Java11新特性解讀

在去年的9月26日，Oracle官方宣布Java11正式發布，這是Java大版本周期變化后的第一個長期支持版本，非常值得關注。Java9和Java10都在很短的時間內就過渡了，所以，Java11將是一個不可忽視的版本。從時間節點看，JDK11的發布正好處在JDK8免費更新到期的前夕，同時，JDK8、9也將陸續成為"歷史版本"。
那么，關於Java11的新特性到底有哪些呢？容我一一介紹。

局部類型推斷

什么是局部類型推斷？

var str = "helloworld";
System.out.println(str);

局部變量類型推斷就是左邊的類型直接使用var定義，而不用寫具體的類型，編譯器能根據右邊的表達式自動推斷類型，如上面的str變量使用var定義，編譯器就能通過右邊的"helloworld"自動推斷出這是一個String類型的變量。
但是，值得注意的是，這個var並不是一個關鍵字，很多同學看到變量都能使用var來定義，那var還不是關鍵字嗎？事實上，它真的不是一個關鍵字。

int var = 10;
System.out.println(var);

例如上面的這段代碼是能夠正確運行的，這證明var不是關鍵字。
我們還可以通過反編譯來看，例如我們反編譯這樣一段代碼：

var a = 100;
System.out.println(a);

反編譯得到的結果為：

 byte a = 100;
 System.out.println(a);

從這里可以看出，var僅僅是一個語法上的改進，在編譯時期便已經將var轉換為了對應的變量類型。
然而在使用var定義變量時，必須立刻賦值，例如下面的情況是錯誤的：

var a;

因為在不賦值的情況下，JVM無法推斷當前變量的類型。
在類中的成員變量(也叫屬性)不可以使用var來定義，例如下面的情況是錯誤的：

class Student{
	var name = "小明";
	var age = 20;
}

var的好處在lambda表達式中體現得淋漓盡致。我們知道，開啟一個線程可以使用lambda表達式來完成：

Thread t = new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()));
t.start();

這是一個無參的lambda表達式形式，我們再看一個帶參lambda表達式：

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach(x -> System.out.print(x + "\t"));

這是一個forEach的用法，其中需要用到變量x，因為這里它自動推斷出了x的類型為String，所以String被省略了，那么加上var之后代碼變成這樣：

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach((var x) -> System.out.print(x + "\t"));

如果僅僅只是這樣寫，倒是無法看出寫var有什么優勢，反而覺得有點多此一舉，但是如果要給lambda表達式變量標注注解的話，那么這個時候var的作用就體現出來了。

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach((@Nonnull var x) -> System.out.print(x + "\t"));

那么var的優勢何在呢？因為你要標注注解的話，就必定要寫出x的類型，如下面這段程序是錯誤的：

String[] arr = { "program", "creek", "is", "a", "java", "site" };
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
stream.forEach((@Nonnull x) -> System.out.print(x + "\t"));

但是，我們從何得知x的類型呢？其實我們不用知曉，因為var就能自動推斷，所以，var的好處在這里就體現出來了。

集合中的新API

在Java9之前，我們要想創建新集合，我們得這樣做：

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");

創建過程略顯麻煩，那么現在，我們可以通過這樣的方式來創建集合：

List<String> list = List.of("hello","world","java");

但是，請注意了，用這樣的方式來創建的集合，是無法添加元素的，我們可以嘗試着添加一下：

List<String> list = List.of("hello","world","java");
list.add("test");

運行結果如下：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.base/java.util.ImmutableCollections.uoe(ImmutableCollections.java:71)
	at java.base/java.util.ImmutableCollections$AbstractImmutableCollection.add(ImmutableCollections.java:75)
	at com.itcast.TestDemo.main(TestDemo.java:8)

那么這到底是為什么呢？我們通過源碼來分析一下。
首先我么看看List類的of()方法：

static <E> List<E> of(E e1, E e2, E e3) {
    return new ImmutableCollections.ListN<>(e1, e2, e3);
}

該方法調用了ImmutableCollections類的ListN()生成一個集合並返回，我們看看ListN的源碼：

static final class ListN<E> extends AbstractImmutableList<E>
            implements Serializable {

        static final List<?> EMPTY_LIST = new ListN<>();

        @Stable
        private final E[] elements;

        @SafeVarargs
        ListN(E... input) {
            // copy and check manually to avoid TOCTOU
            @SuppressWarnings("unchecked")
            E[] tmp = (E[])new Object[input.length]; // implicit nullcheck of input
            for (int i = 0; i < input.length; i++) {
                tmp[i] = Objects.requireNonNull(input[i]);
            }
            elements = tmp;
        }

