Java学习路线：day30 JDK9-11新特性

全部源码：https://github.com/name365/JavaSE-30Day

转载自atguigu.com视频

第17章 Java9&Java10&Java11新特性

Java 9 的新特性

JDK 9 的发布

• 经过4次跳票，历经曲折的Java 9 终于终于在2017年9月21日发布。
• 从Java 9 这个版本开始，Java 的计划发布周期是6 个月，下一个Java 的主版本将于2018 年3 月发布，命名为Java 18.3，紧接着再过六个月将发布Java 18.9。
• 这意味着Java的更新从传统的以特性驱动的发布周期，转变为以时间驱动的（6 个月为周期）发布模式，并逐步的将Oracle JDK 原商业特性进行开源。
• 针对企业客户的需求，Oracle 将以三年为周期发布长期支持版本（long term support）。
• Java 9 提供了超过150项新功能特性，包括备受期待的模块化系统、可交互的REPL 工具：jshell，JDK 编译工具，Java 公共API 和私有代码，以及安全增强、扩展提升、性能管理改善等。可以说Java 9是一个庞大的系统工程，完全做了一个整体改变。

jdk目录结构的改变

• 官方提供的新特性列表：https://docs.oracle.com/javase/9/whatsnew/toc.htm#JSNEW-GUID-C23AFD78-C777-460B-8ACE-58BE5EA681F6
• 或参考OpenJDK：http://openjdk.java.net/projects/jdk9/
• 在线OracleJDK9 Documentation：https://docs.oracle.com/javase/9/

bin 目录	包含命令行开发和调试工具，如javac，jar和javadoc。
include目录	包含在编译本地代码时使用的C/C++头文件
lib 目录	包含JDK工具的几个JAR和其他类型的文件。它有一个tools.jar文件，其中包含javac编译器的Java类
jre/bin 目录	包含基本命令，如java命令。在Windows平台上，它包含系统的运行时动态链接库（DLL）。
jre/lib 目录	包含用户可编辑的配置文件，如.properties和.policy文件。包含几个JAR。rt.jar文件包含运行时的Java类和资源文件。

没有名为jre的子目录
bin目录	包含所有命令。在Windows平台上，它继续包含系统的运行时动态链接库。
conf目录	包含用户可编辑的配置文件，例如以前位于jre\lib目录中的.properties和.policy文件
include目录	包含要在以前编译本地代码时使用的C/C++头文件。它只存在于JDK中
jmods目录	包含JMOD格式的平台模块。创建自定义运行时映像时需要它。它只存在于JDK中
legal目录	包含法律声明
lib目录	包含非Windows平台上的动态链接本地库。其子目录和文件不应由开发人员直接编辑或使用

• 新版本jdk的下载与IDEA开发环境的设置

java9新特性：模块化系统

• 谈到Java 9 大家往往第一个想到的就是Jigsaw 项目。众所周知，Java 已经发展超过20 年（95 年最初发布），Java 和相关生态在不断丰富的同时也越来越暴露出一些问题：

  • Java 运行环境的膨胀和臃肿。每次JVM启动的时候，至少会有30～60MB的内存加载，主要原因是JVM需要加载rt.jar，不管其中的类是否被classloader加载，第一步整个jar都会被JVM加载到内存当中去（而模块化可以根据模块的需要加载程序运行需要的class）
  • 当代码库越来越大，创建复杂，盘根错节的“意大利面条式代码”的几率呈指数级的增长。不同版本的类库交叉依赖导致让人头疼的问题，这些都阻碍了Java 开发和运行效率的提升。
  • 很难真正地对代码进行封装, 而系统并没有对不同部分（也就是JAR 文件）之间的依赖关系有个明确的概念。每一个公共类都可以被类路径之下任何其它的公共类所访问到，这样就会导致无意中使用了并不想被公开访问的API。

• 本质上讲也就是说，用模块来管理各个package，通过声明某个package暴露，，模块(module)的概念，其实就是package外再裹一层，不声明默认就是隐藏。因此，模块化使得代码组织上更安全，因为它可以指定哪些部分可以暴露，哪些部分隐藏。

• 实现目标

  • 模块化的主要目的在于减少内存的开销
  • 只须必要模块，而非全部jdk模块，可简化各种类库和大型应用的开发和维护
  • 改进Java SE 平台，使其可以适应不同大小的计算设备
  • 改进其安全性，可维护性，提高性能

