 允許在接口中使用私有方法。 在 try-with-resources 語句中可以使用 e ffectively-final 變量。 類 java.lang.StackWalker 可 以對線程的堆棧進(jìn)行遍歷，并且支持過濾和延遲訪問。Java 9 把對 Unicode 的支持升級到了 8.0。ResourceBundle 加載屬性文件的默認(rèn)編碼從 ISO-8859-1 改成了 UTF-8，不再需要使用 native2ascii 命 令來對屬性文件進(jìn)行額外處理。注解@Deprecated 也得到了增強(qiáng)，增加了 since 和 forRemoval 兩 個屬性，可以分別指定一個程序元素被廢棄的版本，以及是否會在今后的版本中被刪除。

在?代碼清單 14?中，buildMessage 是接口 SayHi 中的私有方法，在默認(rèn)方法 sayHi 中被使用。

清單 14. 接口中私有方法的示例

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public interface SayHi { ????private String buildMessage() { ????????return "Hello"; ????} ????void sayHi(final String message); ????default void sayHi() { ????????sayHi(buildMessage()); ????} }

小結(jié)

作為 Java 平臺最新的一個重大更新，Java 9 中的很多新特性，尤其模塊系統(tǒng)，對于 Java 應(yīng)用的開發(fā)會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本文對 Java 9 中的新特性做了概括的介紹，可以作為了解 Java 9 的基礎(chǔ)。這些新特性的相信內(nèi)容，可以通過官方文檔來進(jìn)一步的了解。

參考資源 (resources )

• 參考?Java 9 官方文檔?，了解 Java 9 的更多內(nèi)容 。
• 參考?Java 9 官方 Java 文檔?，了解 Java API 的細(xì)節(jié)。
• 了解?反應(yīng)式流規(guī)范?的更多內(nèi)容 。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 9 新特性概述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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