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Java 11新特性概述

程序员文章站 2022-04-05 10:02:12
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转自：http://www.52im.net/article-340-1.html

概述

 

美国时间2018年09 月 25 日，Oralce 正式发布了 Java 11，这是 Java 8 发布以后支持的首个长期版本。

 

为什么说是长期版本，看下面的官方发布的支持路线图表：

Java 11新特性概述

 

可以看出 Java 8 扩展支持到 2025 年，而 Java 11 扩展支持到 2026 年。

 

现在大部分都在用 Java 8，Java 9 和 10 目前很少有人在用，至少我没有发现有公司在生产环境应用的，那就是找死。现在 Java 11 长期支持，也已经包含了 9 和 10 的全部功能，9 和 10 自然就活到头了。。

 

那么我们来看下 从 Java 9 - 11 都有哪些重要的新特性呢？

1、本地变量类型推断

这个博主已经写过一篇文章，详细的介绍了 Java 10 带来的这个新特性。

 

什么是局部变量类型推断？

var javastack = "javastack";
System.out.println(javastack);

 

大家看出来了，局部变量类型推断就是左边的类型直接使用 var 定义，而不用写具体的类型，编译器能根据右边的表达式自动推断类型，如上面的 String 。

var javastack = "javastack";

 

就等于：

String javastack = "javastack";

 

更多使用详情请参考这篇文章《Java 10 实战第 1 篇：局部变量类型推断》，这里不再重复了。

2、字符串加强

Java 11 增加了一系列的字符串处理方法，如以下所示。

 

// 判断字符串是否为空白
" ".isBlank(); // true

// 去除首尾空格
" Javastack ".strip(); // "Javastack"

// 去除尾部空格 
" Javastack ".stripTrailing(); // " Javastack"

// 去除首部空格 
" Javastack ".stripLeading(); // "Javastack "

// 复制字符串
"Java".repeat(3); // "JavaJavaJava"

// 行数统计
"A\nB\nC".lines().count(); // 3

3、集合加强

自 Java 9 开始，Jdk 里面为集合（List/ Set/ Map）都添加了 of 和 copyOf 方法，它们两个都用来创建不可变的集合，来看下它们的使用和区别。

示例1：

var list = List.of("Java", "Python", "C");
var copy = List.copyOf(list);
System.out.println(list == copy);  // true

示例2：

var list = new ArrayList<String>();
var copy = List.copyOf(list);
System.out.println(list == copy);  // false

 

来看下它们的源码：

static <E> List<E> of(E... elements) {
    switch (elements.length) { // implicit null check of elements
        case 0:
            return ImmutableCollections.emptyList();
        case 1:
            return new ImmutableCollections.List12<>(elements[0]);
        case 2:
            return new ImmutableCollections.List12<>(elements[0], elements[1]);
        default:
            return new ImmutableCollections.ListN<>(elements);
    }
}

static <E> List<E> copyOf(Collection<? extends E> coll) {
    return ImmutableCollections.listCopy(coll);
}

static <E> List<E> listCopy(Collection<? extends E> coll) {
    if (coll instanceof AbstractImmutableList && coll.getClass() != SubList.class) {
        return (List<E>)coll;
    } else {
        return (List<E>)List.of(coll.toArray());
    }
}

 

可以看出 copyOf 方法会先判断来源集合是不是 AbstractImmutableList 类型的，如果是，就直接返回，如果不是，则调用 of 创建一个新的集合。

 

示例2因为用的 new 创建的集合，不属于不可变 AbstractImmutableList 类的子类，所以 copyOf 方法又创建了一个新的实例，所以为false.

 注意：使用 of 和 copyOf 创建的集合为不可变集合，不能进行添加、删除、替换、排序等操作，不然会报 java.lang.UnsupportedOperationException 异常。

 

上面演示了 List 的 of 和 copyOf 方法，Set 和 Map 接口都有。

4、Stream 加强

Stream 是 Java 8 中的新特性，Java 9 开始对 Stream 增加了以下 4 个新方法。

1) 增加单个参数构造方法，可为null

Stream.ofNullable(null).count(); // 0

2) 增加 takeWhile 和 dropWhile 方法

Stream.of(1, 2, 3, 2, 1)
    .takeWhile(n -> n < 3)
    .collect(Collectors.toList());  // [1, 2]

从开始计算，当 n < 3 时就截止。

Stream.of(1, 2, 3, 2, 1)
    .dropWhile(n -> n < 3)
    .collect(Collectors.toList());  // [3, 2, 1]

 

这个和上面的相反，一旦 n < 3 不成立就开始计算。

 

3）iterate重载

 

这个 iterate 方法的新重载方法，可以让你提供一个 Predicate (判断条件)来指定什么时候结束迭代。

 