• 模块将由通常的类和新的模块声明文件（module-info.java）组成。该文件是位于java代码结构的顶层，该模块描述符明确地定义了我们的模块需要什么依赖关系，以及哪些模块被外部使用。在exports子句中未提及的所有包默认情况下将封装在模块中，不能在外部使用。

• 案例结构

• Person类

package git;

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 13:26
 */
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

• module-info.java——JDK9Test中

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 13:37
 */
module JDK9Test {
     exports git;   //exports 包名--》将包暴露使用
}

• module-info.java——day13中

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 13:34
 */
module day13 {
    requires JDK9Test;  //requires 包名---》接收包
    requires junit;//若要调用JDK9以上版本的测试类，需要引入
    exports github;
}

• ModuleTest类

import git.Person;

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 13:29
 */
public class ModuleTest {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person("Jack",20);
        System.out.println(p);
    }
}

java9新特性：Java的REPL工具：jshell

• 产生背景

  像Python和Scala之类的语言早就有交互式编程环境REPL(read-evaluate-print-loop)了，以交互式的方式对语句和表达式进行求值。开发者只需要输入一些代码，就可以在编译前获得对程序的反馈。而之前的Java版本要想执行代码，必须创建文件、声明类、提供测试方法方可实现。

• 设计理念

  • 即写即得、快速运行

• 实现目标

  • Java 9 中终于拥有了REPL工具：jShell。让Java可以像脚本语言一样运行，从控制台启动jShell，利用jShell在没有创建类的情况下直接声明变量，计算表达式，执行语句。即开发时可以在命令行里直接运行Java的代码，而无需创建Java文件，无需跟人解释”public static void main(String[] args)”这句废话。
  • jShell也可以从文件中加载语句或者将语句保存到文件中。
  • jShell也可以是tab键进行自动补全和自动添加分号。

JShell相关命令

对于这个问题的出现，是由于JDK环境配置未从JDK8转到JDK9及以上版本。解决方法如下：

保存确定，重启CMD字符，就会如下：

• 调出jShell：jShell

• 获取帮助： /help intro

• 基本使用：
• 在JShell环境下，语句末尾的“;”是可选的。但推荐还是最好加上。提高代码可读性。

• 导入指定的包： import java.util.*;

• 默认已经导入如下的所有包：(包含java.lang包)：/imports

• 只需按下Tab键，就能自动补全代码：

• 列出当前session里所有有效的代码片段：/list

• 查看当前session下所有创建过的变量：/vars

• 查看当前session下所有创建过的方法：

• 使用外部代码编辑器来编写Java代码：

• 使用/open命令调用：

• 没有受检异常（编译时异常）：

说明：本来应该强迫我们捕获一个IOException，但却没有出现。因为jShell在后台为我们隐藏了。

• 退出jShell：/exit

java.lang.IllegalAccessException: class org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner (in module junit) cannot access class github2.JDK10Test (in module day13) because module day13 does not export github2 to module junit报错解决

对于这个问题，在网上并没有很清楚地解决，经过长期的处理无果，求助网友大佬：ZoZBie、◕ ̯͡◕QQ：920698927，帮我远程处理，最后得出结论如下：

注意这是关于IDEA2020版本的解决方案！！！目前对于笔者就是如此解决的，如果你有更好的，欢迎交流！！！

java9新特性：接口中声明私有方法

• Java8中规定接口中的方法除了抽象方法之外，还可以定义静态方法和默认的方法。一定程度上，扩展了接口的功能，此时的接口更像是一个抽象类。

• 在Java9中，接口更加的灵活和强大，连方法的访问权限修饰符都可以声明为private的了，此时方法将不会成为你对外暴露的API的一部分。

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 14:11
 */
public interface MyInterface {

    //如下的三个方法的权限修饰符都是public
    void methodAbstract();

    static void methodStatic(){
        System.out.println("这是接口中的静态方法");
    }

    default void methodDefault(){
        System.out.println("这是接口中的默认方法");
        methodPrivate();
    }

    //jdk 9中允许接口中定义私有的方法
    private void methodPrivate(){
        System.out.println("这是接口中的私有方法");
    }
}

