JDK9新特性学习：入门级教程详解

本文详细介绍了JDK9的新特性和改进，重点关注模块化系统、新的集合工厂方法、移除的废弃API以及HTTP/2客户端等功能，旨在帮助读者更好地理解和掌握JDK9新特性学习。

JDK9的发布背景

JDK9是继JDK8之后的一个重要更新版本。随着Java技术的不断演进，JDK9在多个方面进行了优化和改进，旨在提高Java平台的性能、稳定性和安全性。其中最显著的改进就是引入了模块化系统，这标志着Java平台向着更加模块化和组件化的方向发展。

JDK9的主要改进

JDK9引入了多个重要的新特性和改进：

• 模块化系统（Project Jigsaw）：这是JDK9最核心的改进之一，它为Java平台提供了模块化的支持，有助于更好地组织和管理代码。
• 新的集合工厂方法：为集合类提供了更多的工厂方法，简化了集合的创建和初始化。
• 移除的废弃API：JDK9移除了许多过时的API，从而清理了Java平台的代码库。
• HTTP/2客户端：引入了支持HTTP/2的新客户端，增强了网络通信的能力。
• 新的垃圾收集器：引入了G1垃圾收集器的改进，提升了Java应用的性能。
• 反射API的改进：在反射API方面进行了优化，使得Java程序更加高效。

模块的概念

模块是Java平台在JDK9中引入的一个新概念，它是一种自包含的单元，用于组织代码和资源。模块的主要特点包括：

• 封装性：模块将代码和资源封装在一起，外部依赖关系通过显式的模块声明进行管理。
• 声明依赖关系：模块可以声明它依赖于其他模块，确保代码在运行时可以访问所需的依赖。
• 版本控制：每个模块可以声明自己的版本，从而在多个版本共存的情况下更好地管理依赖关系。
• 安全性：模块系统通过访问控制机制来增强安全性，确保模块内部的代码不会被外部代码随意访问。

如何使用模块系统

使用模块系统的基本步骤包括编写模块描述符文件（module-info.java）和模块源代码文件。下面是一个简单的示例，展示了如何定义和使用模块。

示例代码

// module-info.java
module com.example.helloworld {
    requires java.base;
    exports com.example.helloworld;
}

// HelloWorld.java
package com.example.helloworld;

public class HelloWorld {
    public void greet() {
        System.out.println("Hello, world!");
    }
}

// Main.java
package com.example.helloworld;

import java.util.logging.Logger;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Logger logger = Logger.getLogger(Main.class.getName());
        logger.info("Starting main method");
        HelloWorld hello = new HelloWorld();
        hello.greet();
    }
}

在模块源代码中，module-info.java文件声明了模块的依赖关系和导出的包。HelloWorld类和Main类是模块内部的代码。要编译和运行模块，可以使用以下命令：

javac --module-path . -d mods com/example/helloworld/module-info.java com/example/helloworld/HelloWorld.java com/example/helloworld/Main.java
java --module-path mods --module com.example.helloworld/com.example.helloworld.Main

在实际应用中，模块系统可以用于组织大型项目，通过模块化的组织方式，可以更好地管理依赖关系和版本控制。

工厂方法介绍

JDK9为集合类引入了新的工厂方法，称为of方法，它允许以更简洁的方式创建不可变集合。这些工厂方法可以创建不可变的列表、集合、映射和其他集合类型。

工厂方法的使用示例

以下是一个使用新的集合工厂方法的例子，展示了如何创建不可变的列表和映射。

示例代码

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;

public class FactoryMethodsExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建不可变列表
        List<String> immutableList = List.of("Java", "Python", "C++");
        System.out.println("Immutable List: " + immutableList);

        // 创建不可变集合
        Set<String> immutableSet = Set.of("Java", "Python", "C++");
        System.out.println("Immutable Set: " + immutableSet);

        // 创建不可变映射
        Map<String, Integer> immutableMap = Map.of(
            "Java", 10,
            "Python", 20,
            "C++", 30
        );
        System.out.println("Immutable Map: " + immutableMap);

        // 尝试修改不可变集合
        try {
            immutableList.add("Ruby");
        } catch (UnsupportedOperationException e) {
            System.out.println("Cannot modify immutable list: " + e.getMessage());
        }
    }
}

上述代码中，List.of、Set.of和Map.of方法分别创建了不可变的列表、集合和映射。这些集合一旦创建就不能被修改。如果尝试修改不可变集合，将会抛出UnsupportedOperationException。

移除的API列表

JDK9移除了多个废弃的API，这些API在过去的版本中已经被标记为废弃。以下是部分被移除的API列表：

• sun.misc.Unsafe：一个不安全的类，允许直接操作内存和执行危险的操作。
• com.sun.* 包中的类和方法：这些类和方法属于Sun Microsystems的内部API，不建议使用。
• javax.management.modelmbean.*：与MBean（管理Bean）相关的废弃API。
• java.util.jar.JarVerifier：验证JAR文件时使用的过时方法。
• java.awt.font.*：与字体相关的过时API。
• java.util.ServiceLoader 中的load()方法：已经被loadService()替换。
• java.nio.file.FileSystem.* 中的createFile()和createDirectory()方法：已经被create()和createDirectories()替换。