如果你对 JDK 8 中的 Stream 还不熟悉，可以看之前分享的这一系列教程。

5、Optional 加强

Opthonal 也增加了几个非常酷的方法，现在可以很方便的将一个 Optional 转换成一个 Stream, 或者当一个空 Optional 时给它一个替代的。

 

Optional.of("javastack").orElseThrow();     // javastack
Optional.of("javastack").stream().count();  // 1
Optional.ofNullable(null)
    .or(() -> Optional.of("javastack"))
    .get();   // javastack

6、InputStream 加强

InputStream 终于有了一个非常有用的方法：transferTo，可以用来将数据直接传输到 OutputStream，这是在处理原始数据流时非常常见的一种用法，如下示例。

 

var classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
var inputStream = classLoader.getResourceAsStream("javastack.txt");
var javastack = File.createTempFile("javastack2", "txt");
try (var outputStream = new FileOutputStream(javastack)) {
    inputStream.transferTo(outputStream);
}

7、HTTP Client API

这是 Java 9 开始引入的一个处理 HTTP 请求的的孵化 HTTP Client API，该 API 支持同步和异步，而在 Java 11 中已经为正式可用状态，你可以在 java.net 包中找到这个 API。

 

一、JDK11新特性一览

  • 181: Nest-Based Access Control
  • 309: Dynamic Class-File Constants
  • 315: Improve Aarch64 Intrinsics
  • 318: Epsilon: A No-Op Garbage Collector
  • 320: Remove the Java EE and CORBA Modules
  • 321: HTTP Client (Standard)
  • 323: Local-Variable Syntax for Lambda Parameters
  • 324: Key Agreement with Curve25519 and Curve448
  • 327: Unicode 10
  • 328: Flight Recorder
  • 329: ChaCha20 and Poly1305 Cryptographic Algorithms
  • 330: Launch Single-File Source-Code Programs
  • 331: Low-Overhead Heap Profiling
  • 332: Transport Layer Security (TLS) 1.3
  • 333: ZGC: A Scalable Low-Latency Garbage Collector (Experimental)
  • 335: Deprecate the Nashorn JavaScript Engine
  • 336: Deprecate the Pack200 Tools and API

二、JDK11发布计划

日期 阶段 说明
2018/06/28 Rampdown Phase One (fork from main line) 对进入Rampdown阶段的变化会应用越来越严格的审查。在阶段1中，只能修复 P1-P3 错误。
2018/07/26 Rampdown Phase Two 在阶段2中，只能修复 showstopper 错误
2018/08/16 Initial Release Candidate
2018/08/30 Final Release Candidate 在此阶段必须宣布最终候选版的发布日期并提交以进行测试
2018/09/25 General Availability 最终版本，可在生产环境正式使用

三、JDK11特性解读

JEP 181: Nest-Based Access Control（基于嵌套的访问控制）

JEP 309: Dynamic Class-File Constants（动态类文件常量）

Java的类型文件格式将被拓展，支持一种新的常量池格式：CONSTANT_Dynamic，加载CONSTANT_Dynamic会将创建委托给bootstrap方法。

目标

其目标是降低开发新形式的可实现类文件约束带来的成本和干扰。

JEP 315: Improve Aarch64 Intrinsics（改进 Aarch64 函数）

JEP 318: Epsilon: A No-Op Garbage Collector（Epsilon — 一个无操作的垃圾收集器）

JDK上对这个特性的描述是：开发一个处理内存分配但不实现任何实际内存回收机制的GC，一旦可用堆内存用完，JVM就会退出。

如果有System.gc()的调用，实际上什么也不会发生（这种场景下和-XX:+DisableExplicitGC效果一样），因为没有内存回收，这个实现可能会警告用户尝试强制GC是徒劳。

用法非常简单：

-XX:+UseEpsilonGC。

动机

提供完全被动的GC实现，具有有限的分配限制和尽可能低的延迟开销，但代价是内存占用和内存吞吐量。

众所周知，Java实现可广泛选择高度可配置的GC实现。 各种可用的收集器最终满足不同的需求，即使它们的可配置性使它们的功能相交。 有时更容易维护单独的实现，而不是在现有GC实现上堆积另一个配置选项。

它的主要用途如下：

  • 性能测试（它可以帮助过滤掉GC引起的性能假象）；
  • 内存压力测试（例如，知道测试用例应该分配不超过1 GB的内存，我们可以使用-Xmx1g配置-XX:+UseEpsilonGC，如果违反了该约束，则会heap dump并崩溃）；
  • 非常短的JOB任务（对于这种任务，接受GC清理堆那都是浪费空间）；
  • VM接口测试；
  • Last-drop 延迟&吞吐改进；

JEP 320: Remove the Java EE and CORBA Modules（删除 Java EE 和 CORBA 模块）

Java EE和CORBA两个模块在JDK9中已经标记"deprecated"，在JDK11中正式移除。JDK中deprecated的意思是在不建议使用，在未来的release版本会被删除。

动机

JavaEE由4部分组成：

  • JAX-WS (Java API for XML-Based Web Services),
  • JAXB (Java Architecture for XML Binding)
  • JAF (the JavaBeans Activation Framework)
  • Common Annotations.

