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title: Java 9 新特性概览
description: 解析 Java 9 的模块化系统与 jlink 等更新，理解对运行时镜像与库使用的影响。
category: Java
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      content: Java 9,JDK9,模块化,JPMS,jlink,集合工厂方法,新 API
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**Java 9** 发布于 2017 年 9 月 21 日。作为 Java 8 之后 3 年半才发布的新版本，Java 9 带来了很多重大的变化其中最重要的改动是 Java 平台模块系统的引入，其他还有诸如集合、`Stream` 流……

JDK 9 不是 LTS（长期支持版），至此为止，目前有 JDK8、JDK11、JDK17、JDK21 这四个长期支持版了。

这篇文章会挑选其中较为重要的一些新特性进行详细介绍：

- [JEP 222: Java Shell Tool (JShell)](https://openjdk.org/jeps/222)
- [JEP 261: Module System (模块化系统)](https://openjdk.org/jeps/261)
- [JEP 248: G1 Becomes the Default Garbage Collector (G1 成为默认垃圾回收器)](https://openjdk.org/jeps/248)
- [JEP 254: Compact Strings (紧凑字符串)](https://openjdk.org/jeps/254)
- [JEP 193: Variable Handles (变量句柄)](https://openjdk.org/jeps/193)

下图是从 JDK 8 到 JDK 25 每个版本的更新带来的新特性数量和更新时间：

![](https://oss.javaguide.cn/github/javaguide/java/new-features/jdk8~jdk24.png)

## JEP 222: Java Shell Tool (JShell)

JShell 是 Java 9 新增的一个实用工具。为 Java 提供了类似于 Python 的实时命令行交互工具。

在 JShell 中可以直接输入表达式并查看其执行结果。

![](https://oss.javaguide.cn/java-guide-blog/image-20210816083417616.png)

**JShell 为我们带来了哪些好处呢？**

1. 降低了输出第一行 Java 版"Hello World！"的门槛，能够提高新手的学习热情。
2. 在处理简单的小逻辑，验证简单的小问题时，比 IDE 更有效率（并不是为了取代 IDE，对于复杂逻辑的验证，IDE 更合适，两者互补）。
3. ……

**JShell 的代码和普通的可编译代码，有什么不一样？**

1. 一旦语句输入完成，JShell 立即就能返回执行的结果，而不再需要编辑器、编译器、解释器。
2. JShell 支持变量的重复声明，后面声明的会覆盖前面声明的。
3. JShell 支持独立的表达式比如普通的加法运算 `1 + 1`。
4. ……

## JEP 261: Module System（模块化系统）

模块系统是[Jigsaw Project](https://openjdk.java.net/projects/jigsaw/)的一部分，把模块化开发实践引入到了 Java 平台中，可以让我们的代码可重用性更好！

**什么是模块系统？** 官方的定义是：

> A uniquely named, reusable group of related packages, as well as resources (such as images and XML files) and a module descriptor。

简单来说，你可以将一个模块看作是一组唯一命名、可重用的包、资源和模块描述文件（`module-info.java`）。

任意一个 jar 文件，只要加上一个模块描述文件（`module-info.java`），就可以升级为一个模块。

![](https://oss.javaguide.cn/java-guide-blog/module-structure.png)

在引入了模块系统之后，JDK 被重新组织成 94 个模块。Java 应用可以通过新增的 **[jlink](http://openjdk.java.net/jeps/282) 工具**（Jlink 是随 Java 9 一起发布的新命令行工具。它允许开发人员为基于模块的 Java 应用程序创建自己的轻量级、定制的 JRE），创建出只包含所依赖的 JDK 模块的自定义运行时镜像。这样可以极大的减少 Java 运行时环境的大小。

我们可以通过 `exports` 关键字精准控制哪些类可以对外开放使用，哪些类只能内部使用。

```java
module my.module {
    //exports 公开指定包的所有公共成员
    exports com.my.package.name;
}

module my.module {
     //exports…to 限制访问的成员范围
    exports com.my.package.name to com.specific.package;
}
```

想要深入了解 Java 9 的模块化，可以参考下面这几篇文章：

- [《Project Jigsaw: Module System Quick-Start Guide》](https://openjdk.java.net/projects/jigsaw/quick-start)
- [《Java 9 Modules: part 1》](https://stacktraceguru.com/java9/module-introduction)
- [Java 9 揭秘（2. 模块化系统）](http://www.cnblogs.com/IcanFixIt/p/6947763.html)