        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return size() == 0;
        }

        @Override
        public int size() {
            return elements.length;
        }

        @Override
        public E get(int index) {
            return elements[index];
        }

        private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
            throw new InvalidObjectException("not serial proxy");
        }

        private Object writeReplace() {
            return new CollSer(CollSer.IMM_LIST, elements);
        }
    }

它是ImmutableCollections類的一個靜態內部類，我們暫且不管它是如何生成集合的，我們找找里面有沒有add()方法，會發現里面並不存在add()方法，那么我們既然能夠調用到，那么add()方法肯定在其父類中。最終，在它的父類AbstractImmutableCollection中找到了add()方法：

// all mutating methods throw UnsupportedOperationException
        @Override public boolean add(E e) { throw uoe(); }
        @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { throw uoe(); }
        @Override public void    clear() { throw uoe(); }
        @Override public boolean remove(Object o) { throw uoe(); }
        @Override public boolean removeAll(Collection<?> c) { throw uoe(); }
        @Override public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) { throw uoe(); }
        @Override public boolean retainAll(Collection<?> c) { throw uoe(); }

add()方法調用了uoe()方法，而uoe()方法直接拋出了一個異常：

static UnsupportedOperationException uoe() { return new UnsupportedOperationException(); }

會發現，調用uoe()方法的不只add()方法一個，有關於集合添加、修改、刪除的種種操作都會拋出異常。所以，由of()方法創建的集合是不可以進行這些相關操作的。

流中的新API

上面集合中說到的of()方法同樣可以用在流中。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5);

Stream stream = Stream.of();
Stream stream2 = Stream.of(null);

而在上面的兩條語句中，第二條語句會產生空指針異常，當然，我們不能允許我們的程序出現這樣的異常，但是你又很有可能會傳入一個null，這樣的情況該如何避免呢？從Java9開始，出現了一個新方法：

Stream stream3 = Stream.ofNullable(null);

該方法允許你傳入一個null值，以此避免空指針異常產生。
繼續介紹Stream中的新API。

1. takeWhile()
   該方法會從流中一直獲取判定器為真的元素，一旦遇到元素為假，就終止處理

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 3, 2, 5, 6, 7);
Stream stream2 = stream.takeWhile(t -> t % 2 != 0);
stream2.forEach(System.out::println);

這段程序的運行結果：

1
3

你若是理解了這個方法的意思，這樣的輸出結果就不難理解。因為當獲取到元素2時，判定器為假，此時會終止處理，所以后面的元素就不會再去處理。
     2.dropWhile()
那么這方法和takeWhile()方法相反，它會從流中一直丟棄判定器為真的元素，一旦遇到元素為假，就終止處理

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 3, 2, 5, 6, 7);
Stream stream2 = stream.dropWhile(t -> t % 2 != 0);
stream2.forEach(System.out::println);

所以上面程序段的執行結果為：

2
5
6
7

字符串中的新API

1.isBlank()
判斷字符串中的字符是否都為空白
2.strip()
去除字符串首尾的空白
3.stripTrailing()
去除字符串尾部的空白
4.stripLeading()
去除字符串首部的空白
5.repeat()
復制字符串，可以傳入一個int類型值來控制復制次數

我們知道在字符串處理方法中，trim()方法也能夠去除字符串首尾的空白，那為什么Oracle還要設計一個重復的方法呢？這必然有它的道理。其實，trim()方法要比strip()方法簡單得多：

    /**
     * Returns a string whose value is this string, with all leading
     * and trailing space removed, where space is defined
     * as any character whose codepoint is less than or equal to
     * {@code 'U+0020'} (the space character).
     */
    public String trim() {
        String ret = isLatin1() ? StringLatin1.trim(value)
                                : StringUTF16.trim(value);
        return ret == null ? this : ret;
    }

通過查閱源碼中對該方法的注釋發現，trim()方法只能去除Unicode碼值小於等於32的空白字符，而32正好指的是空格，那么對於全角的空格，trim()方法就無能為力了。所以在功能上，strip()方法更加強大。

HttpAPI

這是Java9開始引入的一個處理HTTP請求的API，該API支持同步和異步，而在Java11中已經為正式可用狀態。

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(URI.create("http://www.baidu.com")).build();
BodyHandler<String> responseBodyHandler = BodyHandlers.ofString();
HttpResponse<String> response = client.send(request, responseBodyHandler);
String body = response.body();
System.out.println(body);

