JDK9新特性资料详解教程

JDK9带来了众多新特性和改进，特别是在模块化系统、集合类和Stream API增强方面，极大地提升了Java应用程序的性能和安全性。本文详细介绍了JDK9的新特性，包括模块化系统、新的集合类、私有方法和变量的反射访问，以及不可变集合等。此外，还涵盖了Compact Profiles、垃圾收集器改进和HTTP/2客户端等其他重要更新。以下是关于JDK9新特性资料的全面概述。

JDK9简介

JDK9是Java平台的第9个主要版本，于2017年9月21日正式发布。它继承了Java 8的特性，并在此基础上进行了一系列改进和增强，主要目标是提高Java应用程序的模块化和安全性，以适应现代软件开发的需求。

1.1 JDK9的发布日期

JDK9在2017年9月21日正式发布，标志着Java平台迈向一个新时代的开始。

1.2 JDK9的主要改进点概述

JDK9引入了许多重要的新特性和改进点，包括：

• 模块化系统（Jigsaw项目）
• 新的集合类和Stream API增强
• 反射API的改进
• 不可变集合的支持
• Compact Profiles
• 垃圾收集器的改进
• HTTP/2客户端的引入

这些改进有助于开发人员编写更高效、更安全、更模块化的Java应用程序。

模块系统(Jigsaw项目)

JDK9最重要的新特性之一是引入了模块化系统，这是JDK9的核心改进之一，它通过引入模块化机制来提高应用程序的安全性、性能和可维护性。

2.1 模块的概念

模块是将代码和资源组织到一起的独立单元，它封装了代码，定义了与其他模块的依赖关系。模块化系统通过模块描述符（Module Descriptor）来定义这些依赖关系。

模块描述符是一个文本文件，通常命名为module-info.java，它包含模块的声明、导出的包、使用的模块和其他元数据。例如：

module com.example.myapp {
    requires java.base;
    requires java.logging;
    exports com.example.myapp.util;
}

• module com.example.myapp: 定义模块名称。
• requires java.base: 指定模块依赖于java.base模块。
• exports com.example.myapp.util: 导出模块内的包com.example.myapp.util，允许其他模块访问。

模块化系统通过这种方式帮助开发者更好地组织代码和管理依赖，从而提高应用程序的安全性、性能和可维护性。

2.2 如何使用模块化开发

要使用模块化开发，首先需要在项目中创建module-info.java文件，然后在类路径中使用模块路径（module path）来运行应用程序。

例如，假设我们有一个简单的模块应用程序：

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

// Util.java
package com.example.myapp.util;

public class Util {
    public static void printHello() {
        System.out.println("Hello from Util!");
    }
}

在命令行中，可以使用以下命令来运行模块化应用程序：

java --module-path path/to/module --module com.example.myapp/com.example.myapp.util.Util

通过这种方式，可以将应用程序划分为独立的模块，每个模块只导出必要的包，从而提高安全性，减少依赖冲突，并使代码更易于维护。

新增的集合类

JDK9引入了新的集合类和对Stream API的增强，进一步提高了Java在处理大量数据时的性能和灵活性。

3.1 IntStream、LongStream和DoubleStream等流式处理

JDK9引入了新的流式处理类，如IntStream、LongStream和DoubleStream，它们专门用于处理整数、长整数和浮点数。

这些流式处理类提供了丰富的操作，如过滤（filter）、映射（map）、归约（reduce）、排序（sorted）等。例如：

import java.util.stream.IntStream;

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        IntStream.range(1, 5).forEach(System.out::println);
        IntStream.rangeClosed(1, 5).forEach(System.out::println);

        IntStream.range(1, 5)
                .filter(n -> n % 2 == 0)
                .map(n -> n * 2)
                .forEach(System.out::println);

        int sum = IntStream.range(1, 5).sum();
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

这段代码演示了如何使用IntStream进行基本的流式处理操作，包括生成范围、过滤、映射和求和。

3.2 流式处理示例：LongStream和DoubleStream

JDK9还提供了LongStream和DoubleStream，用于处理长整数和浮点数。例如：

import java.util.stream.LongStream;

public class LongStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        LongStream.range(1L, 5L).forEach(System.out::println);

        LongStream.rangeClosed(1L, 5L).forEach(System.out::println);

        LongStream.range(1L, 5L)
                .filter(n -> n % 2 == 0)
                .map(n -> n * 2)
                .forEach(System.out::println);

        long sum = LongStream.range(1L, 5L).sum();
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

import java.util.stream.DoubleStream;

public class DoubleStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        DoubleStream.range(1.0, 5.0).forEach(System.out::println);

        DoubleStream.rangeClosed(1.0, 5.0).forEach(System.out::println);

        DoubleStream.range(1.0, 5.0)
                .filter(n -> n % 2 == 1)
                .map(n -> n * 2)
                .forEach(System.out::println);

        double sum = DoubleStream.range(1.0, 5.0).sum();
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