## JEP 248: G1 Becomes the Default Garbage Collector（G1 成为默认垃圾回收器）

在 Java 8 的时候，默认垃圾回收器是 Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）。到了 Java 9, CMS 垃圾回收器被废弃了，**G1（Garbage-First Garbage Collector）** 成为了默认垃圾回收器。

G1 还是在 Java 7 中被引入的，经过两个版本优异的表现成为默认垃圾回收器。

## JEP 193: Variable Handles（变量句柄）

变量句柄是一个变量或一组变量的引用，包括静态域，非静态域，数组元素和堆外数据结构中的组成部分等。

变量句柄的含义类似于已有的方法句柄 `MethodHandle`，由 Java 类 `java.lang.invoke.VarHandle` 来表示，可以使用类 `java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup` 中的静态工厂方法来创建 `VarHandle` 对象。

`VarHandle` 的出现替代了 `java.util.concurrent.atomic` 和 `sun.misc.Unsafe` 的部分操作。并且提供了一系列标准的内存屏障操作，用于更加细粒度的控制内存排序。在安全性、可用性、性能上都要优于现有的 API。

## API 增强

并不是所有的 API 改动都会通过 JEP（Java Enhancement Proposal）来发布。

在 JDK 的开发流程中：**JEP** 通常用于重大的改变，例如引入新的语言特性、新的 JVM 机制或者大规模的库重构。像 `List.of()` 这种在现有类中增加几个工厂方法的操作，通常被视为常规的库维护。它们由 JDK 开发者直接通过 **JBS (JDK Bug System)** 的工单（Ticket）进行提交和评审，然后随版本直接发布。

### 集合增强

增加了 `List.of()`、`Set.of()`、`Map.of()` 和 `Map.ofEntries()` 等工厂方法来创建不可变集合（有点参考 Guava 的味道）：

```java
List.of("Java", "C++");
Set.of("Java", "C++");
Map.of("Java", 1, "C++", 2);
```

使用 `of()` 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。

### Stream 增强

`Stream` 中增加了新的方法 `ofNullable()`、`dropWhile()`、`takeWhile()` 以及 `iterate()` 方法的重载方法。

Java 9 中的 `ofNullable()` 方 法允许我们创建一个单元素的 `Stream`，可以包含一个非空元素，也可以创建一个空 `Stream`。 而在 Java 8 中则不可以创建空的 `Stream`。

```java
Stream<String> stringStream = Stream.ofNullable("Java");
System.out.println(stringStream.count());// 1
Stream<String> nullStream = Stream.ofNullable(null);
System.out.println(nullStream.count());//0
```

`takeWhile()` 方法可以从 `Stream` 中依次获取满足条件的元素，直到不满足条件为止结束获取。

```java
List<Integer> integerList = List.of(11, 33, 66, 8, 9, 13);
integerList.stream().takeWhile(x -> x < 50).forEach(System.out::println);// 11 33
```

`dropWhile()` 方法的效果和 `takeWhile()` 相反。

```java
List<Integer> integerList2 = List.of(11, 33, 66, 8, 9, 13);
integerList2.stream().dropWhile(x -> x < 50).forEach(System.out::println);// 66 8 9 13
```

`iterate()` 方法的新重载方法提供了一个 `Predicate` 参数（判断条件）来决定什么时候结束迭代

```java
public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f) {
}
// 新增加的重载方法
public static<T> Stream<T> iterate(T seed, Predicate<? super T> hasNext, UnaryOperator<T> next) {

}
```

两者的使用对比如下，新的 `iterate()` 重载方法更加灵活一些。

```java
// 使用原始 iterate() 方法输出数字 1~10
Stream.iterate(1, i -> i + 1).limit(10).forEach(System.out::println);
// 使用新的 iterate() 重载方法输出数字 1~10
Stream.iterate(1, i -> i <= 10, i -> i + 1).forEach(System.out::println);
```

### Optional 增强

`Optional` 类中新增了 `ifPresentOrElse()`、`or()` 和 `stream()` 等方法

`ifPresentOrElse()` 方法接受两个参数 `Consumer` 和 `Runnable`，如果 `Optional` 不为空调用 `Consumer` 参数，为空则调用 `Runnable` 参数。

```java
public void ifPresentOrElse(Consumer<? super T> action, Runnable emptyAction)

Optional<Object> objectOptional = Optional.empty();
objectOptional.ifPresentOrElse(System.out::println, () -> System.out.println("Empty!!!"));// Empty!!!
```

`or()` 方法接受一个 `Supplier` 参数，如果 `Optional` 为空则返回 `Supplier` 参数指定的 `Optional` 值。

```java
public Optional<T> or(Supplier<? extends Optional<? extends T>> supplier)

Optional<Object> objectOptional = Optional.empty();
objectOptional.or(() -> Optional.of("java")).ifPresent(System.out::println);//java
```

