Java 9 特性及示例

Java 9 是 Java SE 平台的一个重要版本，其中包括许多新的特性和改进。在本文中，我们将介绍一些最重要的 Java 9 特性以及示例，以便程序员能够更好地利用这些特性来提高他们的代码质量和生产力。

模块化系统

Java 9 包括了一个全新的模块化系统，使得 Java 更容易维护和将代码分成更小的组件。每个模块声明了其依赖项和对其他模块的暴露，整个系统由这些模块和其之间的依赖关系构成。使用这个系统，开发人员可以更好地控制代码的可见性和可访问性，以及更容易诊断和解决依赖问题。

模块声明

Java 9 模块声明使用 module-info.java 文件来指定模块名称、依赖项和导出的包。以下是一个示例：

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

在这个例子中，我们定义了一个名为 com.example.myapp 的模块，它依赖于 java.base 和 com.example.mylib 模块，并将 com.example.myapp 包导出为可访问的包。

模块化的好处

模块化的优点包括：

• 更好的可维护性：开发人员可以更好地组织代码，并将其分成更小的单元，便于维护和测试。
• 更好的安全性：通过限制代码的可见性，可以减少代码的攻击面。
• 更好的性能：通过仅加载必需的模块，可以提高应用程序的启动时间和运行性能。

JShell

Java 9 引入了一个新的交互式 shell 工具 JShell，可以在命令行上直接执行代码段。JShell 可以用来测试代码、学习语言特性以及进行实验。

使用 JShell

启动 JShell，只需在命令行输入 jshell 命令即可。以下是一个简单示例，演示如何定义变量和执行语句：

jshell> int x = 42;
x ==> 42

jshell> int y = 10;
y ==> 10

jshell> x + y
$3 ==> 52

在上面的例子中，我们定义了两个变量 x 和 y，然后执行了 x + y 这个语句，JShell 返回了计算结果 $3。

JShell 的优点

JShell 的优点包括：

• 实时反馈：开发人员可以实时看到代码的输出结果，无需编译和运行整个程序。
• 快速学习：开发人员可以使用 JShell 做一些小的实验，测试语言特性和 API，更快地学习和掌握 Java。
• 实验性质：JShell 可以快速测试一些想法，而无需进行复杂的编译和集成测试。

改进的 Stream API

Java 9 引入了一些新的功能和改进，以便更好地处理 Stream 数据。其中一个最显著的是添加了一些新的操作，例如 takeWhile() 和 dropWhile()。

takeWhile() 和 dropWhile()

takeWhile() 和 dropWhile() 方法用于处理 Stream 中的前缀元素，直到指定条件变为 false。例如，以下是一个使用 takeWhile() 方法获取 Stream 中直到遇到空字符串的所有元素：

List<String> list = Arrays.asList("foo", "bar", "", "baz", "qux");
List<String> result = list.stream()
                         .takeWhile(s -> !s.isEmpty())
                         .collect(Collectors.toList());

输出结果为：

[foo, bar]

其他改进

Java 9 的 Stream API 还包括：

• iterate() 方法可以使用谓词来定义 Stream 的终止条件。
• ofNullable() 方法可以将一个 null 对象转换为 Stream。
• dropWhile() 方法可以类似地丢弃 Stream 中的前缀元素，直到条件变为 true。

多版本兼容的 JAR

Java 9 允许在同一个 JAR 文件中定义和编译多个版本的代码，并根据运行时环境选择合适的版本。这种方法可以让开发人员更好地维护和升级他们的代码库。

JAR 文件中的多版本代码

在 Java 9 中，我们可以使用 Multi-Release 属性来指定 JAR 文件中不同版本的类。以下是一个示例：

META-INF/
  MANIFEST.MF
Versioned.class
Versioned_9.class
Versioned_10.class

在这个例子中，我们有一个名为 Versioned 的类，以及两个补充版本 Versioned_9 和 Versioned_10（分别适用于 Java 9 和 Java 10）。MANIFEST.MF 文件中包含了支持的 Java 版本，例如：

Multi-Release: true
Supported-versions: 9, 10

运行时选择合适的版本

在运行传统的 JAR 文件时，Java 运行时将在 JAR 文件中查找主版本的类。但是，在多版本 JAR 中，Java 运行时会在运行时环境中选择合适的版本。例如，如果我们在 Java 10 中执行这个 JAR 文件，则会选择 Versioned_10，而在 Java 9 中，则会选择 Versioned_9。

集合工厂方法

Java 9 引入了很多便捷的工厂方法，在创建集合时更加优雅和简洁。其中一些最常用的方法包括 List.of()、Set.of() 和 Map.of()。

集合工厂方法示例

以下是一些使用集合工厂方法的代码示例：

List<String> list = List.of("foo", "bar", "baz");

Set<Integer> set = Set.of(1, 2, 3);

Map<String, Integer> map = Map.of("foo", 1, "bar", 2, "baz", 3);

在这些示例中，我们使用了工厂方法来创建不可变的集合，而不必手动实例化并添加元素。

改进的 CompletableFuture

Java 9 对 CompletableFuture 进行了扩展和改进，使其更容易使用和管理。其中一个显著的改进是引入了一些新方法和组合器，例如 orTimeout() 和 completeOnTimeout()。

orTimeout() 和 completeOnTimeout()

在之前的版本中，CompletableFuture 没有提供任何机制来处理超时或超时异常。在 Java 9 中，我们可以使用 orTimeout() 方法设置操作的最长执行时间，如果超过这个时间，CompletableFuture 将抛出超时异常。例如：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // Perform a long-running task
});

future.orTimeout(5, TimeUnit.SECONDS)
      .exceptionally(ex -> "Timeout occurred")
      .thenAccept(System.out::println);

在这个例子中，我们使用 orTimeout() 方法设置了超时时间为 5 秒。如果操作在这个时间内没有完成，CompletableFuture 会返回一个异常，否则将打印操作结果。

其他改进

Java 9 的 CompletableFuture API 还引入了很多新的操作和组合器，例如：

• delayedExecutor() 方法可以延迟操作的执行。
• newIncompleteFuture() 方法可以在不提供结果的情况下创建新的 CompletableFuture 实例。
• completeOnTimeout() 方法可以在超时时异步地设置默认值。

总结

Java 9 为开发人员带来了许多新的特性和改进，使得 Java 代码更容易维护、更加灵活，而且性能更佳。在本文中，我们介绍了其中的一些主要特性，如模块化系统、JShell、改进的 Stream API、多版本兼容的 JAR、集合工厂方法和改进的 CompletableFuture。我们希望这些示例可以为您提供启示，并帮助您更好地使用 Java 9。