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Java11新特性解讀

在去年的9月26日,Oracle官方宣布Java11正式釋出,這是Java大版本周期變化後的第一個長期支援版本,非常值得關注。Java9和Java10都在很短的時間内就過渡了,是以,Java11将是一個不可忽視的版本。從時間節點看,JDK11的釋出正好處在JDK8免費更新到期的前夕,同時,JDK8、9也将陸續成為"曆史版本"。

那麼,關于Java11的新特性到底有哪些呢?容我一一介紹。

局部類型推斷

什麼是局部類型推斷?

var str = "helloworld";
System.out.println(str);           

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局部變量類型推斷就是左邊的類型直接使用var定義,而不用寫具體的類型,編譯器能根據右邊的表達式自動推斷類型,如上面的str變量使用var定義,編譯器就能通過右邊的"helloworld"自動推斷出這是一個String類型的變量。

但是,值得注意的是,這個var并不是一個關鍵字,很多同學看到變量都能使用var來定義,那var還不是關鍵字嗎?事實上,它真的不是一個關鍵字。

int var = 10;
System.out.println(var);           

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例如上面的這段代碼是能夠正确運作的,這證明var不是關鍵字。

我們還可以通過反編譯來看,例如我們反編譯這樣一段代碼:

var a = 100;
System.out.println(a);           

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反編譯得到的結果為:

byte a = 100;
 System.out.println(a);           

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從這裡可以看出,var僅僅是一個文法上的改進,在編譯時期便已經将var轉換為了對應的變量類型。

然而在使用var定義變量時,必須立刻指派,例如下面的情況是錯誤的:

var a;           

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因為在不指派的情況下,JVM無法推斷目前變量的類型。

在類中的成員變量(也叫屬性)不可以使用var來定義,例如下面的情況是錯誤的:

class Student{
	var name = "小明";
	var age = 20;
}           

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var的好處在lambda表達式中展現得淋漓盡緻。我們知道,開啟一個線程可以使用lambda表達式來完成:

Thread t = new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()));
t.start();           

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這是一個無參的lambda表達式形式,我們再看一個帶參lambda表達式:

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach(x -> System.out.print(x + "\t"));           

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這是一個forEach的用法,其中需要用到變量x,因為這裡它自動推斷出了x的類型為String,是以String被省略了,那麼加上var之後代碼變成這樣:

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach((var x) -> System.out.print(x + "\t"));           

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如果僅僅隻是這樣寫,倒是無法看出寫var有什麼優勢,反而覺得有點多此一舉,但是如果要給lambda表達式變量标注注解的話,那麼這個時候var的作用就展現出來了。

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach((@Nonnull var x) -> System.out.print(x + "\t"));           

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那麼var的優勢何在呢?因為你要标注注解的話,就必定要寫出x的類型,如下面這段程式是錯誤的:

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach((@Nonnull x) -> System.out.print(x + "\t"));           

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但是,我們從何得知x的類型呢?其實我們不用知曉,因為var就能自動推斷,是以,var的好處在這裡就展現出來了。

集合中的新API

在Java9之前,我們要想建立新集合,我們得這樣做:

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");           

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建立過程略顯麻煩,那麼現在,我們可以通過這樣的方式來建立集合:

List<String> list = List.of("hello","world","java");           

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但是,請注意了,用這樣的方式來建立的集合,是無法添加元素的,我們可以嘗試着添加一下:

List<String> list = List.of("hello","world","java");
list.add("test");           

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運作結果如下:

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.base/java.util.ImmutableCollections.uoe(ImmutableCollections.java:71)
	at java.base/java.util.ImmutableCollections$AbstractImmutableCollection.add(ImmutableCollections.java:75)
	at com.itcast.TestDemo.main(TestDemo.java:8)           

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那麼這到底是為什麼呢?我們通過源碼來分析一下。

首先我麼看看List類的of()方法:

static <E> List<E> of(E e1, E e2, E e3) {
    return new ImmutableCollections.ListN<>(e1, e2, e3);
}           

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該方法調用了ImmutableCollections類的ListN()生成一個集合并傳回,我們看看ListN的源碼:

static final class ListN<E> extends AbstractImmutableList<E>
            implements Serializable {

        static final List<?> EMPTY_LIST = new ListN<>();

        @Stable
        private final E[] elements;

        @SafeVarargs
        ListN(E... input) {
            // copy and check manually to avoid TOCTOU
            @SuppressWarnings("unchecked")
            E[] tmp = (E[])new Object[input.length]; // implicit nullcheck of input
            for (int i = 0; i < input.length; i++) {
                tmp[i] = Objects.requireNonNull(input[i]);
            }
            elements = tmp;
        }