Stream API的增强

JDK9还增强了Stream API，提供了更多有用的操作，如ofNullable、takeWhile和dropWhile等。

• ofNullable：允许创建一个包含单个非空值的流，如果值为null则创建空流。
• takeWhile：返回一个流，该流包含原始流中的元素，直到某个谓词不再满足时为止。
• dropWhile：返回一个流，该流包含原始流中的元素，从某个谓词不再满足的第一个元素开始。

例如：

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

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

        // 使用ofNullable
        Stream.ofNullable(1).forEach(System.out::println);
        Stream.ofNullable(null).forEach(System.out::println);

        // 使用takeWhile
        List<Integer> lessThanFour = numbers.stream()
                .takeWhile(n -> n < 4)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Less than 4: " + lessThanFour);

        // 使用dropWhile
        List<Integer> greaterThanFour = numbers.stream()
                .dropWhile(n -> n < 4)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Greater than 4: " + greaterThanFour);
    }
}

这段代码演示了如何使用新的Stream API增强功能进行数据处理。

私有方法和变量的反射访问

JDK9增强了反射API，现在可以访问私有方法和私有变量。这使得反射操作更加灵活和强大。

4.1 私有方法和变量访问的基本概念

在JDK9之前，反射API不允许直接访问私有方法或私有变量。但在JDK9中，通过java.lang.reflect.AccessibleObject接口的setAccessible方法，可以设置私有成员的访问权限。

4.2 如何使用新的反射API访问私有方法和变量

以下是一个示例，演示了如何使用反射API访问私有方法和变量：

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

public class ReflectionExample {
    private String privateField = "Private Field Value";
    private void privateMethod() {
        System.out.println("Private Method Called");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ReflectionExample example = new ReflectionExample();

        // 反射访问私有字段
        Field field = ReflectionExample.class.getDeclaredField("privateField");
        field.setAccessible(true);
        System.out.println("Private Field Value: " + field.get(example));

        // 反射访问私有方法
        Method method = ReflectionExample.class.getDeclaredMethod("privateMethod");
        method.setAccessible(true);
        method.invoke(example);
    }
}

这段代码中，首先通过反射获取私有字段privateField，然后设置其访问权限为可访问，并输出字段的值。接着，获取私有方法privateMethod，同样设置其访问权限为可访问，并调用该方法。

不可变集合

不可变集合是指集合中的元素在创建后不能更改。这有助于提高代码的安全性和可预测性，因为不可变对象不能被意外修改。

5.1 不可变集合的特点

不可变集合的主要特点包括：

• 一旦创建，集合中的元素不能更改。
• 提供线程安全，无需同步。
• 可以在任何地方安全地共享和传递。

JDK9提供了多种不可变集合的实现，例如Collections.unmodifiableList、Collections.unmodifiableSet等。

5.2 使用不可变集合的好处

使用不可变集合的好处包括：

• 提高程序的安全性，防止意外修改。
• 改善性能，因为不需要同步。
• 提高代码的可读性和可维护性。

例如：

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

public class ImmutableCollectionsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
        List<String> immutableList = Collections.unmodifiableList(list);

        try {
            immutableList.add("D"); // 这行代码会抛出UnsupportedOperationException
        } catch (UnsupportedOperationException e) {
            System.out.println("Cannot modify immutable list");
        }

        immutableList.forEach(System.out::println);
    }
}

这段代码演示了如何创建一个不可变列表，并尝试对其进行修改，从而引发异常。通过这种方式，可以确保列表在创建后不能被修改。

其他新特性

除了模块化系统和新的集合类之外，JDK9还引入了其他一些重要的新特性和改进。

6.1 Compact Profiles

Compact Profiles是JDK9引入的一种新的配置文件，用于减少JDK的大小和内存占用。这些配置文件定义了JDK中不同层次的功能，使得开发人员可以根据需要选择合适的功能集。

例如，compact1配置文件包含了java.base和java.logging模块，适用于大多数应用程序。而compact2则包含了更多的模块，适用于更复杂的应用程序。

// 示例：使用compact1配置文件
java --module-path path/to/module --add-modules compact1 -m com.example.myapp

这个示例展示了如何使用compact1配置文件来运行包含com.example.myapp模块的应用程序。

6.2 垃圾收集器的改进

JDK9对垃圾收集器进行了改进，引入了新的G1垃圾收集器选项和并行线程池，提高了垃圾收集的性能和稳定性。

例如，可以使用-XX:MaxGCPauseMillis选项来控制垃圾收集的最大暂停时间：

java -XX:MaxGCPauseMillis=200 -jar myapp.jar

6.3 HTTP/2客户端

JDK9引入了新的HTTP/2客户端，使得Java应用程序能够更高效地处理HTTP/2协议。HTTP/2提供了更好的性能和可靠性，并且比HTTP/1.1更高效。

例如，可以使用java.net.http包中的HttpClient类来发送HTTP/2请求：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;

public class Http2ClientExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                .uri(new URI("https://www.example.com"))
                .build();
        HttpResponse<String> response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
        System.out.println(response.body());
    }
}

这段代码创建了一个HTTP/2客户端，并发送一个GET请求到指定的URL，然后输出响应内容。