### String 增强

Java 8 及之前的版本，`String` 一直是用 `char[]` 存储。在 Java 9 之后，`String` 的实现改用 `byte[]` 数组存储字符串，节省了空间。

```java
public final class String implements java.io.Serializable,Comparable<String>, CharSequence {
    // @Stable 注解表示变量最多被修改一次，称为"稳定的"。
    @Stable
    private final byte[] value;
}
```

### 接口增强

Java 9 允许在接口中使用私有方法。这样的话，接口的使用就更加灵活了，有点像是一个简化版的抽象类。

```java
public interface MyInterface {
    private void methodPrivate(){
    }
}
```

### IO 增强

在 Java 9 之前，我们只能在 `try-with-resources` 块中声明变量：

```java
try (Scanner scanner = new Scanner(new File("testRead.txt"));
    PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("testWrite.txt"))) {
    // omitted
}
```

在 Java 9 之后，在 `try-with-resources` 语句中可以使用 effectively-final 变量。

```java
final Scanner scanner = new Scanner(new File("testRead.txt"));
PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("testWrite.txt"));
try (scanner; writer) {
    // omitted
}
```

**什么是 effectively-final 变量？** 简单来说就是没有被 `final` 修饰但是值在初始化后从未更改的变量。

正如上面的代码所演示的那样，即使 `writer` 变量没有被显示声明为 `final`，但它在第一次被赋值后就不会改变了，因此，它就是 effectively-final 变量。

### 进程 API

Java 9 增加了 `java.lang.ProcessHandle` 接口来实现对原生进程进行管理，尤其适合于管理长时间运行的进程。

```java
// 获取当前正在运行的 JVM 的进程
ProcessHandle currentProcess = ProcessHandle.current();
// 输出进程的 id
System.out.println(currentProcess.pid());
// 输出进程的信息
System.out.println(currentProcess.info());
```

`ProcessHandle` 接口概览：

![](https://oss.javaguide.cn/java-guide-blog/image-20210816104614414.png)

### 其他 API 增强

**响应式流（Reactive Streams）**

在 Java 9 中的 `java.util.concurrent.Flow` 类中新增了反应式流规范的核心接口。

`Flow` 中包含了 `Flow.Publisher`、`Flow.Subscriber`、`Flow.Subscription` 和 `Flow.Processor` 等 4 个核心接口。Java 9 还提供了 `SubmissionPublisher` 作为 `Flow.Publisher` 的一个实现。

关于 Java 9 响应式流更详细的解读，推荐你看 [Java 9 揭秘（17. Reactive Streams ）- 林本托](https://www.cnblogs.com/IcanFixIt/p/7245377.html) 这篇文章。

## 其它

- **平台日志 API 改进**：Java 9 允许为 JDK 和应用配置同样的日志实现。新增了 `System.LoggerFinder` 用来管理 JDK 使 用的日志记录器实现。JVM 在运行时只有一个系统范围的 `LoggerFinder` 实例。我们可以通过添加自己的 `System.LoggerFinder` 实现来让 JDK 和应用使用 SLF4J 等其他日志记录框架。
- **`CompletableFuture` 类增强**：新增了几个新的方法（`completeAsync`，`orTimeout` 等）。
- **Nashorn 引擎的增强**：Nashorn 是从 Java8 开始引入的 JavaScript 引擎，Java9 对 Nashorn 做了些增强，实现了一些 ES6 的新特性（Java 11 中已经被弃用）。
- **I/O 流的新特性**：增加了新的方法来读取和复制 `InputStream` 中包含的数据。
- **改进应用的安全性能**：Java 9 新增了 4 个 SHA- 3 哈希算法，SHA3-224、SHA3-256、SHA3-384 和 SHA3-512。
- **改进方法句柄（Method Handle）**：方法句柄从 Java7 开始引入，Java9 在类 `java.lang.invoke.MethodHandles` 中新增了更多的静态方法来创建不同类型的方法句柄。
- ……

## 参考

- Java version history：<https://en.wikipedia.org/wiki/Java_version_history>
- Release Notes for JDK 9 and JDK 9 Update Releases : <https://www.oracle.com/java/technologies/javase/9-all-relnotes.html>
- 《深入剖析 Java 新特性》-极客时间 - JShell：怎么快速验证简单的小问题？
- New Features in Java 9: <https://www.baeldung.com/new-java-9>
- Java – Try with Resources：<https://www.baeldung.com/java-try-with-resources>

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