        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return size() == 0;
        }

        @Override
        public int size() {
            return elements.length;
        }

        @Override
        public E get(int index) {
            return elements[index];
        }

        private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
            throw new InvalidObjectException("not serial proxy");
        }

        private Object writeReplace() {
            return new CollSer(CollSer.IMM_LIST, elements);
        }
    }           

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它是ImmutableCollections類的一個靜态内部類,我們暫且不管它是如何生成集合的,我們找找裡面有沒有add()方法,會發現裡面并不存在add()方法,那麼我們既然能夠調用到,那麼add()方法肯定在其父類中。最終,在它的父類AbstractImmutableCollection中找到了add()方法:

// all mutating methods throw UnsupportedOperationException
        @Override public boolean add(E e) { throw uoe(); }
        @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { throw uoe(); }
        @Override public void    clear() { throw uoe(); }
        @Override public boolean remove(Object o) { throw uoe(); }
        @Override public boolean removeAll(Collection<?> c) { throw uoe(); }
        @Override public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) { throw uoe(); }
        @Override public boolean retainAll(Collection<?> c) { throw uoe(); }           

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add()方法調用了uoe()方法,而uoe()方法直接抛出了一個異常:

static UnsupportedOperationException uoe() { return new UnsupportedOperationException(); }           

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會發現,調用uoe()方法的不隻add()方法一個,有關于集合添加、修改、删除的種種操作都會抛出異常。是以,由of()方法建立的集合是不可以進行這些相關操作的。

流中的新API

上面集合中說到的of()方法同樣可以用在流中。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5);           

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Stream stream = Stream.of();
Stream stream2 = Stream.of(null);           

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而在上面的兩條語句中,第二條語句會産生空指針異常,當然,我們不能允許我們的程式出現這樣的異常,但是你又很有可能會傳入一個null,這樣的情況該如何避免呢?從Java9開始,出現了一個新方法:

Stream stream3 = Stream.ofNullable(null);           

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該方法允許你傳入一個null值,以此避免空指針異常産生。

繼續介紹Stream中的新API。

  1. takeWhile()

    該方法會從流中一直擷取判定器為真的元素,一旦遇到元素為假,就終止處理

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 3, 2, 5, 6, 7);
Stream stream2 = stream.takeWhile(t -> t % 2 != 0);
stream2.forEach(System.out::println);           

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這段程式的運作結果:

1
3           

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你若是了解了這個方法的意思,這樣的輸出結果就不難了解。因為當擷取到元素2時,判定器為假,此時會終止處理,是以後面的元素就不會再去處理。

2.dropWhile()

那麼這方法和takeWhile()方法相反,它會從流中一直丢棄判定器為真的元素,一旦遇到元素為假,就終止處理

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 3, 2, 5, 6, 7);
Stream stream2 = stream.dropWhile(t -> t % 2 != 0);
stream2.forEach(System.out::println);           

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是以上面程式段的執行結果為:

2
5
6
7           

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字元串中的新API

1.isBlank()

判斷字元串中的字元是否都為空白

2.strip()

去除字元串首尾的空白

3.stripTrailing()

去除字元串尾部的空白

4.stripLeading()

去除字元串首部的空白

5.repeat()

複制字元串,可以傳入一個int類型值來控制複制次數

我們知道在字元串處理方法中,trim()方法也能夠去除字元串首尾的空白,那為什麼Oracle還要設計一個重複的方法呢?這必然有它的道理。其實,trim()方法要比strip()方法簡單得多:

/**
     * Returns a string whose value is this string, with all leading
     * and trailing space removed, where space is defined
     * as any character whose codepoint is less than or equal to
     * {@code 'U+0020'} (the space character).
     */
    public String trim() {
        String ret = isLatin1() ? StringLatin1.trim(value)
                                : StringUTF16.trim(value);
        return ret == null ? this : ret;
    }           

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通過查閱源碼中對該方法的注釋發現,trim()方法隻能去除Unicode碼值小于等于32的空白字元,而32正好指的是空格,那麼對于全角的空格,trim()方法就無能為力了。是以在功能上,strip()方法更加強大。

HttpAPI

這是Java9開始引入的一個處理HTTP請求的API,該API支援同步和異步,而在Java11中已經為正式可用狀态。

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(URI.create("http://www.baidu.com")).build();
BodyHandler<String> responseBodyHandler = BodyHandlers.ofString();
HttpResponse<String> response = client.send(request, responseBodyHandler);
String body = response.body();
System.out.println(body);           

