JDK9新特性教程：新手快速入门指南

概述

JDK 9作为Java语言的最新重要版本，带来了多项新特性和改进，显著提升了Java程序的性能和可维护性。本教程将详细介绍JDK9新特性教程，包括模块化系统、Stream API增强、新增日期和时间API等内容，帮助开发者快速掌握并应用这些新特性。

JDK9新特性教程：新手快速入门指南

JDK9版本发布背景

Java Development Kit (JDK) 是 Java 开发者使用的标准开发工具包，包含了 Java 编译器、Java 虚拟机、类库以及开发工具等。JDK 9 是 Java 语言的最新重要版本，发布于 2017 年 9 月 21 日。JDK 9 的发布是基于 Java 社区对 Java 平台长期演进 (JPLSE) 计划的承诺，该计划旨在通过引入新的特性和改进来增强 Java 的稳定性和性能。

Java 社区项目 (JCP) 为 Java 语言和平台定义了标准化的过程，以确保版本之间的兼容性和向后兼容性。JDK 9 遵循了 JCP 的标准化流程，并加入了多项新特性，显著提高了 Java 程序的性能和可维护性。

JDK 9 的发布背景包含了 Java 社区对提高开发效率和维护大型项目的需求响应。随着 Java 平台在互联网、移动设备、嵌入式系统等领域的广泛应用，Java 社区意识到需要对开发工具和框架进行现代化和优化以应对新的技术挑战。因此，JDK 9 作为 Java 的一个主要版本，引入了多项重要的新特性和改进，旨在提升开发效率、程序性能和代码可维护性。

JDK9的主要功能和改进

JDK 9 带来了众多新特性和改进，其中最引人注目的包括模块化系统（Jigsaw 项目）、改进的 Stream API、新增日期和时间 API、文件系统 API 的增强以及许多其他优化。这些新特性不仅提升了 Java 程序的性能和可维护性，还简化了开发流程，使得开发人员能够更加高效地创建和维护高质量的 Java 应用程序。

模块化系统（Jigsaw项目）

JDK 9 引入的模块化系统是 Java 平台的一项重大革新，其核心目标是改善类库的管理、提高程序性能并增加安全性。模块化系统通过将类库和应用程序组织成独立的模块来实现这些目标，每个模块都有明确的边界和依赖关系。

模块化系统的基本概念

模块化系统引入了新的 module 关键字，用于定义模块。模块定义文件（通常是 module-info.java）描述了模块的名称、它所导出的包（即其他模块可以访问的包）、它所使用的其他模块（即依赖模块）以及其他元数据信息。以下是一个简单的模块定义示例：

module com.example.myapp {
    requires java.base;
    exports com.example.myapp.util;
}

模块化系统的优势

模块化系统所带来的优势包括：

1. 更好的封装性：模块可以明确地声明它所依赖的其他模块，从而减少无意识的依赖，提高代码的封装性和安全性。
2. 更灵活的部署：开发人员可以根据应用的需求选择并部署所需的模块，减少不必要的类库加载，简化部署过程。
3. 性能提升：模块化系统可以减少类加载的开销，因为每个模块都只加载其必要部分，而不需要加载整个类库。
4. 增强的安全性：通过限制模块之间的访问权限，可以提高程序的安全性，减少潜在的安全漏洞。

通过以上优势，模块化系统不仅改善了应用程序的组织和管理，还提高了程序的性能和安全性。

如何创建和使用模块

创建和使用模块主要涉及编写模块定义文件 (module-info.java) 和使用模块化系统编译和运行程序。以下是一个简单的示例，演示如何创建和使用模块：

// 模块定义文件：module-info.java
module com.example.myapp {
    requires java.base;
    exports com.example.myapp.util;
}

// 应用程序代码：MyApp.java
package com.example.myapp;

public class MyApp {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, world!");
    }
}

// 辅助类：Util.java
package com.example.myapp.util;

public class Util {
    public static void printMessage(String msg) {
        System.out.println(msg);
    }
}

