ArchGrid - 架构知识网格 - Java 9的新特性

Java 9在Java 8的基础上做了许多重大的改进，尤其是引入了模块系统，这直接导致使用Java 8的程序在Java 9中可能无法通过编译。除此之外，Java 9还对Java 8中引入的功能做了一些增补和改进。

本系列的文章有：

Optional

Java 9为Optional类增加了以下三个方法。

stream()，将一个Optional转换为一个Stream，如果Optional为空，则Stream将不包含任何值。
ifPresentOrElse(Consumer<T>, Runnable)，如果Optional包含值，就用其中的值调用Consumer函数，否则就启动一个任务。
or(Supplier<Optional<T>>)，如果值存在就返回Optional中的值，否则返回预设值。

Stream

Stream类现在也增加了一些更加便利的方法。

takeWhile(Predicate<T>)，从流中返回尽可能多的元素，直到Predicate返回false为止。
dropWhile(Predicate<T>)，从流中丢弃尽可能多的元素，直到Predicate返回false为止。
iterate(T, Predicate<T>, UnaryOperator<T>)，允许使用初始种子使用UnaryOperator函数创建无限流，直到Predicate返回false为止。
ofNullable(T)，用可空对象创建一个只有单个元素的流，可以通过检查流来预防NullPointException。

私有接口方法

Java 8引入默认方法之后，在接口中可以定义常量、抽象方法、默认方法和静态方法。Java 9在这个基础上引入了私有方法，从而为接口增加了私有方法和私有静态方法。接口中的私有方法和私有静态方法使用private关键字修饰。private关键字在接口中不能用来修饰抽象方法。

接口中的私有方法仅能够提供接口本身使用，不能通过接口访问或者通过继承从另一个接口或者类来访问。

资源操作

资源操作（try-with-resources）是Java 7中引入的新的异常处理机制。这里的资源是指在被程序使用后，必须要被关闭的对象。资源操作确保了每个被使用的资源都能够在语句块结束时关闭。所有实现了java.lang.AutoCloseable接口（包括java.io.Closeable接口）的对象都可以作为资源使用。

在Java 7语法规则中，资源变量必须在资源操作语句中声明，例如以下示例。

1
2
3
4
5
6
7
8


String readData(String message) throws IOException {
    Reader input = new StringReader(message);
    BufferedReader reader = new BufferReader(input);
    // 这里需要重新声明一个变量，不能直接使用外部作用域定义的变量
    try (BufferedReader reader1 = reader) {
        return reader1.readLine();
    }
}

在Java 9 中如果这个资源是final的或者等效于final，那么就无需重新声明一个变量而直接使用了，所以以上示例可以改写为以下形式。

1
2
3
4
5
6
7
8


String readData(String message) throws IOException {
    Reader input = new StringReader(message);
    BufferedReader reader = new BufferReader(input);
    // 这里无需重新声明一个变量
    try (reader) {
        return reader.readLine();
    }
}

final变量表示常量，只能被赋值一次，其值不可再更改。所以只做读取使用和无其他副作用的局部变量会被作为final变量优化处理。

模块系统

模块系统是Java 9所做的最大改变，模块是代码和数据的封装，其中代码被组织为多个包，数据则包含资源文件和其他静态信息。就像是包是类和接口的容器一样，模块就是包的容器。Java 9编译得到的最终Artifact可以是Jar文件，也可以是模块系统引入的新增的JMOD文件。

模块的根目录中需要放置一个module-info.java文件来描述模块，该文件在编译后位于模块Artifact的根目录中，在编写这个文件的时候，通常需要解决的两个问题是模块的依赖和模块的导出。在这个文件中可以使用关键字module声明一个模块，例如以下示例。

1
2
3


module xyz.archgrid.samplemodule {
    requires java.base; // 其实这一条引用是不必书写的，这里只是做一个示例
}

模块中的其他代码与之前版本Java的代码组织形式相同。但是在编译时又不同了，需要使用javac -d 模块输出目录。而执行一个模块则需要使用命令java --module-path 模块所在目录 -m 模块名/报名.主类名。