移除的原因及影响

这些API被移除的原因主要有两个：

• 安全性：某些API存在安全隐患或容易被滥用，例如sun.misc.Unsafe类。
• 稳定性：一些API已经过时或不再符合当前的设计标准，例如com.sun.*包中的类，这些API不建议在生产环境中使用。

移除这些API对现有代码的影响主要表现为：如果代码中依赖这些API，需要进行相应的修改和重构。同时，移除API也有助于清理Java平台的代码库，提高整体的稳定性和安全性。

HTTP/2协议简介

HTTP/2是HTTP协议的一个重要升级版本，它引入了多个新特性，旨在提高Web应用的性能和响应速度。HTTP/2的主要特性包括：

• 二进制协议：使用二进制格式而不是基于文本的格式，提高了传输效率。
• 多路复用：允许在一个TCP连接上同时发送多个请求和响应，减少了网络延迟。
• 服务器推送：服务器可以在客户端请求之前主动推送资源，减少了客户端的等待时间。
• 头部压缩：通过压缩请求和响应头部，减少了网络传输的数据量。

如何使用新的HTTP客户端

JDK9引入了新的HttpURLConnection API来支持HTTP/2。下面是一个简单的示例，展示了如何使用新的客户端发送HTTP请求。

示例代码

import java.net.URL;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;
import java.net.http.HttpRequest.BodyPublishers;
import java.net.http.HttpResponse.BodyHandlers;
import java.io.IOException;

public class Http2ClientExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        URL url = new URL("https://example.com");
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
            .uri(url.toURI())
            .GET()
            .build();

        HttpResponse<String> response = client.send(request, BodyHandlers.ofString());
        System.out.println("Response: " + response.body());
    }
}

上述代码中，首先创建了一个新的HTTP客户端实例HttpClient，然后构建了一个HTTP GET请求，请求目标URL为https://example.com。最后，客户端发送请求并接收响应，响应体以字符串形式输出。

还可以使用HTTP客户端发送POST请求，例如：

public class Http2PostExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        URL url = new URL("https://example.com/post");
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
            .uri(url.toURI())
            .POST(BodyPublishers.ofString("data=123"))
            .build();

        HttpResponse<String> response = client.send(request, BodyHandlers.ofString());
        System.out.println("Response: " + response.body());
    }
}

上述代码中，发送了一个POST请求，请求体包含字符串"data=123"。

新的垃圾收集器

JDK9引入了新的G1垃圾收集器改进，这些改进主要集中在以下几个方面：

• 并发标记（Concurrent Marking）：G1垃圾收集器在标记阶段引入了并发标记机制，减少了垃圾收集暂停时间。
• 并行回收（Parallel Compaction）：G1垃圾收集器在回收阶段引入了并行回收机制，提高了回收效率。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示了如何配置G1垃圾收集器：

public class G1GarbageCollectorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 配置G1垃圾收集器
        System.setProperty("java.util.concurrent.locks.disableBiasedLocking", "true");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism", "2");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.threadFactory", "com.example.MyThreadFactory");

        // 启动JVM时使用G1垃圾收集器
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.maximumPoolSize", "8");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.corePoolSize", "4");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.corePoolSize", "1");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.corePoolSize", "2");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.corePoolSize", "2");
        System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.corePoolSize", "2");

        // 启动JVM
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 运行逻辑代码
            }
        }).start();
    }
}

新的反射API改进

JDK9对反射API进行了改进，其中最显著的是引入了java.lang.invoke包中的方法句柄（Method Handles）。方法句柄提供了一种更高效和灵活的方式，用于访问和调用类的方法。

示例代码

import java.lang.invoke.MethodHandle;
import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodType;

public class ReflectionExample {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        // 获取MethodHandles查找器
        MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();

        // 获取方法句柄
        MethodHandle methodHandle = lookup.findStatic(ReflectionExample.class, "sayHello", MethodType.methodType(void.class));

        // 调用方法
        methodHandle.invoke();
    }

    public static void sayHello() {
        System.out.println("Hello, world!");
    }
}

上述代码中，使用MethodHandles.lookup()获取查找器，然后使用findStatic方法获取方法句柄。最后，通过调用方法句柄来执行静态方法sayHello。

其他值得关注的特性

• 新的模块化系统：除了上面提到的模块化系统，JDK9还引入了更多的模块化特性，例如模块的自动检测和依赖解析。
• 改进的JShell：JDK9引入了一个名为JShell的新工具，它提供了一个交互式的命令行环境，便于开发人员快速测试和调试代码。
• 改进的Javadoc：JDK9对Javadoc工具进行了改进，使其生成的文档更加美观和易读。

JDK9是一个重要的版本更新，它引入了模块化系统、新的集合工厂方法、改进的垃圾收集器和反射API等多方面的改进，为Java应用的开发提供了更多的选择和灵活性。