为了编译和运行这个模块化应用程序，可以使用以下命令：

javac --module-path=path/to/modules -d output/modulepath module-info.java MyApp.java Util.java
java --module-path=output/modulepath --module=com.example.myapp/com.example.myapp.MyApp

通过这些步骤，开发人员可以利用模块化系统的优势来改善代码的组织和维护。

新增API介绍

JDK 9 引入了多项重要的新 API 和改进，其中包括 Stream API 的增强、新的日期和时间 API 以及文件系统 API 的改进。这些新特性不仅简化了代码，还提高了程序的可读性和可维护性。

Stream API的增强

Stream API 是 Java 8 引入的一个强大工具，用于对集合数据进行操作。在 JDK 9 中，Stream API 进一步得到了优化和增强。例如，Stream 接口增加了新的方法，如 takeWhile 和 dropWhile，用于按条件过滤元素。

takeWhile 方法

takeWhile 方法会保留序列中满足给定谓词的第一个元素，直到遇到第一个不满足条件的元素为止。以下是一个使用 takeWhile 的示例：

import java.util.stream.*;

public class StreamTakeWhileExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] words = {"apple", "banana", "cherry", "date", "fig"};
        Stream.of(words)
            .takeWhile(s -> s.length() < 6)
            .forEach(System.out::println);
    }
}

输出：

apple
banana

dropWhile 方法

dropWhile 方法会跳过序列中满足给定谓词的第一个元素，直到遇到第一个不满足条件的元素为止。以下是一个使用 dropWhile 的示例：

import java.util.stream.*;

public class StreamDropWhileExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] words = {"apple", "banana", "cherry", "date", "fig"};
        Stream.of(words)
            .dropWhile(s -> s.length() < 6)
            .forEach(System.out::println);
    }
}

输出：

cherry
date
fig

新增的日期和时间API

JDK 9 引入了新的日期和时间 API，增强了对日期和时间操作的支持。这些 API 包括新的 LocalDate、LocalTime 和 LocalDateTime 类，它们提供了更清晰和一致的日期和时间操作方法。

LocalDate 示例

LocalDate 类用于表示本地日期（即不包含时区信息的日期）。以下是一个使用 LocalDate 的示例：

import java.time.*;

public class LocalDateExample {
    public static void main(String[] args) {
        LocalDate today = LocalDate.now();
        System.out.println("Today's date: " + today);

        LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
        System.out.println("Tomorrow's date: " + tomorrow);
    }
}

输出：

Today's date: 2023-09-21
Tomorrow's date: 2023-09-22

LocalTime 示例

LocalTime 类用于表示本地时间（即不包含时区信息的时间）。以下是一个使用 LocalTime 的示例：

import java.time.*;

public class LocalTimeExample {
    public static void main(String[] args) {
        LocalTime now = LocalTime.now();
        System.out.println("Current time: " + now);

        LocalTime tomorrow = LocalTime.of(23, 59, 59);
        System.out.println("Tomorrow's time: " + tomorrow);
    }
}

输出：

Current time: 14:45:30.123456789
Tomorrow's time: 23:59:59

文件系统API的改进

JDK 9 对文件系统 API 进行了改进，引入了新的 java.nio.file 包，提供了更强大的文件操作功能。例如，Path 类增加了新的方法，如 lookup() 和 realPath()，以增强文件操作的灵活性和效率。

lookup() 方法

lookup() 方法用于查找与给定路径关联的文件系统。以下是一个使用 lookup() 的示例：

import java.nio.file.*;

public class LookupExample {
    public static void main(String[] args) {
        Path path = Paths.get("/path/to/file");
        FileSystem fs = path.lookup(null);
        System.out.println("File system: " + fs);
    }
}

realPath() 方法

realPath() 方法用于获取路径的规范化版本。以下是一个使用 realPath() 的示例：

import java.nio.file.*;

public class RealPathExample {
    public static void main(String[] args) {
        Path path = Paths.get("/path/to/file");
        Path realPath = path.toRealPath();
        System.out.println("Real path: " + realPath);
    }
}

