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JDK9新特性学习入门教程

标签：

Java JVM

概述

JDK9新特性学习入门涵盖了许多重要的新功能和改进，包括模块化系统、私有接口、过滤器API和HTTP客户端API等。这些特性使Java开发更加现代化和高效，有助于提高代码的可维护性、安全性和性能。本文详细介绍了各个新特性，并提供了实践案例和常见问题解答，帮助开发者更好地理解和应用这些新功能。

JDK9简介

JDK9发布背景

JDK 9是Java开发工具包（Java Development Kit，简称JDK）9.0版，它是Java平台标准版（Java Platform, Standard Edition，简称Java SE）的第九个主要版本。JDK 9的发布标志着Java语言和平台的一个重要里程碑。它是自Java 8以来的首个长期支持版本（LTS），意味着Oracle公司将会提供5年的技术支持和安全更新。

JDK 9的发布背景有几个关键因素：

模块化: Java 9的一个主要特性是模块化系统，它引入了新的模块化概念，允许开发者将应用程序分解成更小、更独立的模块，每个模块都有明确的依赖关系，这有助于提高代码的可维护性和可重用性。
性能提升: 通过引入新的语言特性、改进JVM（Java虚拟机）和类库，JDK 9在性能方面有显著的提升。例如，新的JVM选项和垃圾回收算法可以减少停顿时间和提高垃圾回收效率。
弃用和移除: Java 9移除了Java EE和CORBA模块，以及一些不常用的工具，如javacard工具，这有助于减少平台的复杂性和维护成本。
改进JavaDoc: Java 9更新了JavaDoc工具，使其更加现代化和易于使用。新的JavaDoc标记和功能可以帮助开发者更好地记录和理解代码。

JDK9下载与安装指南

JDK 9的下载与安装过程相对简单，以下是详细的步骤：

下载JDK 9: 访问Oracle官方网站或下载页面，找到JDK 9的安装包。对于开发人员来说，通常选择JDK 9的JDK下载，而不是JRE（Java运行时环境）。
选择版本: 确保下载的是适合你的操作系统的版本。JDK 9支持Windows、Linux和macOS等主流操作系统。
安装JDK: 安装过程通常包括标准的安装向导。对于Windows用户，双击下载的.exe文件，按照提示完成安装过程。对于Linux和macOS用户，通常需要使用命令行工具来进行安装。例如，对于Linux用户，可以使用以下命令下载和安装JDK 9：
```
sudo apt-get update
sudo apt-get install openjdk-9-jdk
```
环境变量配置: 安装完成后，需要配置环境变量以确保系统能够找到JDK 9。对于Windows用户，可以在系统变量中添加新的环境变量JAVA_HOME，并将其值设置为JDK 9的安装路径。同样，PATH变量也需要更新，以包含JAVA_HOME路径中的bin目录。对于Linux和macOS用户，可以编辑~/.bashrc或~/.zshrc文件，添加以下内容：
```
export JAVA_HOME=/path/to/jdk-9
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
```
验证安装: 安装完成后，可以通过运行java -version命令来验证JDK 9是否已正确安装。这个命令会显示当前系统上安装的Java版本，应该显示java version "9"。例如：
```
java -version
```

模块化系统

模块化简介

JDK 9引入了模块化系统，这是Java平台的一个重大变化，它改变了Java程序的结构和依赖管理方式。模块化系统通过引入新的module-info.java文件和module关键字，使Java代码组织更加清晰和独立。在模块化系统中，每个模块都有其独立的代码库和依赖关系，这有助于提高代码的可维护性、可重用性和安全性。

一个模块由以下几个核心部分组成：

模块声明：每个模块都需要一个声明，通常通过module关键字来指定模块的名称。例如：
```
module com.example.myapp {
}
```
模块依赖：模块可以声明它依赖的其他模块。例如，一个模块可能依赖java.base模块，这可以通过在module声明中添加requires关键字来指定：
```
module com.example.myapp {
    requires java.base;
}
```
提供服务：模块可以声明它提供的服务，这通常通过provides关键字来指定。例如，一个模块可能提供了一个特定的服务实现：
```
module com.example.myapp {
    provides com.example.service.MyService with com.example.service.MyServiceImpl;
}
```
导出包：模块可以声明它导出的包，其他模块可以访问这些包中的类和接口。这通常通过exports关键字来指定：
```
module com.example.myapp {
    exports com.example.myapp.util;
}
```