但是这个特性和JavaSE关系不大。并且JavaEE被维护在Github（https://github.com/javaee）中，版本同步造成维护困难。最后，JavaEE可以单独引用，maven中心仓库也提供了JavaEE（http://mvnrepository.com/artifact/javax/javaee-api/8.0），所以没必要把JavaEE包含到JavaSE中。

至于CORBA，使用Java中的CORBA开发程序没有太大的兴趣。因此，在JavaEE就把CORBA标记为"Proposed Optional"，这就表明将来可能会放弃对这些技术的必要支持。

JEP 321: HTTP Client (Standard)（标准HTTP客户端）

将JDK9引进并孵化的HTTP客户端API作为标准，即HTTP/2 Client。它定义了一个全新的实现了HTTP/2和WebSocket的HTTP客户端API，并且可以取代HttpURLConnection。
动机

已经存在的HttpURLConnection有如下问题:

  • 在设计时考虑了多种协议，但是现在几乎所有协议现已不存在。
  • API早于HTTP/1.1并且太抽象；
  • 使用很不友好；
  • 只能以阻塞模式工作；
  • 非常难维护；

JEP 323: Local-Variable Syntax for Lambda Parameters（用于 Lambda 参数的局部变量语法）

在声明隐式类型的lambda表达式的形参时允许使用var。

动机

lamdba表达式可能是隐式类型的，它形参的所有类型全部靠推到出来的。隐式类型lambda表达式如下：

(x, y) -> x.process(y)

Java SE 10让隐式类型变量可用于本地变量:

var foo = new Foo();
for (var foo : foos) { ... }
try (var foo = ...) { ... } catch ...

为了和本地变量保持一致，我们希望允许var作为隐式类型lambda表达式的形参：

(var x, var y) -> x.process(y)

统一格式的一个好处就是modifiers和notably注解能被加在本地变量和lambda表达式的形参上，并且不会丢失简洁性：

@Nonnull var x = new Foo();
(@Nonnull var x, @Nullable var y) -> x.process(y)

JEP 324: Key Agreement with Curve25519 and Curve448（Curve25519 和 Curve448 算法的**协议）

用RFC 7748中描述到的 Curve25519 和Curve448 实现秘钥协议。RFC 7748定义的秘钥协商方案更高效，更安全。这个JEP的主要目标就是为这个标准定义API和实现。

动机

密码学要求使用 Curve25519 和Curve448 是因为它们的安全性和性能。JDK会增加两个新的接口XECPublicKey 和 XECPrivateKey，示例代码如下：

KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("XDH");
NamedParameterSpec paramSpec = new NamedParameterSpec("X25519");
kpg.initialize(paramSpec); // equivalent to kpg.initialize(255)
// alternatively: kpg = KeyPairGenerator.getInstance("X25519")
KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();

KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance("XDH");
BigInteger u = ...
XECPublicKeySpec pubSpec = new XECPublicKeySpec(paramSpec, u);
PublicKey pubKey = kf.generatePublic(pubSpec);

KeyAgreement ka = KeyAgreement.getInstance("XDH");
ka.init(kp.getPrivate());
ka.doPhase(pubKey, true);
byte[] secret = ka.generateSecret();

JEP 327: Unicode 10

更新平台API支持Unicode 10.0版本（Unicode 10.0概述：Unicode 10.0 增加了8518 个字符, 总计达到了136,690个字符. 并且增加了4个脚本, 总结139个脚本, 同时还有56个新的emoji表情符号。参考：http://unicode.org/versions/Unicode10.0.0/）。

动机

Unicode是一个不断进化的工业标准，因此必须不断保持Java和Unicode最新版本同步。

JEP 328: Flight Recorder（飞行记录器）

提供一个低开销的，为了排错Java应用问题，以及JVM问题的数据收集框架，希望达到的目标如下：

  • 提供用于生产和消费数据作为事件的API；
  • 提供缓存机制和二进制数据格式；
  • 允许事件配置和事件过滤；
  • 提供OS，JVM和JDK库的事件；

动机

排错，监控，性能分析是整个开发生命周期必不可少的一部分，但是某些问题只会在大量真实数据压力下才会发生在生产环境。

Flight Recorder记录源自应用程序，JVM和OS的事件。 事件存储在一个文件中，该文件可以附加到错误报告中并由支持工程师进行检查，允许事后分析导致问题的时期内的问题。工具可以使用API从记录文件中提取信息。