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 14:15
 */
public class MyInterfaceImpl implements MyInterface{

    @Override
    public void methodAbstract() {

    }

    @Override
    public void methodDefault() {
        System.out.println("实现类重写了接口中的默认方法");
    }

    public static void main(String[] args) {
        //接口中的静态方法只能由接口自己调用
        MyInterface.methodStatic();
        
        //接口的实现类不能调用接口的静态方法
//        MyInterfaceImpl.methodStatic();

        MyInterfaceImpl impl = new MyInterfaceImpl();
        impl.methodDefault();
        
        //接口的私有方法，不能在接口外部调用
//        impl.methodPrivate();
    }
}

java9新特性：钻石操作符的语法升级

• 我们将能够与匿名实现类共同使用钻石操作符（diamondoperator）在Java8中如下的操作是会报错的：

    //java9特性5：钻石操作符的升级
    @Test
    public void test2(){
        //钻石操作符与匿名内部类在java 8中不能共存。在java9可以。
        Comparator<Object> com = new Comparator<>() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return 0;
            }
        };

        //jdk7中的新特性：类型推断
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    }

• 编译报错信息：Cannotuse“<>”with anonymous inner classes.

java9新特性：try结构的语法升级

import org.junit.Test;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 14:00
 */
public class Java9Test {

    //java9的特性6：try操作的升级
    public static void main(String[] args) {
        //java 8之前的资源关闭的操作
//        InputStreamReader reader = null;
//        try {
//            reader = new InputStreamReader(System.in);
//            char[] cbuf = new char[20];
//            int len;
//            if((len = reader.read(cbuf) )!= -1){
//                String str = new String(cbuf,0,len);
//                System.out.println(str);
//            }
//        } catch (IOException e) {
//            e.printStackTrace();
//        } finally {
//            if(reader != null){
//                try {
//                    reader.close();
//                } catch (IOException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
//            }
//        }

        //java 8中资源关闭操作: Java 8 中，可以实现资源的自动关闭
        //要求自动关闭的资源的实例化必须放在try的一对小括号中
//        try(InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in)){
//            char[] cbuf = new char[20];
//            int len;
//            if((len = reader.read(cbuf) )!= -1){
//                String str = new String(cbuf,0,len);
//                System.out.println(str);
//            }
//        } catch (IOException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }

        //java9中资源关闭操作：需要自动关闭的资源的实例化可以放在try的一对小括号外。
        //此时的资源属性是常量，声明为final的，不可修改
        InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in);
        try (reader) {
            char[] cbuf = new char[20];
            int len;
            if((len = reader.read(cbuf) )!= -1){
                String str = new String(cbuf,0,len);
                System.out.println(str);
            }
//            reader = null;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

java9新特性：String底层存储结构的变更

• Motivation

  The current implementation of the String class stores characters in a char array, using two bytes (sixteen bits) for each character. Data gathered from many different applications indicates that strings are a major component of heap usage and, moreover, that most String objects contain only Latin-1 characters. Such characters require only one byte of storage, hence half of the space in the internal char arrays of such String objects is going unused.

  String类的当前实现在char数组中存储字符，每个字符使用两个字节(16位)。从许多不同的应用程序收集的数据表明，字符串是堆使用的主要组成部分，而且，大多数字符串对象只包含Latin-1字符。这样的字符只需要一个字节的存储空间，因此这样的字符串对象的内部char数组中的一半空间将不会被使用。

• Description

  We propose to change the internal representation of the String class from a UTF-16 char array to a byte array plus an encoding-flag field. The new String class will store characters encoded either as ISO-8859-1/Latin-1 (one byte per character), or as UTF-16 (two bytes per character), based upon the contents of the string. The encoding flag will indicate which encoding is used.

