Java 每半年就会更新一次新特性，再不掌握就要落伍了：Java9 的新特性

你好，我是看山。

本文收录在 《从小工到专家的 Java 进阶之旅》 系列专栏中。

从 2017 年开始，Java 版本更新策略从原来的每两年一个新版本，改为每六个月一个新版本，以快速验证新特性，推动 Java 的发展。从 《JVM Ecosystem Report 2021》 中可以看出，目前开发环境中有近半的环境使用 Java8，有近半的人转移到了 Java11，随着 Java17 的发布，相信比例会有所变化。

因此，准备出一个系列，配合示例讲解，阐述各个版本的新特性。

概述

相较于 Java8，Java9 没有新增语法糖，但是其增加的特性也都是非常实用的，比如 Jigsaw 模块化、JShell、发布-订阅框架、GC 等。本文将快速、高层次的介绍一些新特性，完整的特性可以参加https://openjdk.java.net/projects/jdk9/。

这里需要说明一下，由于 Java9 并不是长期支持版，当前也是从现在看过去，所以笔者偷个懒，文章的示例代码都是在 Java11 下写的，可能会与 Java9 中的定义有些出入，不过，这也没啥，毕竟我们真正使用的时候还是优先考虑长期支持版。

Jigsaw 模块化

模块化是一个比较大的更新，这让以前 All-in-One 的 Java 包拆分成几个模块。这种模块化系统提供了类似 OSGi 框架系统的功能，比如多个模块可以独立开发，按需引用、按需集成，最终组装成一个完整功能。

模块具有依赖的概念，可以导出功能 API，可以隐藏实现细节。

还有一个好处是可以实现 JVM 的按需使用，能够减小 Java 运行包的体积，让 JVM 在内存更小的设备上运行。JVM 当时的初衷就是做硬件，也算是不忘初心了。

另外，JVM 中com.sun.*的之类的内部 API，做了更强的封闭，不在允许调用，提升了内核安全。

在使用的时候，我们需要在 java 代码的顶层目录中定义一个module-info.java文件，用于描述模块信息：

module cn.howardliu.java9.modules.car {
    requires cn.howardliu.java9.modules.engines;
    exports cn.howardliu.java9.modules.car.handling;
}

上面描述的信息是：模块cn.howardliu.java9.modules.car需要依赖模块cn.howardliu.java9.modules.engines，并导出模块cn.howardliu.java9.modules.car.handling。

更多的信息可以查看 OpenJDK 的指引 https://openjdk.java.net/projects/jigsaw/quick-start，后续会单独介绍 Jigsaw 模块的使用，内容会贴到评论区。

全新的 HTTP 客户端

这是一个千呼万唤始出来的功能，终于有官方 API 可以替换老旧难用的HttpURLConnection。只不过，在 Java9 中，新版 HTTP 客户端是放在孵化模块中（具体信息可以查看 https://openjdk.java.net/jeps/110）。

老版 HTTP 客户端存在很多问题，大家开发的时候基本上都是使用第三方 HTTP 库，比如 Apache HttpClient、Netty、Jetty 等。

新版 HTTP 客户端的目标很多，毕竟这么多珠玉在前，如果还是做成一坨，指定是要被笑死的。所以新版 HTTP 客户端列出了 16 个目标，包括简单易用、打印关键信息、WebSocket、HTTP/2、HTTPS/TLS、良好的性能、非阻塞 API 等等。

我们先简单的瞅瞅：

final String url = "https://postman-echo.com/get";
final HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
        .uri(new URI(url))
        .GET()
        .build();

final HttpResponse<String> response = HttpClient.newHttpClient()
        .send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

final HttpHeaders headers = response.headers();
headers.map().forEach((k, v) -> System.out.println(k + ":" + v));

System.out.println(response.statusCode());
System.out.println(response.body());