传统Java程序打包后是使用--class-path（简写为-cp）来指定Jar包所在位置的。例如java --class-path sample.jar some.package.MainClass。运行模块则是用--module-path（简写为-p）来指定模块的位置。

模块的出现使得构建和维护一个大型库或者应用变得更加容易，并且提升了Java的性能，使得应用不需要使用大段的CLASS-PATH来引用过量的依赖。

模块描述中可以使用以下关键字来控制其他应用对包内内容的访问。

exports，选择需要导出的类。
exports ... to ...，选择需要导出的类，并将其导出给特定包访问。
requires，引用其他的模块。需要注意的是，java.base会被默认加入引用，不需要显式书写。每个模块仅会被引入一次，并且只能访问已经导出的类。requires关键字还可以搭配其他的关键字来实现更加精细的控制。
- requires transitive，依赖传递，这表示任何依赖于本模块的的应用，也可以查看和使用声明为依赖传递的包。
- requires static，声明静态依赖，如果指定的依赖项在模块路径上可见，那么当前模块就可以使用它，如果不可见，那也不会发生错误。
uses，指定当前模块需要使用的服务。服务是实现了uses指令指定的接口或者继承了uses指令指定的抽象类的对象。
provides ... with ...，使指定的模块成为服务的提供者。其中provides部分指定模块的uses关键字列出接口和抽象类，with部分则指定实现接口或者扩展抽象类的服务提供类的名称。
opens，将模块中的包设为公开的，因为在默认情况下，JPMS中的包都是私有的。
opens ... to ...，将模块中的包指定开放给特定的包，仅允许特定的包有全部访问权。
open module，将整个模块都开放出来。

被依赖模块可以通过命令jar --create --file 目标jar文件 -C 已编译目录要打包内容来完成打包。依赖其他模块的模块可以通过命令javac -p 依赖模块目录 -d 输出目录源文件集来完成编译，并使用命令jar --create -f 目标jar文件 -p 依赖模块目录 --main-class 主类 -C 已编译目录要打包内容。在运行最终的模块时需要指定所有模块的位置，例如java -p 主模块:依赖模块 -m 主类。

因为JPMS的引入，所以使用了JPMS的应用与没有使用JPMS的第三方库之间还存在着一定的兼容性问题，并且JPMS在使用中需要注意以下问题。

所有使用module-info的文件仅适用于在模块路径上使用模块化的jar。
模块的版本是不能够被处理的，这也就是说相同的模块名称是不能够被加载两次的。
两个模块可能包含不相同的包。
在编译和运行的时候，模块之间不能有循环依赖出现。
非公共字段和方法将不能通过反射访问。
在模块化的应用中使用没有模块化的第三方库，需要使用其jar包名称作为其模块名称。

兼容Jar包

兼容Jar包可以允许创建针对不同的Java环境选择不同class版本的Jar包。要创建兼容Jar包，需要在MANIFEST.MF文件中使用增加的属性：Multi-Release: true。此外还需要在META-INF目录中增加一个名为versions目录用于存放针对不同版本JRE的class文件。

编译用于不同版本JRE的class文件，可以使用javac --release n命令，其中参数n为目标版本号，例如7、8、9等。打包Jar时可以使用命令jar -c -f 输出文件 -C 源目录 . --release 额外版本号 -C 额外版本源目录 .。

其他新特性

Java 9中还有一些新特性比较简单，属于语法功能的增补。

匿名类中可以使用钻石操作符<>了。
集合工厂增加了of()、ofEntries()等可接受更多参数的重载方法来快速创建集合。
增加了ProcessHandle接口来增强对本地进程的支持，允许查询进程状态并管理进程。
除原有的@Deprecated注解上增加了字符串型参数since来标注API被弃用的版本，布尔型参数forRemoval来标注API将在未来被删除。
将Java 8中引入的CompletableFuture<T>类进行了扩展，增加了延迟和超时等功能，并添加了新的工厂方法。

Java 9的新特性