  我们建议将字符串类的内部表示形式从UTF-16字符数组更改为字节数组加上编码标记字段。新的String类将根据字符串的内容存储编码为ISO-8859-1/Latin-1(每个字符一个字节)或UTF-16(每个字符两个字节)的字符。编码标志将指示使用哪种编码。

• 结论：String再也不用char[]来存储啦，改成了byte[]加上编码标记，节约了一些空间。

  public final class String
          implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
      @Stableprivate 
      final byte[] value;
  }
  

• 那StringBuffer和StringBuilder是否仍无动于衷呢？

  String-related classes such asAbstractStringBuilder,StringBuilder, andStringBufferwill be updated to use the same representation, as will the HotSpot VM‘s intrinsic(固有的、内置的) string operations.

java9新特性：集合工厂方法创建只读集合

• 要创建一个只读、不可改变的集合，必须构造和分配它，然后添加元素，最后包装成一个不可修改的集合。

import org.junit.Test;

import java.util.*;

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 14:28
 */
public class Java9Test2 {

    //java9新特性八：集合工厂方法：创建只读集合
    //java8中的写法：
    @Test
    public void test() {
        List<String> namesList = new ArrayList<>();
        namesList.add("Joe");
        namesList.add("Bob");
        namesList.add("Bill");
        //返回的namesList是一个只读的集合
        namesList = Collections.unmodifiableList(namesList);
        namesList.add("Franck");

        System.out.println(namesList);
    }

    @Test
    public void  test2(){
        List<String> list = Collections.unmodifiableList(Arrays.asList("a", "b", "c"));
        Set<String> set = Collections.unmodifiableSet(new HashSet<>(Arrays.asList("a", "b", "c")));
        // 如下操作不适用于jdk 8 及之前版本,适用于jdk 9
        Map<String, Integer> map = Collections.unmodifiableMap(new HashMap<>() {
            {
                put("a", 1);
                put("b", 2);
                put("c", 3);
            }
        });
        map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + ":" + v));
    }

    @Test
    public void test3() {
        //此时得到的集合list也是一个只读集合。
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 7, 9, 3, 2);
        //报异常
        list.add(6);
    }

    @Test
    public void test4() {
        List<Integer> list1 = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
        //不能添加
//        list1.add(6);
        System.out.println(list1);

        Set<Integer> set1 = Set.of(23, 3, 54, 65, 43, 76, 87, 34, 46);
        //不能添加
//        set1.add(4);
        System.out.println(set1);

        Map<String, Integer> map1 = Map.of("Josh", 23, "Jack", 54, "Franck", 12);
        //不能添加
        //map1.put("George",34);

        System.out.println(map1);

        Map<String, Integer> map2 = Map.ofEntries(Map.entry("Josh", 34), Map.entry("Jim", 21));
//        map2.put("George",34);
        System.out.println(map2);
    }
    
}

java9新特性：InputStream中的transferTo()方法

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。

import org.junit.Test;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 14:28
 */
public class Java9Test2 {

    //java9新特性九：InputStream的新方法:tranferTo()
    @Test
    public void test5() {
        ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
        try (InputStream is = cl.getResourceAsStream("hello.txt");
             OutputStream os = new FileOutputStream("src\\hello1.txt")) {
            is.transferTo(os); // 把输入流中的所有数据直接自动地复制到输出流中
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}

java9新特性：StreamAPI新增的4个方法

• Java 的Steam API 是java标准库最好的改进之一，让开发者能够快速运算，从而能够有效的利用数据并行计算。Java 8 提供的Steam 能够利用多核架构实现声明式的数据处理。
• 在Java 9 中，Stream API 变得更好，Stream 接口中添加了4 个新的方法：takeWhile, dropWhile, ofNullable，还有个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。
• 除了对Stream 本身的扩展，Optional 和Stream 之间的结合也得到了改进。现在可以通过Optional 的新方法stream() 将一个Optional 对象转换为一个(可能是空的) Stream 对象。

import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

/**
 * @author subei
 * @create 2020-05-19 14:43
 */
public class Java9Test3 {

    //java9新特性十：Stream API的加强
    @Test
    public void test(){
        List<Integer> list = Arrays.asList(23, 43, 45, 55, 61, 54, 32, 2, 45, 89, 7);
        //takeWhile 返回从开头开始的按照指定规则尽量多的元素
//        list.stream().takeWhile(x -> x < 60).forEach(System.out::println);
        //dropWhile():与 takeWhile 相反，返回剩余的元素。
        list.stream().dropWhile(x -> x < 60).forEach(System.out::println);
    }

    @Test
    public void test2(){
        //of()参数中的多个元素，可以包含null值
        Stream<Integer> stream1 = Stream.of(1, 2, 3,null);
        stream1.forEach(System.out::println);
        //of()参数不能存储单个null值。否则，报异常
//        Stream