新版 HTTP 客户端可以在 Java11 中正常使用了，上面的代码也是在 Java11 中写的，API 是在java.net.http包中。

改进的进程 API

在 Java9 中提供的进程 API，可以控制和管理操作系统进程。也就是说，可以在代码中管理当前进程，甚至可以销毁当前进程。

进程信息

这个功能是由java.lang.ProcessHandle提供的，我们来瞅瞅怎么用：

final ProcessHandle self = ProcessHandle.current();
final long pid = self.pid();
System.out.println("PID: " + pid);

final ProcessHandle.Info procInfo = self.info();

procInfo.arguments().ifPresent(x -> {
    for (String s : x) {
        System.out.println(s);
    }
});

procInfo.commandLine().ifPresent(System.out::println);
procInfo.startInstant().ifPresent(System.out::println);
procInfo.totalCpuDuration().ifPresent(System.out::println);

java.lang.ProcessHandle.Info中提供了丰富的进程信息

销毁进程

我们还可以使用java.lang.ProcessHandle#destroy方法销毁进程，我们演示一下销毁子进程：

ProcessHandle.current().children()
        .forEach(procHandle -> {
            System.out.println(procHandle.pid());
            System.out.println(procHandle.destroy());
        });

从 Java8 之后，我们会发现 Java 提供的 API 使用了Optional、Stream等功能，*Eating your own dog food *也是比较值得学习的。

其他小改动

Java9 中还对做了对已有功能做了点改动，我们来瞅瞅都有哪些。

改进 try-with-resources

从 Java7 开始，我们可以使用try-with-resources语法自动关闭资源，所有实现了java.lang.AutoCloseable接口，可以作为资源。但是这里会有一个限制，就是每个资源需要声明一个新变量。

也就是这样：

public static void tryWithResources() throws IOException {
    try (FileInputStream in2 = new FileInputStream("./")) {
        // do something
    }
}

对于这种直接使用的还算方便，但如果是需要经过一些列方法定义的呢？就得写成下面这个样子：

final Reader inputString = new StringReader("www.howardliu.cn 看山");
final BufferedReader br = new BufferedReader(inputString);
// 其他一些逻辑
try (BufferedReader br1 = br) {
    System.out.println(br1.lines());
}

在 Java9 中，如果资源是final定义的或者等同于final变量，就不用声明新的变量名，可以直接在try-with-resources中使用：

final Reader inputString = new StringReader("www.howardliu.cn 看山");
final BufferedReader br = new BufferedReader(inputString);
// 其他一些逻辑
try (br) {
    System.out.println(br.lines());
}

改进钻石操作符 (Diamond Operator)

钻石操作符（也就是<>）是 Java7 引入的，可以简化泛型的书写，比如：

Map<String, List<String>> strsMap = new TreeMap<String, List<String>>();

右侧的TreeMap类型可以根据左侧的泛型定义推断出来，借助钻石操作符可以简化为：

Map<String, List<String>> strsMap = new TreeMap<>();

看山会简洁很多，<>的写法就是钻石操作符 (Diamond Operator)。

但是这种写法不适用于匿名内部类。比如有个抽象类：

abstract static class Consumer<T> {
    private T content;

    public Consumer(T content) {
        this.content = content;
    }

    abstract void accept();

    public T getContent() {
        return content;
    }
}

在 Java9 之前，想要实现匿名内部类，就需要写成：

final Consumer<Integer> intConsumer = new Consumer<Integer>(1) {
    @Override
    void accept() {
        System.out.println(getContent());
    }
};
intConsumer.accept();

final Consumer<? extends Number> numConsumer = new Consumer<Number>(BigDecimal.TEN) {
    @Override
    void accept() {
        System.out.println(getContent());
    }
};
numConsumer.accept();

final Consumer<?> objConsumer = new Consumer<Object>("看山") {
    @Override
    void accept() {
        System.out.println(getContent());
    }
};
objConsumer.accept();

在 Java9 之后就可以使用钻石操作符了：

final Consumer<Integer> intConsumer = new Consumer<>(1) {
    @Override
    void accept() {
        System.out.println(getContent());
    }
};
intConsumer.accept();

final Consumer<? extends Number> numConsumer = new Consumer<>(BigDecimal.TEN) {
    @Override
    void accept() {
        System.out.println(getContent());
    }
};
numConsumer.accept();

final Consumer<?> objConsumer = new Consumer<>("看山") {
    @Override
    void accept() {
        System.out.println(getContent());
    }
};
objConsumer.accept();