這是一段基本的訪問百度的請求代碼，當然，它還提供了異步請求方式：

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(URI.create("http://www.baidu.com")).build();
BodyHandler<String> responseBodyHandler = BodyHandlers.ofString();
CompletableFuture<HttpResponse<String>> sendAsync = client.sendAsync(request, responseBodyHandler);
HttpResponse<String> response = sendAsync.get();
String body = response.body();
System.out.println(body);

新版本廢棄了哪些內容

• 刪除了com.sun.awt.AWTUtilities類
• 從Oracle JDK中刪除了Lucida字體
  Oracle JDK不再提供任何字體，完全依賴於操作系統上安裝的字體。
• 刪除了appletviewer啟動器

Epsilon垃圾收集器

JDK上對這個特性的描述是：開發一個處理內存分配但不實現任何實際內存回收機制的GC，一旦可用堆內存用完，JVM就會退出。
我們可以來嘗試着使用一下它，首先我們編寫一段程序：

public class EpsilonTest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		var list = new ArrayList<>();
		boolean flag = true;
		int count = 0;
		while (flag) {
			list.add(new Garbage());
			if (count++ == 500) {
				list.clear();
			}
		}
	}
}

class Garbage {
	private double d1 = 1;
	private double d2 = 2;

	/**
	 * GC在清除本對象時會調用該方法
	 */
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		System.out.println(this + " collecting");
	}
}

這是一個無限循環的程序，循環體不斷創建Garbage對象並放入集合，當循環次數達到500時將集合清空，此時的500個對象均為垃圾，會被GC清理，清理時調用finalize()方法打印信息。運行這段程序，結果如下：

...
com.itcast.Garbage@1e9c634c collecting
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.itcast.EpsilonTest.main(EpsilonTest.java:11)
com.itcast.Garbage@1174213e collecting
com.itcast.Garbage@2029a4b8 collecting
...

當程序執行到某一刻時，內存溢出，程序終止。
現在我們來使用一下Epsilon，右鍵選擇類文件，在Run As右側選擇Run Configurations：

現在我們將默認的GC換為了Epsilon，再來看看運行結果：

Terminating due to java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

會發現，控制台只輸出了這么一句，說明被清除的集合中的對象並沒有被回收，而且內存溢出的速度也非常快，這說明該GC是並不會回收垃圾，那么它有什么作用呢？
它提供完全被動的GC實現，具有有限的分配限制和盡可能低的延遲開銷，但代價是內存占用和內存吞吐量，它的主要用途有以下幾個方面：

• 性能測試(它可以幫助過濾掉GC引起的性能假象)
• 內存壓力測試
• 非常短的JOB任務
• VM接口測試

ZGC垃圾回收器

有人說這是JDK11最為矚目的特性，沒有之一，是最重磅的升級，那么ZGC的優勢在哪里呢？

• GC暫停時間不會超過10毫秒
• 既能處理幾百兆的小堆，也能處理幾個T的大堆
• 和G1相比，應用吞吐能力不會下降超過15%
• 為未來的GC功能和利用colord指針以及Load barriers優化奠定了基礎

ZGC是一個並發、基於region、壓縮型的垃圾收集器，只有root掃描階段會STW(strop the world，停止所有線程)，因此ZGC的停頓時間不會隨着堆的增長和存活對象的增長而變長。
用法：-XX:UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC
雖然功能如此強大，但很遺憾的是，在Windows系統的JDK中並沒有提供ZGC，所以也就沒有辦法嘗鮮了。

Flight Recorder

這是一個記錄儀，用於診斷程序運行過程，那么在之前這是一個商業版的特性，是要收費的，從Java11開始，Fight Recorder免費提供使用並開源。它可以導出事件到文件中，之后可以用Java Mission Control來分析，也可以在應用啟動時配置java -XX:StartFlightRecording或者在應用啟動之后使用jcmd來錄制，比如：

$ jcmd <pid> JFR.start
$ jcmd <pid> JFR.dump filename=
$ jcmd <pid> JFR.stop

其它

在Java11中，支持一個命令編譯運行文件，在之前的版本中，我們要想運行一個Java程序，首先得用javac指令編譯，然后用java指令運行。而在新版本中，我們直接使用java指令即可完成編譯運行操作。

在Unicode10版本中，增加了8518個字符，總計達到了136690個字符，這已經超出了char類型的數值范圍，所以在Java11中，新增了CharacterData，使用四個字節來處理字符。

那么有關Java11的新特性就介紹到這里。