通过这些增强的功能，开发人员可以更高效地处理文件和目录操作。

移除的废弃API

JDK 9 在移除废弃的 API 方面也进行了不少工作。这些被移除的 API 大多是由于它们的使用率较低、存在潜在的安全风险或已经被更现代、更安全的替代方案所取代。移除这些 API 可以简化 JDK 的维护，并鼓励开发人员使用更现代的替代方案。

JDK9中移除的废弃API

以下是一些在 JDK 9 中被移除的废弃 API：

1. sun.misc.Unsafe：该类被广泛认为是不安全的，并且在 JDK 9 中被废弃。它提供了对 Java 内存的低级访问，这可能导致未定义的行为和潜在的安全风险。

2. com.sun.istack.internal 包：这些内部实现类在 JDK 9 中被废弃，并被移除。这些类通常用于调试和错误报告，但在 JDK 9 中被更现代的替代方案所取代。

3. sun.nio.ch.DirectBuffer：该类用于实现直接缓冲区，但在 JDK 9 中被废弃。它已被更现代的 java.nio.ByteBuffer 所取代。

移除API的原因和影响

移除这些 API 的主要原因是：

1. 安全风险：这些 API 通常提供了对 Java 内存的低级访问，这可能导致未定义的行为和潜在的安全风险。
2. 维护复杂性：这些 API 的实现和维护变得越来越复杂，因为它们通常用于特定的内部实现细节。
3. 过时的实现：这些 API 往往是旧版本 Java 平台的一部分，它们的实现已经过时，被更现代、更安全的替代方案所取代。

移除这些 API 对开发人员的影响主要体现在需要寻找替代方案或者重构现有的代码。例如，如果代码中使用了 Unsafe 类，开发人员需要寻找符合安全性和性能要求的替代方案。这可能涉及使用 Java 官方提供的替代 API，或者使用其他库来实现相同的功能。总体而言，移除废弃的 API 有助于提高 Java 平台的稳定性和安全性。

其他新特性

除了上述提到的主要新特性和改进之外，JDK 9 还包含了许多其他重要的新特性和改进，这些新特性进一步提高了 Java 程序的性能、可维护性和开发者体验。以下是一些值得关注的新特性：

其他重要的新特性和改进

1. JVM 改进：

   • 增量编译：JDK 9 引入了增量编译功能，该功能可以显著降低编译时间，特别是在大型项目中。增量编译只编译修改过的代码，从而加快了开发迭代的速度。
   • CDS（类数据共享）增强：CDS 允许在多个 Java 实例之间共享类数据，从而减少内存使用并提高启动速度。JDK 9 对 CDS 进行了增强，提供了更多的灵活性和选项。
   • 线程局部变量优化：JDK 9 增加了对线程局部变量的支持，这些变量可以提高多线程应用的性能。

2. HTTP/2 客户端：

   • HTTP/2 客户端 API：JDK 9 引入了新的 HTTP/2 客户端 API，支持 HTTP/2 协议。HTTP/2 是 HTTP 协议的最新版本，它提供了更高效的传输机制，减少了延迟，并且支持服务器推送等新特性。

3. 改进的序列化机制：

   • 增强的 SerInfo 工具：JDK 9 包含了新的 SerInfo 工具，它可以生成序列化信息，并帮助开发者更好地理解序列化过程。
   • 序列化优化：JDK 9 对序列化过程进行了优化，提高了序列化和反序列化的性能。
4. 改进的垃圾回收器：
   • G1 改进：G1 垃圾回收器在 JDK 9 中得到了进一步的优化，提高了其性能和稳定性。
   • Z 代回收器：JDK 9 引入了新的 Z 代回收器，这是一个目标为低延迟的垃圾回收器，适用于需要高度响应性的应用。

如何利用新特性提高开发效率

1. 使用模块化系统：通过模块化系统，可以更好地组织和管理代码库，减少无意识的依赖，提高代码的可维护性。模块化系统还可以减少类加载的开销，从而提高程序性能。
2. 利用增量编译：增量编译功能可以显著降低编译时间，特别是在大型项目中。开发人员可以通过配置增量编译来加快开发迭代的速度，从而提高开发效率。
3. HTTP/2 客户端 API：使用新的 HTTP/2 客户端 API 可以利用 HTTP/2 协议的优势，减少延迟并提高传输效率。
4. 序列化优化：利用 JDK 9 中增强的序列化机制，可以提高序列化的性能，减少序列化和反序列化的时间开销。

