Java8-11的新特性和理解的误区

Posted 2022-02-14 琦彦

Java8-11的新特性和理解的误区

Java8

Lambda & Functional Interface

@FunctionalInterface
public interface Runnable 
    public abstract void run();


public class LambdaExamples 
    
    @Test
    public void test()
        new Thread(() -> 
            try 
                Thread.sleep(100);
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
            
        ).start();
    

误区：

• 认为的：通过匿名函数生成Runnable对象，传递给Thread
• 事实上：内部优化直接调用了匿名函数（invokedynamic指令)

方法引用::操作符

public class MethodReference 
    @Test
    public void test()

        var val = List.of(1,2,3,4,5).stream()
                .map(Object::toString)
                .map(Integer::new)
                .reduce((a,b)->a+b);
                
        System.out.println(val);

    

Stream

一个Monad。 函数式、流计算重磅炸弹，见之前讲流和Monad部分。

Optional

一个Monad。 流计算必备工具，减少空值检查。另一个还没有支持，但比较重要的Monad是Try。这个在实现AOP框架的程序中，我们已经使用到了。见之前讲流和Monad部分

接口的方法(static, default, private)

• static(java 8)
• default(java 8)
• private(java 9)

public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> 

   // 每个Stream Monad都有这个方法
   default Stream<T> takeWhile(Predicate<? super T> predicate) 
   ...
       foo(); // 可以调用
   
   
   // 可以通过Stream.empty()构造空的流
   public static<T> Stream<T> empty() 
    ...     
   
    
   // 不是源代码中的程序
   private foo()
    

Java 8 Nashorn javascript

在Java8中增加，在Java11中标记为Deprecated， 在Java15中移出的新特性。支持javascriptES5语法。

public void test_engine() throws ScriptException 

    var jscode = " [1,2,3].map(function(x)return x + 1;).join('-');";
    ScriptEngineManager scriptEngineManager = new ScriptEngineManager();
    ScriptEngine nashorn = scriptEngineManager.getEngineByName("nashorn");

    Object result = nashorn.eval(jscode);


    System.out.println(result);
    // 2-3-4

脚本这么多专门选JS没有优势。

本地化日期处理升级

提供了Local和Zoned两种处理日期的方式，在新的API中不再允许mutable的操作（非线程安全）；另外对时区采取更好的处理方法：如果用户的系统不考虑国际化，那么就用Local的日期，如果考虑国际化，可以构造带时区的DateTime。

@Test
public void test_date()
    // 2022年2月22日
    var date = LocalDate.of(2022, 2, 22);

    // 10:55:59
    var time = LocalTime.of(10, 55, 59);

    // 当前时间
    var datetime = LocalDateTime.of(date, time);

    var zoneDT = ZonedDateTime.of(datetime, ZoneId.of("Asia/Shanghai"));

内置了Base64工具

tips： 对0~255之间的字符，Base64编码是以4个可见字符去描述3个字符。会增加数据的体积，但是因为所有字符都可以读，用Base64编码描述的字符串，在URL、XML中都不会被转义。

Base64.Decoder和Base64.Encoder类。

Java9新特性

模块系统

因为和底层原理知识结合紧密，在ClassLoader部分介绍。

交互式编程环境(JShell)

除了上图中的能力，也提供API，可以动态的eval程序。

新的HTTP 2.0 Clinet

主要针对旧Client，提供Buidler，方便用户设置header和参数。

另外支持HTTP2.0，HTTP2.0兼容HTTP1.1的能力，主要是从性能角度进行了调优。理解HTTP2.0主要是这几个特性：

• 多个HTTP 请求/返回在一个TCP请求上多路复用（客户端要负责实现多路复用）
• 头部压缩算法（客户端要负责解压）
• Server Push：服务器可能会给客户端额外的文件（浏览器要负责识别，并缓存这些文件，客户端不一定要实现）

 HttpClient httpClient 
                = HttpClient.newHttpClient(); 
  

HttpRequest httpRequest 
    = HttpRequest 
    .newBuilder() 
    .headers("x-key", "123456", "x-name", "something")
    .uri(new URI("https://www.baidu.com")) 
    .GET() 
    .build(); 