JEP 329: ChaCha20 and Poly1305 Cryptographic Algorithms（ChaCha20 和 Poly1305 加密算法）

实现RFC 7539中指定的 ChaCha20 和 ChaCha20-Poly1305 两种加密算法。

动机

唯一一个其他广泛采用的RC4长期以来一直被认为是不安全的，业界一致认为当下ChaCha20-Poly1305是安全的。

JEP 330: Launch Single-File Source-Code Programs（启动单一文件的源代码程序）

增强Java启动器支持运行单个Java源代码文件的程序。

动机

单文件程序是指整个程序只有一个源码文件，通常是早期学习Java阶段，或者写一个小型工具类。以HelloWorld.java为例，运行它之前需要先编译。我们希望Java启动器能直接运行这个源码级的程序：

java HelloWorld.java

等价于：

javac -d <memory> HelloWorld.java
java -cp <memory> helloWorld
java Factorial.java 3 4 5

等价于：

javac -d <memory> Factorial.java
java -cp <memory> Factorial 3 4 5

到JDK10为止，Java启动器能以三种方式运行：

  1. 启动一个class文件；
  2. 启动一个JAR中的main方法类；
  3. 启动一个模块中的main方法类；

JDK11再加一个，即第四种方式：启动一个源文件申明的类。

JEP 331: Low-Overhead Heap Profiling（低开销的 Heap Profiling）

提供一种低开销的Java堆分配采样方法，得到堆分配的Java对象信息，可通过JVMTI访问。希望达到的目标如下：

  • 足够低的开销，可以默认且一直开启；
  • 能通过定义好的程序接口访问；
  • 能采样所有分配；
  • 能给出生存和死亡的Java对象信息；
    动机

对用户来说，了解它们堆里的内存是很重要的需求。目前有一些已经开发的工具，允许用户窥探它们的堆，比如：Java Flight Recorder, jmap, YourKit, 以及VisualVM tools.。但是这工具都有一个很大的缺点：无法得到对象的分配位置。headp dump以及heap histo都没有这个信息，但是这个信息对于调试内存问题至关重要。因为它能告诉开发者，他们的代码发生（尤其是坏的）分配的确切位置。

JEP 332: Transport Layer Security (TLS) 1.3（支持 TLS 1.3）

实现TLS协议1.3版本。（TLS允许客户端和服务端通过互联网以一种防止窃听，篡改以及消息伪造的方式进行通信）。

动机

TLS 1.3是TLS协议的重大改进，与以前的版本相比，它提供了显着的安全性和性能改进。其他供应商的几个早期实现已经可用。我们需要支持TLS 1.3以保持竞争力并与最新标准保持同步。这个特性的实现动机和Unicode 10一样，也是紧跟历史潮流。

JEP 333: ZGC: A Scalable Low-Latency Garbage Collector (可伸缩低延迟垃圾收集器)

ZGC：这应该是JDK11最为瞩目的特性，没有之一。但是后面带了Experimental，说明还不建议用到生产环境。看看官方对这个特性的目标描述：

  • GC暂停时间不会超过10ms；
  • 即能处理几百兆小堆，也能处理几个T的大堆（OMG）；
  • 和G1相比，应用吞吐能力不会下降超过15%；
  • 为未来的GC功能和利用colord指针以及Load barriers优化奠定基础；
  • 初始只支持64位系统；

动机

GC是Java主要优势之一。然而，当GC停顿太长，就会开始影响应用的响应时间。消除或者减少GC停顿时长，Java将对更广泛的应用场景是一个更有吸引力的平台。此外，现代系统中可用内存不断增长， 用户和程序员希望JVM能够以高效的方式充分利用这些内存，并且无需长时间的GC暂停时间。
ZGC一个并发，基于region，压缩型的垃圾收集器，只有root扫描阶段会STW，因此GC停顿时间不会随着堆的增长和存活对象的增长而变长。
ZGC和G1停顿时间比较：

ZGC
                avg: 1.091ms (+/-0.215ms)
    95th percentile: 1.380ms
    99th percentile: 1.512ms
  99.9th percentile: 1.663ms
 99.99th percentile: 1.681ms
                max: 1.681ms

G1
                avg: 156.806ms (+/-71.126ms)
    95th percentile: 316.672ms
    99th percentile: 428.095ms
  99.9th percentile: 543.846ms
 99.99th percentile: 543.846ms
                max: 543.846ms

用法：

-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC

因为ZGC还处于实验阶段，所以需要通过JVM参数UnlockExperimentalVMOptions 来解锁这个特性。

JEP 335: Deprecate the Nashorn JavaScript Engine（弃用 Nashorn JavaScript 引擎）

JEP 336: Deprecate the Pack200 Tools and API（弃用 Pack200 工具和 API）

参考:http://openjdk.java.net/projects/jdk/11/

https://www.jianshu.com/p/ae60abb6752d
 

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