私有接口方法

如果说钻石操作符是代码的简洁可读，那接口的私有方法就是比较实用的一个扩展了。

在 Java8 之前，接口只能有常量和抽象方法，想要有具体的实现，就只能借助抽象类，但是 Java 是单继承，有很多场景会受到限制。

在 Java8 之后，接口中可以定义默认方法和静态方法，提供了很多扩展。但这些方法都是public方法，是完全对外暴露的。如果有一个方法，只想在接口中使用，不想将其暴露出来，就没有办法了。这个问题在 Java9 中得到了解决。我们可以使用private修饰，限制其作用域。

比如：

public interface Metric {
    // 常量
    String NAME = "METRIC";

    // 抽象方法
    void info();

    // 私有方法
    private void append(String tag, String info) {
        buildMetricInfo();
        System.out.println(NAME + "[" + tag + "]:" + info);
        clearMetricInfo();
    }

    // 默认方法
    default void appendGlobal(String message) {
        append("GLOBAL", message);
    }

    // 默认方法
    default void appendDetail(String message) {
        append("DETAIL", message);
    }

    // 私有静态方法
    private static void buildMetricInfo() {
        System.out.println("build base metric");
    }

    // 私有静态方法
    private static void clearMetricInfo() {
        System.out.println("clear base metric");
    }
}

JShell

JShell 就是 Java 语言提供的 REPL(Read Eval Print Loop，交互式的编程环境）环境。在 Python、Node 之类的语言，很早就带有这种环境，可以很方便的执行 Java 语句，快速验证一些语法、功能等。

$ jshell
|  欢迎使用 JShell -- 版本 13.0.9
|  要大致了解该版本，请键入：/help intro

我们可以直接使用/help查看命令

jshell> /help
|  键入 Java 语言表达式，语句或声明。
|  或者键入以下命令之一：
|  /list [<名称或 id>|-all|-start]
|      列出您键入的源
|  /edit <名称或 id>

。很多的内容，鉴于篇幅，先隐藏

我们看下一些简单的操作：

jshell> "This is a test.".substring(5, 10);
$2 ==> "is a "

jshell> 3+1
$3 ==> 4

也可以创建方法：

jshell> int mulitiTen(int i) { return i*10;}
|  已创建 方法 mulitiTen(int)

jshell> mulitiTen(3)
$6 ==> 30

想要退出 JShell 直接输入：

jshell> /exit
|  再见

JCMD 新增子命令

jcmd是用于向本地 jvm 进程发送诊断命令，这个命令是从 JDK7 提供的命令行工具，常用于快速定位线上环境故障。

在 JDK9 之后，提供了一些新的子命令，查看 JVM 中加载的所有类及其继承结构的列表。比如：

$ jcmd 22922 VM.class_hierarchy -i -s java.net.Socket
22922:
java.lang.Object/null
|--java.net.Socket/null
|  implements java.io.Closeable/null (declared intf)
|  implements java.lang.AutoCloseable/null (inherited intf)
|  |--sun.nio.ch.SocketAdaptor/null
|  |  implements java.lang.AutoCloseable/null (inherited intf)
|  |  implements java.io.Closeable/null (inherited intf)

第一个参数是进程 ID，都是针对这个进程执行诊断。我们还可以使用set_vmflag参数在线修改 JVM 参数，这种操作无需重启 JVM 进程。

有时候还需要查看当前进程的虚拟机参数选项和当前值：jcmd 22922 VM.flags -all。

多分辨率图像 API

在 Java9 中定义了多分辨率图像 API，我们可以很容易的操作和展示不同分辨率的图像了。java.awt.image.MultiResolutionImage将一组具有不同分辨率的图像封装到单个对象中。java.awt.Graphics类根据当前显示 DPI 度量和任何应用的转换从多分辨率图像中获取变量。

以下是多分辨率图像的主要操作方法：

• Image getResolutionVariant(double destImageWidth, double destImageHeight)：获取特定分辨率的图像变体-表示一张已知分辨率单位为 DPI 的特定尺寸大小的逻辑图像，并且这张图像是最佳的变体。
• List<Image> getResolutionVariants()：返回可读的分辨率的图像变体列表。

