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title: Java 9的新特性
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- JVM
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- Java
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- Java 9
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- Optional
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- JPMS
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- 新特性
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categories:
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- - JVM
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- Java
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keywords: 'Java,Java 9,Optional,JPMS,模块,新特性'
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date: 2021-05-20 15:15:29
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Java 9在Java 8的基础上做了许多重大的改进，尤其是引入了模块系统，这直接导致使用Java 8的程序在Java 9中可能无法通过编译。除此之外，Java 9还对Java 8中引入的功能做了一些增补和改进。<!-- more -->
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本系列的文章有：
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- {% post_link nf-java8 %}
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- {% post_link nf-java9 %}
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- {% post_link nf-java10 %}
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- {% post_link nf-java11 %}
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- {% post_link nf-java15 %}
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- {% post_link nf-java16 %}
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- {% post_link nf-java17 %}
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## Optional
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Java 9为Optional类增加了以下三个方法。
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* `stream()`，将一个Optional转换为一个Stream，如果Optional为空，则Stream将不包含任何值。
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* `ifPresentOrElse(Consumer<T>, Runnable)`，如果Optional包含值，就用其中的值调用Consumer函数，否则就启动一个任务。
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* `or(Supplier<Optional<T>>)`，如果值存在就返回Optional中的值，否则返回预设值。
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## Stream
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Stream类现在也增加了一些更加便利的方法。
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* `takeWhile(Predicate<T>)`，从流中返回尽可能多的元素，直到Predicate返回`false`为止。
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* `dropWhile(Predicate<T>)`，从流中丢弃尽可能多的元素，直到Predicate返回`false`为止。
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* `iterate(T, Predicate<T>, UnaryOperator<T>)`，允许使用初始种子使用`UnaryOperator`函数创建无限流，直到`Predicate`返回`false`为止。
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* `ofNullable(T)`，用可空对象创建一个只有单个元素的流，可以通过检查流来预防NullPointException。
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## 私有接口方法
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Java 8引入默认方法之后，在接口中可以定义常量、抽象方法、默认方法和静态方法。Java 9在这个基础上引入了私有方法，从而为接口增加了私有方法和私有静态方法。接口中的私有方法和私有静态方法使用`private`关键字修饰。`private`关键字在接口中不能用来修饰抽象方法。
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接口中的私有方法仅能够提供接口本身使用，不能通过接口访问或者通过继承从另一个接口或者类来访问。
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## 资源操作
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资源操作（try-with-resources）是Java 7中引入的新的异常处理机制。这里的资源是指在被程序使用后，必须要被关闭的对象。资源操作确保了每个被使用的资源都能够在语句块结束时关闭。所有实现了`java.lang.AutoCloseable`接口（包括`java.io.Closeable`接口）的对象都可以作为资源使用。
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在Java 7语法规则中，资源变量必须在资源操作语句中声明，例如以下示例。
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```java
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String readData(String message) throws IOException {
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Reader input = new StringReader(message);
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BufferedReader reader = new BufferReader(input);
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// 这里需要重新声明一个变量，不能直接使用外部作用域定义的变量
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try (BufferedReader reader1 = reader) {
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return reader1.readLine();
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}
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}
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```
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在Java 9 中如果这个资源是final的或者等效于final，那么就无需重新声明一个变量而直接使用了，所以以上示例可以改写为以下形式。
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```java
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String readData(String message) throws IOException {
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Reader input = new StringReader(message);
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BufferedReader reader = new BufferReader(input);
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// 这里无需重新声明一个变量
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try (reader) {
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return reader.readLine();