HttpResponse<String> response 
    = httpClient.send( 
    httpRequest, 
    HttpResponse.BodyHandler.asString()); 

System.out.println(response.statusCode());
System.out.println(response.body());

改进了Javadoc

大家平时读的很多Java的文档（特别是官方的文档），就是用Javadoc生成的。 所以这也是Java文档——比较难读的原因之一。 写程序的人注释往往是为了让内部人员读懂，而文档是面向外部人员。

例如：

javadoc -d foo -html5 MyHelloWorld.java

可以生成符合HTML5标准的网页。

支持multirelease jar包

项目目录结构可以这样安排，不同的版本的程序在不同的目录下。

|-java
|   └──java8
|       └── hello
|           └── xxx.java
|   └──java9
|       └── hello
|           └── xxx.java

然后可以通过javac 编译成不同版本的class文件：

javac --release 9 java8/hello/xxx.java
javac --release 8 java9/hello/xxx.java

最后用jar 可以产生不同版本的jar 包：

jar -c -f xxx.jar -C java8 . --release 9 -C java9.

这样xxx.jar 中会同时有java8和java9的程序。

java -cp test.jar hello // 不同java版本访问不同的类

这个功能的意义是什么？

Java升级太快了，多版本同时发布，让程序的提供者可以兼容不同用户的需求。

集合的工厂方法

var set = Set.of("Apple", "Google");
var list = List.of("...", "abc", 1); // 报错，思考为什么？
var map = Map.of("String", 5, "Integer", 6); 

增加ProcessHandler

增加了一个ProcessHandler用于查看某个特定进程的信息：启动时间、关联参数等等。目前是加强对进程的支持。

ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder("ls -l");
Process p = builder.start();
ProcessHandle.Info info = p.info();

// start time
info.startInstance();

// arguments
info.arguments();

Stream API增加了方法

为了方便操作，提供了更多的Stream API。

• takeWhile

  字面意思：take while x != 7 is hold ， 中文意思：在x != 7的时候，拿，否则停下来

Stream.of(2,1,3,7,4,6,8,0).takeWhile(x -> x != 7)
   .collect(Collectors.toList());
// [2,1,3]

• dropWhile

  字面意思： drop while x!=7 is hold， 中文意思：在x!=7的时候，丢弃，否则停下来

Stream.of(2,1,3,7,4,6,8,0).dropWhile(x -> x!=7)
  .collect(Collectors.toList());
//[7, 4, 6, 8, 0]

• iterate

 Stream.iterate(
     10,  // 初始值
     x -> x < 100, // 终结断言
     x->x+2 // 递推函数
 ).collect(Collectors.toList());

// [10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98]

另外一个例子：

jshell> Stream.iterate("i", x -> x.length() < 20, x->x+"i").collect(Collectors.toList());
//[i, ii, iii, iiii, iiiii, iiiiii, iiiiiii, iiiiiiii, iiiiiiiii, iiiiiiiiii, iiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiiiiiiii, iiiiiiiiiiiiiiiiiii]

• ofNullable

Stream.ofNullable(null); // Stream.empty()

<>钻石操作符语法优化

允许匿名类使用钻石操作符。

Iterable<Integer> it = new Iterable<>() 
    @Override
    public Iterator<Integer> iterator() 
        ...
    
;

CompletableFuture改进

CompletableFuture是java异步计算能力的核心，代表一个需要在未来被计算出来的的值。

在 Java9中针对已有能力，对CompletableFuture进行了提升。

增加completeOnTimeout方法

 @Test
public void test() throws ExecutionException, InterruptedException 
    var future = new CompletableFuture<>();
    Executors.newCachedThreadPool().submit(() -> 
        //Thread.sleep(1000);
        // future.complete("Hello");
        // 等价于 
        // completeOnTimeout是Java9新语法
        future.completeOnTimeout("Hello", 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        return null;
    );
    // sync. method blocking...
    var value = future.get();
    System.out.println(value);

增加直接成功/失败的future工厂方法

@Test
public void test2() throws ExecutionException, InterruptedException 
    var successFuture = CompletableFuture.completedFuture("Hello");
    var failFuture = CompletableFuture.failedFuture(new InterruptedException());

    System.out.println(successFuture.get()); // hello

    if(failFuture.isCompletedExceptionally()) 
        System.out.println("error"); // print
    
    System.out.println(failFuture.get()); // Exception

更多参考并发部分有一节对Future的专项突破课程

try-with-resources的改进

Java中的一部分资源对象会继承于Closeable接口，这就可以使用try-with-resources 能力。例如：

public abstract class InputStream implements Closeable 
    ...