我们来看下应用：

final List<Image> images = List.of(
        ImageIO.read(new URL("https://static.howardliu.cn/about/kanshanshuo_2.png")),
        ImageIO.read(new URL("https://static.howardliu.cn/about/hellokanshan.png")),
        ImageIO.read(new URL("https://static.howardliu.cn/about/evil%20coder.jpg"))
);

// 读取所有图片
final MultiResolutionImage multiResolutionImage = new BaseMultiResolutionImage(images.toArray(new Image[0]));

// 获取图片的所有分辨率
final List<Image> variants = multiResolutionImage.getResolutionVariants();

System.out.println("Total number of images: " + variants.size());

for (Image img : variants) {
    System.out.println(img);
}

// 根据不同尺寸获取对应的图像分辨率
Image variant1 = multiResolutionImage.getResolutionVariant(100, 100);
System.out.printf("\nImage for destination[%d,%d]: [%d,%d]",
        100, 100, variant1.getWidth(null), variant1.getHeight(null));

Image variant2 = multiResolutionImage.getResolutionVariant(200, 200);
System.out.printf("\nImage for destination[%d,%d]: [%d,%d]",
        200, 200, variant2.getWidth(null), variant2.getHeight(null));

Image variant3 = multiResolutionImage.getResolutionVariant(300, 300);
System.out.printf("\nImage for destination[%d,%d]: [%d,%d]",
        300, 300, variant3.getWidth(null), variant3.getHeight(null));

Image variant4 = multiResolutionImage.getResolutionVariant(400, 400);
System.out.printf("\nImage for destination[%d,%d]: [%d,%d]",
        400, 400, variant4.getWidth(null), variant4.getHeight(null));

Image variant5 = multiResolutionImage.getResolutionVariant(500, 500);
System.out.printf("\nImage for destination[%d,%d]: [%d,%d]",
        500, 500, variant5.getWidth(null), variant5.getHeight(null));

变量句柄（Variable Handles）

变量句柄（Variable Handles）的 API 主要是用来替代java.util.concurrent.atomic包和sun.misc.Unsafe类的部分功能，并且提供了一系列标准的内存屏障操作，用来更加细粒度的控制内存排序。一个变量句柄是一个变量（任何字段、数组元素、静态表里等）的类型引用，支持在不同访问模型下对这些类型变量的访问，包括简单的 read/write 访问，volatile 类型的 read/write 访问，和 CAS(compare-and-swap) 等。

这部分内容涉及反射、内联、并发等内容，后续会单独介绍，文章最终会发布在 从小工到专家的 Java 进阶之旅 中，敬请关注。

发布-订阅框架

在 Java9 中增加的java.util.concurrent.Flow支持响应式 API 的发布-订阅框架，他们提供在 JVM 上运行的许多异步系统之间的互操作性。我们可以借助SubmissionPublisher定制组件。

关于响应式 API 的内容可以先查看 http://www.reactive-streams.org/的内容，后续单独介绍，文章最终会发布在 从小工到专家的 Java 进阶之旅 中，敬请关注。怎么感觉给自己刨了这么多坑，得抓紧时间填坑了。

统一 JVM 日志记录

在这个版本中，为 JVM 的所有组件引入了一个通用的日志系统。它提供了日志记录的基础。这个功能是通过-Xlog启动参数指定，并且定义很多标签用来定义不同类型日志，比如：gc（垃圾收集）、compiler（编译）、threads（线程）等等。比如，我们定义debug等级的 gc 日志，日志存储在gc.log文件中：

java -Xlog:gc=debug:file=gc.log:none

因为参数比较多，我们可以通过java -Xlog:help查看具体定义参数。而且日志配置可以通过jcmd命令动态修改，比如，我们将日志输出文件修改为gc_other.log：

jcmd ${PID} VM.log output=gc_other.log what=gc

新的 API

不可变集合

在 Java9 中增加的java.util.List.of()、java.util.Set.of()、java.util.Map.of()系列方法，可以一行代码创建不可变集合。在 Java9 之前，我们想要初始化一个有指定值的集合，需要执行一堆add或put方法，或者依赖guava框架。