模块化系统通过将代码分解成更小、更独立的模块，使开发者能够更好地管理和维护代码库。此外，模块化系统还引入了新的JAR文件格式和命令行选项，如--module-path，使开发者能够更灵活地管理和运行模块化的Java应用程序。

模块路径与模块描述符

在JDK 9中，模块化系统需要使用新的命令行选项来指定模块路径，这可以通过--module-path选项来完成。--module-path选项用于指定包含模块描述符的目录或JAR文件。例如，以下命令可以用来运行一个模块化的Java应用程序：

java --module-path /path/to/modules --module com.example.myapp/com.example.myapp.Main

在这个例子中，/path/to/modules指定了包含模块描述符的目录，而com.example.myapp指定了要运行的模块名称。模块描述符文件通常位于模块的根目录下，并且其文件名为module-info.java。这个文件包含了模块的声明、依赖、导出包和服务提供声明。以下是一个简单的module-info.java文件示例：

module com.example.myapp {
    requires java.base;
    exports com.example.myapp.util;
    provides com.example.service.MyService with com.example.service.MyServiceImpl;
}

在这个示例中，module关键字用于声明模块的名称，requires关键字用于声明依赖的其他模块，exports关键字用于声明导出的包，provides关键字用于声明提供的服务。通过这种方式，模块化系统可以确保每个模块都有明确的依赖关系和边界，这有助于提高代码的可维护性和安全性。

新特性详解

私有接口

JDK 9引入了私有接口，这是一种新的接口类型，只能在声明它的模块内部使用。这种接口类型允许开发者创建更私密和封装的设计，避免接口被外部模块滥用。私有接口的声明方式与标准接口类似，但需要在模块描述符中使用private关键字来声明。例如：

module com.example.myapp {
    exports com.example.myapp.util;

    interface PrivateInterface {
        void doSomething();
    }

    private static class PrivateClass {
        public void doSomething() {
            System.out.println("Doing something privately.");
        }
    }
}

在这个例子中，PrivateInterface是一个私有接口，只能在com.example.myapp模块内部使用。同样，PrivateClass是一个私有静态类，只能在模块内部访问。这种设计方式有助于封装代码，避免不必要的外部访问。以下是使用私有接口的一个简单示例：

module com.example.myapp {
    exports com.example.myapp.util;

    interface PrivateInterface {
        void doSomething();
    }

    private static class PrivateClass implements PrivateInterface {
        @Override
        public void doSomething() {
            System.out.println("Doing something privately.");
        }
    }
}

在这个示例中，PrivateInterface是一个私有接口，只能在模块内部使用。PrivateClass实现了这个私有接口，并在模块内部访问。这种设计方式有助于封装代码，避免外部模块滥用接口。

过滤器API

JDK 9引入了新的过滤器API，它提供了一种更强大和灵活的方式来过滤集合中的元素。过滤器API通过java.util.stream包中的Stream接口和Predicate接口来实现。Stream接口提供了多种过滤方法，如filter、allMatch、anyMatch等，这些方法允许开发者根据特定条件过滤集合中的元素。例如：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class FilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

        List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                          .filter(n -> n % 2 == 0)
                                          .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("Even numbers: " + evenNumbers);
    }
}

在这个示例中，numbers是包含从1到10的整数列表。filter方法用于过滤出偶数，并将结果收集到一个新列表中。Predicate接口用于定义过滤条件，这个例子中的过滤条件是n % 2 == 0，即判断元素是否为偶数。filter方法返回一个新的流，这个流只包含满足过滤条件的元素。

JDK 9还提供了其他过滤方法，如allMatch和anyMatch，它们分别用于检查所有元素是否满足给定条件，或者至少有一个元素满足给定条件。例如：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class FilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

        boolean allEven = numbers.stream()
                                 .allMatch(n -> n % 2 == 0);

        boolean anyEven = numbers.stream()
                                 .anyMatch(n -> n % 2 == 0);