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這是一段基本的通路百度的請求代碼,當然,它還提供了異步請求方式:

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(URI.create("http://www.baidu.com")).build();
BodyHandler<String> responseBodyHandler = BodyHandlers.ofString();
CompletableFuture<HttpResponse<String>> sendAsync = client.sendAsync(request, responseBodyHandler);
HttpResponse<String> response = sendAsync.get();
String body = response.body();
System.out.println(body);           

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新版本廢棄了哪些内容
  • 删除了com.sun.awt.AWTUtilities類
  • 從Oracle JDK中删除了Lucida字型

    Oracle JDK不再提供任何字型,完全依賴于作業系統上安裝的字型。

  • 删除了appletviewer啟動器
Epsilon垃圾收集器

JDK上對這個特性的描述是:開發一個處理記憶體配置設定但不實作任何實際記憶體回收機制的GC,一旦可用堆記憶體用完,JVM就會退出。

我們可以來嘗試着使用一下它,首先我們編寫一段程式:

public class EpsilonTest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		var list = new ArrayList<>();
		boolean flag = true;
		int count = 0;
		while (flag) {
			list.add(new Garbage());
			if (count++ == 500) {
				list.clear();
			}
		}
	}
}

class Garbage {
	private double d1 = 1;
	private double d2 = 2;

	/**
	 * GC在清除本對象時會調用該方法
	 */
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		System.out.println(this + " collecting");
	}
}           

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這是一個無限循環的程式,循環體不斷建立Garbage對象并放入集合,當循環次數達到500時将集合清空,此時的500個對象均為垃圾,會被GC清理,清理時調用finalize()方法列印資訊。運作這段程式,結果如下:

...
com.itcast.Garbage@1e9c634c collecting
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.itcast.EpsilonTest.main(EpsilonTest.java:11)
com.itcast.Garbage@1174213e collecting
com.itcast.Garbage@2029a4b8 collecting
...           

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當程式執行到某一刻時,記憶體溢出,程式終止。

現在我們來使用一下Epsilon,右鍵選擇類檔案,在Run As右側選擇Run Configurations:

Java11新特性解讀

現在我們将預設的GC換為了Epsilon,再來看看運作結果:

Terminating due to java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space           

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會發現,控制台隻輸出了這麼一句,說明被清除的集合中的對象并沒有被回收,而且記憶體溢出的速度也非常快,這說明該GC是并不會回收垃圾,那麼它有什麼作用呢?

它提供完全被動的GC實作,具有有限的配置設定限制和盡可能低的延遲開銷,但代價是記憶體占用和記憶體吞吐量,它的主要用途有以下幾個方面:

  • 性能測試(它可以幫助過濾掉GC引起的性能假象)
  • 記憶體壓力測試
  • 非常短的JOB任務
  • VM接口測試
ZGC垃圾回收器

有人說這是JDK11最為矚目的特性,沒有之一,是最重磅的更新,那麼ZGC的優勢在哪裡呢?

  • GC暫停時間不會超過10毫秒
  • 既能處理幾百兆的小堆,也能處理幾個T的大堆
  • 和G1相比,應用吞吐能力不會下降超過15%
  • 為未來的GC功能和利用colord指針以及Load barriers優化奠定了基礎

ZGC是一個并發、基于region、壓縮型的垃圾收集器,隻有root掃描階段會STW(stop the world,停止所有線程),是以ZGC的停頓時間不會随着堆的增長和存活對象的增長而變長。

用法:-XX:UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC

雖然功能如此強大,但很遺憾的是,在Windows系統的JDK中并沒有提供ZGC,是以也就沒有辦法嘗鮮了。

Flight Recorder

這是一個記錄儀,用于診斷程式運作過程,那麼在之前這是一個商業版的特性,是要收費的,從Java11開始,Fight Recorder免費提供使用并開源。它可以導出事件到檔案中,之後可以用Java Mission Control來分析,也可以在應用啟動時配置java -XX:StartFlightRecording或者在應用啟動之後使用jcmd來錄制,比如:

$ jcmd <pid> JFR.start
$ jcmd <pid> JFR.dump filename=
$ jcmd <pid> JFR.stop           

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其它

在Java11中,支援一個指令編譯運作檔案,在之前的版本中,我們要想運作一個Java程式,首先得用javac指令編譯,然後用java指令運作。而在新版本中,我們直接使用java指令即可完成編譯運作操作。

在Unicode10版本中,增加了8518個字元,總計達到了136690個字元,這已經超出了char類型的數值範圍,是以在Java11中,新增了CharacterData,使用四個位元組來處理字元。

那麼有關Java11的新特性就介紹到這裡。