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}
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}
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```
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> final变量表示常量，只能被赋值一次，其值不可再更改。所以只做读取使用和无其他副作用的局部变量会被作为final变量优化处理。
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## 模块系统
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模块系统是Java 9所做的最大改变，模块是代码和数据的封装，其中代码被组织为多个包，数据则包含资源文件和其他静态信息。就像是包是类和接口的容器一样，模块就是包的容器。Java 9编译得到的最终Artifact可以是Jar文件，也可以是模块系统引入的新增的JMOD文件。
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模块的根目录中需要放置一个`module-info.java`文件来描述模块，该文件在编译后位于模块Artifact的根目录中，在编写这个文件的时候，通常需要解决的两个问题是模块的依赖和模块的导出。在这个文件中可以使用关键字`module`声明一个模块，例如以下示例。
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```java
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module xyz.archgrid.samplemodule {
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requires java.base; // 其实这一条引用是不必书写的，这里只是做一个示例
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}
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```
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模块中的其他代码与之前版本Java的代码组织形式相同。但是在编译时又不同了，需要使用`javac -d 模块输出目录`。而执行一个模块则需要使用命令`java --module-path 模块所在目录 -m 模块名/报名.主类名`。
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传统Java程序打包后是使用`--class-path`（简写为`-cp`）来指定Jar包所在位置的。例如`java --class-path sample.jar some.package.MainClass`。运行模块则是用`--module-path`（简写为`-p`）来指定模块的位置。
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模块的出现使得构建和维护一个大型库或者应用变得更加容易，并且提升了Java的性能，使得应用不需要使用大段的CLASS-PATH来引用过量的依赖。
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模块描述中可以使用以下关键字来控制其他应用对包内内容的访问。
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* `exports`，选择需要导出的类。
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* `exports ... to ...`，选择需要导出的类，并将其导出给特定包访问。
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* `requires`，引用其他的模块。需要注意的是，`java.base`会被默认加入引用，不需要显式书写。每个模块仅会被引入一次，并且只能访问已经导出的类。`requires`关键字还可以搭配其他的关键字来实现更加精细的控制。
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* `requires transitive`，依赖传递，这表示任何依赖于本模块的的应用，也可以查看和使用声明为依赖传递的包。
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* `requires static`，声明静态依赖，如果指定的依赖项在模块路径上可见，那么当前模块就可以使用它，如果不可见，那也不会发生错误。
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* `uses`，指定当前模块需要使用的服务。服务是实现了`uses`指令指定的接口或者继承了`uses`指令指定的抽象类的对象。
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* `provides ... with ...`，使指定的模块成为服务的提供者。其中`provides`部分指定模块的`uses`关键字列出接口和抽象类，`with`部分则指定实现接口或者扩展抽象类的服务提供类的名称。
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* `opens`，将模块中的包设为公开的，因为在默认情况下，JPMS中的包都是私有的。
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* `opens ... to ...`，将模块中的包指定开放给特定的包，仅允许特定的包有全部访问权。
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* `open module`，将整个模块都开放出来。
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被依赖模块可以通过命令`jar --create --file 目标jar文件 -C 已编译目录 要打包内容`来完成打包。依赖其他模块的模块可以通过命令`javac -p 依赖模块目录 -d 输出目录 源文件集`来完成编译，并使用命令`jar --create -f 目标jar文件 -p 依赖模块目录 --main-class 主类 -C 已编译目录 要打包内容`。在运行最终的模块时需要指定所有模块的位置，例如`java -p 主模块:依赖模块 -m 主类`。
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因为JPMS的引入，所以使用了JPMS的应用与没有使用JPMS的第三方库之间还存在着一定的兼容性问题，并且JPMS在使用中需要注意以下问题。
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* 所有使用`module-info`的文件仅适用于在模块路径上使用模块化的jar。
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* 模块的版本是不能够被处理的，这也就是说相同的模块名称是不能够被加载两次的。
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* 两个模块可能包含不相同的包。
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* 在编译和运行的时候，模块之间不能有循环依赖出现。
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* 非公共字段和方法将不能通过反射访问。
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* 在模块化的应用中使用没有模块化的第三方库，需要使用其jar包名称作为其模块名称。
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## 兼容Jar包
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兼容Jar包可以允许创建针对不同的Java环境选择不同class版本的Jar包。要创建兼容Jar包，需要在`MANIFEST.MF`文件中使用增加的属性：`Multi-Release: true`。此外还需要在`META-INF`目录中增加一个名为`versions`目录用于存放针对不同版本JRE的class文件。
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编译用于不同版本JRE的class文件，可以使用`javac --release n`命令，其中参数`n`为目标版本号，例如7、8、9等。打包Jar时可以使用命令`jar -c -f 输出文件 -C 源目录 . --release 额外版本号 -C 额外版本源目录 .`。
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## 其他新特性
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Java 9中还有一些新特性比较简单，属于语法功能的增补。
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* 匿名类中可以使用钻石操作符`<>`了。
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* 集合工厂增加了`of()`、`ofEntries()`等可接受更多参数的重载方法来快速创建集合。
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* 增加了`ProcessHandle`接口来增强对本地进程的支持，允许查询进程状态并管理进程。
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* 除原有的`@Deprecated`注解上增加了字符串型参数`since`来标注API被弃用的版本，布尔型参数`forRemoval`来标注API将在未来被删除。
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* 将Java 8中引入的`CompletableFuture<T>`类进行了扩展，增加了延迟和超时等功能，并添加了新的工厂方法。
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