        System.out.println("All numbers are even: " + allEven);
        System.out.println("Any number is even: " + anyEven);
    }
}

在这个示例中，allEven变量用于检查所有元素是否为偶数，而anyEven变量用于检查至少有一个元素是偶数。这些方法使开发者能够更灵活地处理集合中的元素。

HTTP客户端API

JDK 9引入了新的HTTP客户端API，它提供了一种新的方式来访问和处理HTTP请求。新的HTTP客户端API通过java.net.http包中的HttpClient和HttpRequest类来实现。这个API提供了多种方式来发送HTTP请求和处理响应，包括同步和异步请求处理。

以下是一个简单的示例，演示如何使用新的HTTP客户端API发送一个GET请求：

import java.net.URI;
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.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class HttpClientExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();

        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                                        .uri(URI.create("https://api.example.com/data"))
                                        .GET()
                                        .build();

        HttpResponse<String> response = client.send(request, BodyHandlers.ofString());

        System.out.println("Response status: " + response.statusCode());
        System.out.println("Response body: " + response.body());
    }
}

在这个示例中，HttpClient用于创建一个新的HTTP客户端，并通过HttpRequest类构建一个GET请求。uri方法用于指定请求的目标URI，GET方法用于构建GET请求。send方法用于发送请求，并返回一个HttpResponse对象，该对象包含了响应的状态码和响应体。BodyHandlers.ofString用于将响应体解析为字符串。

新的HTTP客户端API还支持异步请求处理，这可以通过CompletableFuture类来实现。以下是一个异步请求处理的示例：

import java.net.URI;
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.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class HttpClientExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();

        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                                        .uri(URI.create("https://api.example.com/data"))
                                        .GET()
                                        .build();

        CompletableFuture<HttpResponse<String>> futureResponse = client.sendAsync(request, BodyHandlers.ofString());

        futureResponse.thenApply(response -> {
            System.out.println("Response status: " + response.statusCode());
            System.out.println("Response body: " + response.body());
            return null;
        }).join();
    }
}

在这个示例中，sendAsync方法用于发送一个异步请求，并返回一个CompletableFuture对象。thenApply方法用于处理响应，它接受一个函数作为参数，该函数可以处理响应并返回结果。join方法用于等待异步操作完成，并获取最终结果。

新的HTTP客户端API还支持其他HTTP方法，例如POST请求，可以通过POST方法构建HTTP请求。例如：

import java.net.URI;
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.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class HttpClientExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();

        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                                        .uri(URI.create("https://api.example.com/data"))
                                        .POST(BodyPublishers.ofString("data"))
                                        .build();

        CompletableFuture<HttpResponse<String>> futureResponse = client.sendAsync(request, BodyHandlers.ofString());

        futureResponse.thenApply(response -> {
            System.out.println("Response status: " + response.statusCode());
            System.out.println("Response body: " + response.body());
            return null;
        }).join();
    }
}

在这个示例中，POST方法用于构建POST请求，并将字符串数据作为请求体发送。sendAsync方法用于发送异步POST请求，并返回一个CompletableFuture对象。thenApply方法用于处理响应，join方法用于等待异步操作完成。

新的HTTP客户端API提供了更灵活和强大的方式来处理HTTP请求，使开发者能够更方便地构建和管理HTTP客户端应用。

实践案例

创建模块化项目

在JDK 9中，创建模块化项目需要遵循一些特定的步骤。以下是一个简单的步骤指南，用于创建一个模块化的Java项目：

定义模块结构: 首先，需要定义项目的模块结构。每个模块应该有清晰的边界，包含相关的类和接口。每个模块都应该在自己的目录下，并且需要有一个module-info.java文件来声明模块的依赖关系和导出的包。
模块描述符: 在每个模块的根目录下创建一个module-info.java文件，这个文件用于声明模块的依赖关系和导出的包。例如：
```
module com.example.myapp {
    requires java.base;
    exports com.example.myapp.util;
}
```
编译模块: 使用javac命令编译模块。例如，可以使用以下命令来编译模块：
```
javac --module-source-path /path/to/module/source --module com.example.myapp
```
在这个命令中，--module-source-path选项指定了包含模块源代码的目录，--module选项指定了要编译的模块名称。
运行模块化应用: 使用--module-path选项运行模块化的Java应用程序。例如：
```
java --module-path /path/to/module/classes --module com.example.myapp/com.example.myapp.Main
```
在这个命令中，--module-path选项指定了包含模块类文件的目录，--module选项指定了要运行的模块名称和入口点。