而且，这些集合对象是可变的，假设我们将值传入某个方法，我们就没有办法控制这些集合的值不会被修改。在 Java9 之后，我们可以借助ImmutableCollections中的定义实现初始化一个不可变的、有初始值的集合了。如果对这些对象进行修改（新增元素、删除元素），就会抛出UnsupportedOperationException异常。

这里不得不提的是，Java 开发者们也是考虑了性能，针对不同数量的集合，提供了不同的实现类：

• List12、Set12、Map1专门用于少量（List 和 Set 是 2 个，对于 Map 是 1 对）元素数量的场景
• ListN、SetN、MapN用于数据量多（List 和 Set 是超过 2 个，对于 Map 是多余 1 对）的场景

改进的 Optional 类

Java9 中为Optional添加了三个实用方法：stream、ifPresentOrElse、or。

stream是将Optional转为一个Stream，如果该Optional中包含值，那么就返回包含这个值的Stream，否则返回Stream.empty()。比如，我们有一个集合，需要过滤非空数据，在 Java9 之前，写法如下：

final List<Optional<String>> list = Arrays.asList(
        Optional.empty(),
        Optional.of("看山"),
        Optional.empty(),
        Optional.of("看山的小屋"));

final List<String> filteredList = list.stream()
        .flatMap(o -> o.isPresent() ? Stream.of(o.get()) : Stream.empty())
        .collect(Collectors.toList());

在 Java9 之后，我们可以借助stream方法：

final List<String> filteredListJava9 = list.stream()
        .flatMap(Optional::stream)
        .collect(Collectors.toList());

ifPresentOrElse：如果一个Optional包含值，则对其包含的值调用函数action，即action.accept(value)，这与ifPresent方法一致；如果Optional不包含值，那会调用emptyAction，即emptyAction.run()。效果如下：

Optional<Integer> optional = Optional.of(1);
optional.ifPresentOrElse(x -> System.out.println("Value: " + x), () -> System.out.println("Not Present."));

optional = Optional.empty();
optional.ifPresentOrElse(x -> System.out.println("Value: " + x), () -> System.out.println("Not Present."));

// 输出结果为：
// 作者：看山
// 佚名

or：如果值存在，返回Optional指定的值，否则返回一个预设的值。效果如下：

Optional<String> optional1 = Optional.of("看山");
Supplier<Optional<String>> supplierString = () -> Optional.of("佚名");
optional1 = optional1.or(supplierString);
optional1.ifPresent(x -> System.out.println("作者：" + x));

optional1 = Optional.empty();
optional1 = optional1.or(supplierString);
optional1.ifPresent(x -> System.out.println("作者：" + x));

// 输出结果为：
// 作者：看山
// 作者：佚名

文末总结

本文介绍了 Java9 新增的特性，完整的特性清单可以从https://openjdk.java.net/projects/jdk9/查看。文中也给自己刨了几个坑，碍于篇幅，没有办法展开，所有这些需要展开的功能细述，都会在 Java8 到 Java17 的新特性系列完成后补充，博文会发布在 从小工到专家的 Java 进阶之旅 系列专栏中。

推荐阅读

• 一文掌握 Java8 Stream 中 Collectors 的 24 个操作
• 一文掌握 Java8 的 Optional 的 6 种操作
• 使用 Lambda 表达式实现超强的排序功能
• Java8 的时间库（1）：介绍 Java8 中的时间类及常用 API
• Java8 的时间库（2）：Date 与 LocalDate 或 LocalDateTime 互相转换
• Java8 的时间库（3）：开始使用 Java8 中的时间类
• Java8 的时间库（4）：检查日期字符串是否合法
• Java8 的新特性
• Java9 的新特性
• Java10 的新特性
• Java11 中基于嵌套关系的访问控制优化
• Java11 的新特性
• Java12 的新特性
• Java13 的新特性
• Java14 的新特性
• Java15 的新特性
• Java16 的新特性
• 从小工到专家的 Java 进阶之旅

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