通过利用这些新特性，开发人员可以编写更高效、更安全的 Java 应用程序，从而提高开发效率和产品质量。

实践操作指南

接下来，我们将详细介绍如何在实际开发中应用 JDK 9 的新特性和改进。本节将介绍如何设置开发环境、进行实战案例解析以及解决常见问题。

操作环境搭建

为了开始使用 JDK 9，首先需要确保安装了最新的 JDK 9 版本。以下是搭建 JDK 9 开发环境的步骤：

1. 下载 JDK 9：

   • 访问 Oracle 官方网站下载最新版本的 JDK 9，或者使用其他官方或社区提供的镜像。
   • 下载完成后，解压缩安装包到指定目录。

2. 配置环境变量：

   • 设置 JAVA_HOME 环境变量指向 JDK 9 的安装目录。
   • 添加 %JAVA_HOME%\bin（Windows）或 ${JAVA_HOME}/bin（Linux/Mac）到 PATH 环境变量中。
3. 验证安装：
   • 打开命令行工具，输入 java -version 检查是否安装成功。

以下是一个示例脚本，展示了如何在 Windows 和 Linux 系统上配置环境变量：

# Windows 系统配置示例
set JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk-9
set PATH=%JAVA_HOME%\bin;%PATH%

# Linux/Mac 系统配置示例
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/jdk-9
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

实战案例解析

接下来，我们将通过一个简单的示例来展示如何在实际开发中使用 JDK 9 的新特性。该示例将使用模块化系统、Stream API 的增强功能以及新的日期和时间 API。

示例代码

// 模块定义文件：module-info.java
module com.example.jdk9 {
    requires java.base;
    requires java.net.http;
    exports com.example.jdk9.util;
}

// 主应用程序类：Main.java
package com.example.jdk9;

import java.time.*;
import java.util.stream.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Stream API 的 takeWhile 方法
        String[] words = {"apple", "banana", "cherry", "date", "fig"};
        Stream.of(words)
            .takeWhile(s -> s.length() < 6)
            .forEach(System.out::println);

        // 使用新的日期和时间 API
        LocalDate today = LocalDate.now();
        System.out.println("Today's date: " + today);
        LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
        System.out.println("Tomorrow's date: " + tomorrow);
    }
}

// 辅助类：Util.java
package com.example.jdk9.util;

public class Util {
    public static void printMessage(String msg) {
        System.out.println(msg);
    }
}

编译和运行

要编译和运行上述代码，可以使用以下命令：

javac --module-path=path/to/modules -d output/modulepath module-info.java Main.java Util.java
java --module-path=output/modulepath --module=com.example.jdk9/com.example.jdk9.Main

通过这些步骤，你可以看到如何在实际开发中利用 JDK 9 的新特性来提高代码质量和开发效率。

常见问题及解决方法

在使用 JDK 9 的过程中，可能会遇到一些常见问题。以下是一些常见问题及解决方法：

1. 编译失败

   • 问题描述：编译时出现错误信息，提示找不到某些类或方法。
   • 解决方法：检查模块定义文件中是否正确导出了所需的包，并确保所有依赖关系都已正确配置。

2. 模块化系统问题

   • 问题描述：使用模块化系统时，编译或运行时出现错误。
   • 解决方法：确保 module-info.java 文件正确地定义了模块和依赖关系。检查是否有未导出的包或未声明的依赖模块。
3. 性能问题
   • 问题描述：程序运行时性能下降。
   • 解决方法：检查是否有不必要的依赖关系或循环依赖。使用增量编译可以显著减少编译时间和提高性能。

通过本文提供的指南和示例代码，希望你能够更好地理解和利用 JDK 9 的新特性和改进，从而提高你的开发效率和代码质量。如果你在实际使用中遇到任何问题，建议参考官方文档或寻求社区的帮助。