以下是一个完整的示例，演示如何创建一个简单的模块化项目：

模块结构：

├── moduleA
│   ├── module-info.java
│   └── src
│       └── com/example/moduleA
│           └── MyClass.java
└── moduleB
    ├── module-info.java
    └── src
        └── com/example/moduleB
            └── MyService.java

moduleA模块描述符：

module com.example.moduleA {
    requires java.base;
    exports com.example.moduleA;
}

moduleA模块代码：

package com.example.moduleA;

public class MyClass {
    public void doSomething() {
        System.out.println("Doing something in moduleA.");
    }
}

moduleB模块描述符：

module com.example.moduleB {
    requires com.example.moduleA;
    exports com.example.moduleB;
}

moduleB模块代码：

package com.example.moduleB;

import com.example.moduleA.MyClass;

public class MyService {
    public void useMyClass() {
        MyClass myClass = new MyClass();
        myClass.doSomething();
    }
}

编译模块：

javac --module-source-path ./moduleA:./moduleB --module com.example.moduleA
javac --module-source-path ./moduleA:./moduleB --module com.example.moduleB

运行模块化应用：

java --module-path ./moduleA:./moduleB --module com.example.moduleB/com.example.moduleB.MyService

在运行命令后，MyService类将调用MyClass的方法，输出相应的信息。这个示例展示了如何创建和运行一个简单的模块化项目。

使用HTTP客户端API

在JDK 9中，新的HTTP客户端API提供了更强大和灵活的方式来发送和处理HTTP请求。以下是一个简单的示例，演示如何使用新的HTTP客户端API发送一个GET请求：

创建一个简单的HTTP客户端应用：

import java.net.URI;
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.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class HttpClientExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();

        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                                        .uri(URI.create("https://api.example.com/data"))
                                        .GET()
                                        .build();

        CompletableFuture<HttpResponse<String>> futureResponse = client.sendAsync(request, BodyHandlers.ofString());

        futureResponse.thenApply(response -> {
            System.out.println("Response status: " + response.statusCode());
            System.out.println("Response body: " + response.body());
            return null;
        }).join();
    }
}

运行示例应用：

javac HttpClientExample.java
java HttpClientExample

在这个示例中，新的HTTP客户端API通过HttpClient类创建一个新的HTTP客户端，并通过HttpRequest类构建一个GET请求。uri方法用于指定请求的目标URI，GET方法用于构建GET请求。sendAsync方法用于发送一个异步请求，并返回一个CompletableFuture对象。thenApply方法用于处理响应，它接受一个函数作为参数，该函数可以处理响应并返回结果。join方法用于等待异步操作完成，并获取最终结果。

通过这种方式，开发者可以更方便地构建和管理HTTP客户端应用。新的HTTP客户端API提供了更灵活和强大的方式来处理HTTP请求，这有助于提高应用程序的性能和可维护性。