如果要使用的话：

@Test
public void test() throws FileNotFoundException, IOException 
    var fin = new FileInputStream("somefile");
    try(fin)  // AutoClose
        fin.read();
    

上面直接对某个实现了Closeable的对象进行try，并且主动触发close能力， 是Java9的一个优化。

Java 10

局部变量类型推断

var list = new LinkedList<Integer>();
// list is LinkedList<Integer>

var o = Stream.of(1,2,3);
// o is Stream<Integer>

JDK代码仓库整理

所有JDK代码不再使用8个仓库存储：root、corba、hotspot、jaxp、jaxws、jdk、langtools、nashorn。

统一成为1个仓库。

主要是解决原子提交的问题：1个功能可能需要更新多个代码仓库。

G1增加并行能力

在mark-sweep-compact的GC算法上，再增加并行能力。

见JVM GC部分

优化：应用程序数据共享（Application Data Sharing)

ADS： 允许多个JVM实例共享共同用到的类，这些类以共享内存的形式存在。这样对于运行了多个JVM的机器，可以节省内存空间以及类的加载速度。

计划移除JNI头生成工具

JNI（Java Native Interface)是Java程序和Native(C, C++)程序沟通的接口。 一个Java类，如果要Native调用，通常是在android开发当中，需要生成一个C/C++的头文件。之前可以用javah来生成，现在用javah工具生成的时候，会有一行warning。

以后JNI的能力会被Panama项目替代，一个专门为非java语言提供接口的库。

增加实验性的Graal编译器

可以配置参数开启：

-XX：+ UnlockExperimentalVMOptions -XX：+ UseJVMCICompiler

Graal是一款同时支持JIT和AOT的编译器。

• JIT(Just in Time)一边编译一边执行，执行完第一次之后，下一次不需要编译
• AOT(Ahead of Time)，类似C/C++那样，先编译成机器码，再执行。 注意，是机器码，越过了JVM的bytecode。

目前还是实验阶段，不建议用作生产。已经发现了不少的Bug，等待进一步的修复。

Java 11

引入NestedMembers概念

嵌套类和它的父亲作为一组NestedMembers，可以互相访问元数据。

public class Nested 

    class A

        private String name = "123";
    

    class B
        public void bar() throws NoSuchFieldException 
            System.out.println(A.class.getDeclaredField("name"));
        

    

    @Test
    public void test() throws NoSuchFieldException 
        var b = new B();
        b.bar();
        // name 

        System.out.println(Arrays.toString(A.class.getNestMembers()));
        // [Nested, A, B]
        
        System.out.println(A.class.getNestHost());
        // Nested
        
        System.out.println(Arrays.toString(B.class.getNestMembers()));
        // [Nested, A, B]
        
        System.out.println(B.class.getNestHost());
        // Nested
    

增加无操作GC回收器:Epsilon

Epsilon不会进行垃圾回收操作，是的，你没有看错， 它不进行GC。

-XX:+UseEpsilonGC

Epsilon虽然不GC，但是仍然承担着内存分配的工作。（Java 的 GC也是Java的内存管理工具，更多见GC部分）

有点：

• 对于开发者明确知道不需要GC的程序有助于减少延迟
• 对于性能测试、压力测试场景，可以忽略GC带来的延迟

Lambda优化：允许使用 var定义匿名函数形参

@interface My
@Test
public void test1()
    Predicate<String> predicate = (@My var a) -> true;

优化：增加字符串能处理函数

" ".isBlank();                // true
" Foo Bar ".strip();          // "Foo Bar"
" Foo Bar ".stripTrailing();  // " Foo Bar"
" Foo Bar ".stripLeading();   // "Foo Bar "
"Java".repeat(3);             // "JavaJavaJava"
"A\\nB\\nC".lines().count();    // 3