常见问题解答

模块化常见错误

在使用模块化系统时，可能会遇到一些常见的错误。以下是一些常见的错误及其解决方法：

模块未找到错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Module not found: com.example.myapp
```
解决方法：确保模块的名称和路径正确。检查module-info.java文件中的module声明是否正确，以及--module-path选项是否指定了正确的路径。
模块依赖错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Module com.example.myapp requires module com.example.dependency which cannot be found
```
解决方法：确保模块依赖关系正确。检查module-info.java文件中的requires声明是否正确，以及依赖模块是否包含在--module-path选项中。
导出包错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Package com.example.myapp.util not found in module com.example.myapp
```
解决方法：确保包被正确导出。检查module-info.java文件中的exports声明是否正确，以及包是否存在于模块的源代码目录中。
私有接口或类错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Private interface or class com.example.myapp.PrivateInterface cannot be used outside of module com.example.myapp
```
解决方法：确保私有接口或类仅在模块内部使用。检查module-info.java文件中的private声明是否正确，以及私有接口或类是否仅在模块内部访问。
模块路径错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Module path not found: /path/to/modules
```
解决方法：确保模块路径正确。检查--module-path选项是否指定了正确的路径，以及路径中是否包含模块描述符文件。

新特性应用中的问题

在应用新的Java 9特性时，可能会遇到一些常见问题。以下是一些常见问题及其解决方法：

私有接口使用错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Private interface com.example.myapp.PrivateInterface cannot be used outside of module com.example.myapp
```
解决方法：确保私有接口仅在声明它的模块内部使用。检查代码是否尝试从模块外部访问私有接口，确保私有接口的声明正确。
过滤器API使用错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Predicate condition not met in filter method
```
解决方法：确保过滤条件正确。检查filter、allMatch或anyMatch方法中的Predicate条件是否正确，以及集合中的元素是否符合预期。
HTTP客户端API使用错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: HTTP request failed with status code 404
```
解决方法：确保请求目标URI正确。检查请求的目标URI是否正确，以及请求方法（如GET、POST等）是否正确。
模块描述符错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Module descriptor not found: module-info.java
```
解决方法：确保模块描述符文件存在。检查模块根目录下是否存在module-info.java文件，以及文件内容是否正确。
模块化编译错误：

错误信息可能类似于：
```
Error: Module compilation failed with errors
```
解决方法：确保模块结构正确。检查模块的依赖关系、导出包和私有接口声明是否正确，以及模块的源代码目录结构是否符合要求。

总结与展望

JDK9新特性的总结

JDK 9引入了许多新的特性和改进，这使Java开发更加现代化和高效。以下是JDK 9的一些主要新特性的总结：

模块化系统：模块化系统通过引入新的module-info.java文件和module关键字，使Java代码组织更加清晰和独立。每个模块有其独立的代码库和依赖关系，这有助于提高代码的可维护性和安全性。
私有接口：私有接口是一种只能在声明它的模块内部使用的接口类型，这有助于封装代码和避免接口被外部模块滥用。
过滤器API：新的过滤器API通过java.util.stream包中的Stream接口和Predicate接口，提供了更强大和灵活的方式来过滤集合中的元素。这有助于简化集合操作和处理逻辑。
HTTP客户端API：新的HTTP客户端API提供了更强大和灵活的方式来发送和处理HTTP请求。这使开发者能够更方便地构建和管理HTTP客户端应用。
弃用和移除：JDK 9移除了Java EE和CORBA模块，以及一些不常用的工具。这有助于减少平台的复杂性和维护成本，使Java平台更加轻量和简洁。

新特性的未来意义

JDK 9的新特性为Java开发带来了许多积极的影响，并为未来的发展奠定了基础。以下是一些未来意义的展望：

模块化系统的进一步发展：模块化系统在Java 9中引入后，预计会在未来的版本中得到进一步的发展和完善。随着开发社区的反馈和需求，模块化系统可能会添加更多的功能和改进，使其更加成熟和易于使用。
新的语言特性和改进：未来的Java版本可能会继续引入新的语言特性和改进，使Java开发更加高效和现代化。例如，可能会有新的语法糖、类型推断或性能优化，使代码更加简洁和高效。
更好的工具支持：随着Java 9新特性的引入，开发工具（如IDE、构建工具和调试工具）可能会得到更好的支持和集成。这将使开发者能够更方便地使用这些新特性，并提高开发效率。
更广泛的生态系统：新的Java 9特性可能会促进开发社区的增长和创新，使Java平台的生态系统更加丰富和多样化。这将有助于吸引更多开发者和项目使用Java，推动Java技术的发展和应用。
更好的安全性和性能：模块化系统和新的HTTP客户端API等特性将有助于提高Java应用程序的安全性和性能。随着开发社区的反馈和需求，这些特性可能会得到进一步的改进和完善，使Java平台更加可靠和高效。

总之，JDK 9的新特性为Java开发带来了许多积极的变化，并为未来的发展奠定了坚实的基础。随着开发社区的反馈和需求，我们可以期待Java平台在未来版本中带来更多创新和改进，使Java成为更加现代化和高效的开发平台。

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