Java 8-17核心特性全景解析之Java11

AWen_X

于 2025-03-26 18:27:03 发布

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分类专栏： Java Java新特性文章标签： java 开发语言后端

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Java 11 核心特性解析

Java 11于2018年9月发布，是继Java 8之后的第二个长期支持(LTS)版本，提供了多项重要的新特性和改进。

HTTP客户端标准化

特性概述

Java 11将Java 9中引入的HTTP客户端API从孵化模块升级为标准模块，提供了现代化的HTTP客户端，支持HTTP/1.1和HTTP/2协议。

技术细节

新的HTTP客户端API位于java.net.http包中，主要包含以下类：

HttpClient：客户端主类，用于发送请求和接收响应
HttpRequest：表示HTTP请求
HttpResponse：表示HTTP响应
WebSocket：支持WebSocket通信

// 创建HTTP客户端
HttpClient client = HttpClient.newBuilder()
    .version(HttpClient.Version.HTTP_2)
    .connectTimeout(Duration.ofSeconds(10))
    .followRedirects(HttpClient.Redirect.NORMAL)
    .build();

// 构建请求
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://api.example.com/data"))
    .timeout(Duration.ofSeconds(30))
    .header("Content-Type", "application/json")
    .GET()
    .build();

// 同步发送请求
HttpResponse<String> response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
System.out.println("状态码: " + response.statusCode());
System.out.println("响应体: " + response.body());

// 异步发送请求
client.sendAsync(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
      .thenApply(HttpResponse::body)
      .thenAccept(System.out::println)
      .join(); // 等待完成

// POST请求示例
HttpRequest postRequest = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://api.example.com/users"))
    .timeout(Duration.ofSeconds(30))
    .header("Content-Type", "application/json")
    .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString("{\"name\":\"张三\",\"age\":30}"))
    .build();

应用场景

RESTful API调用

// 调用RESTful API
HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://api.example.com/products"))
    .header("Accept", "application/json")
    .build();

client.sendAsync(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
      .thenApply(HttpResponse::body)
      .thenApply(body -> {
          // 解析JSON响应
          return parseJson(body);
      })
      .thenAccept(products -> {
          // 处理产品数据
          processProducts(products);
      });

并行API请求

// 并行发送多个请求
List<URI> uris = List.of(
    URI.create("https://api.example.com/users"),
    URI.create("https://api.example.com/products"),
    URI.create("https://api.example.com/orders")
);

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();

List<CompletableFuture<String>> futures = uris.stream()
    .map(uri -> HttpRequest.newBuilder(uri).build())
    .map(request -> client.sendAsync(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
                         .thenApply(HttpResponse::body))
    .collect(Collectors.toList());

CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0]))
                .thenAccept(v -> {
                    // 所有请求完成后处理结果
                    List<String> results = futures.stream()
                        .map(CompletableFuture::join)
                        .collect(Collectors.toList());
                    processResults(results);
                });

文件上传

// 上传文件
Path path = Path.of("large-file.zip");
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://api.example.com/upload"))
    .header("Content-Type", "application/octet-stream")
    .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofFile(path))
    .build();

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

String新方法

特性概述

Java 11为String类添加了多个实用的新方法，简化了字符串处理。

技术细节

新增的String方法包括：

isBlank()：判断字符串是否为空或仅包含空白字符
lines()：将字符串分割为行，返回Stream
strip()、stripLeading()、stripTrailing()：去除首尾空白字符（支持Unicode空白）
repeat(int)：重复字符串指定次数

// isBlank() - 检查字符串是否为空或仅包含空白字符
String emptyString = "";
String blankString = "   \t\n";
System.out.println(emptyString.isBlank());  // true
System.out.println(blankString.isBlank());  // true
System.out.println("Hello".isBlank());      // false

// lines() - 将字符串分割为行
String multiline = "Line 1\nLine 2\nLine 3";
multiline.lines()
         .forEach(System.out::println);

// strip() - 去除首尾空白字符
String text = "  Hello World!  ";
System.out.println("'" + text.strip() + "'");       // 'Hello World!'
System.out.println("'" + text.stripLeading() + "'"); // 'Hello World!  '
System.out.println("'" + text.stripTrailing() + "'"); // '  Hello World!'

// repeat() - 重复字符串
String star = "*";
System.out.println(star.repeat(5));  // *****
System.out.println("abc".repeat(3)); // abcabcabc

应用场景

表单输入验证

// 验证用户输入不为空
public boolean isValidInput(String input) {
    return input != null && !input.isBlank();
}

文本处理

// 处理多行文本
String log = getLogContent();
log.lines()
   .filter(line -> line.contains("ERROR"))
   .map(line -> line.strip())
   .forEach(errorLine -> processError(errorLine));

格式化输出

// 创建格式化的表格
String header = "| Name | Age | City |";
String separator = "|" + "-".repeat(6) + "|" + "-".repeat(5) + "|" + "-".repeat(6) + "|";
System.out.println(header);
System.out.println(separator);

Lambda参数的局部变量语法

特性概述

Java 11允许在Lambda表达式的参数中使用var关键字，与Java 10引入的局部变量类型推断相呼应，同时可以添加注解。

技术细节

在Lambda表达式中使用var的语法：

// 不使用var
(String s1, String s2) -> s1 + s2

// 使用var
(var s1, var s2) -> s1 + s2

// 使用var并添加注解
(@NotNull var s1, @Nullable var s2) -> s1 + s2

需要注意的是，如果使用var，必须为所有参数都使用var，不能混用。

应用场景

添加参数注解

// 添加参数校验注解
list.stream()
    .filter((@NotNull var item) -> item.length() > 5)
    .collect(Collectors.toList());

提高代码可读性

// 使用var可以让注解更加突出
Function<String, String> func = (@Deprecated var x) -> x.toLowerCase();

ZGC: 可扩展低延迟垃圾收集器 (实验性)

特性概述

Java 11引入了ZGC (Z Garbage Collector)，这是一个可扩展的低延迟垃圾收集器，旨在将GC停顿时间控制在10毫秒以内，无论堆大小如何。

技术细节

ZGC的主要特点：

停顿时间不超过10毫秒
停顿时间不会随着堆大小或活动对象数量增加而增加
可处理从几百MB到TB级别的堆
支持NUMA感知的内存分配
使用标记-整理算法，不会产生内存碎片
并发执行所有昂贵的工作

# 启用ZGC
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -Xmx16g MyApplication

应用场景

低延迟交易系统

# 为金融交易系统配置ZGC
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -Xms8g -Xmx8g -XX:+AlwaysPreTouch -XX:+DisableExplicitGC TradingSystem

大内存服务器应用

# 为大内存应用配置ZGC
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -Xms32g -Xmx32g -XX:ZCollectionInterval=120 BigDataApplication

Epsilon: 无操作垃圾收集器 (实验性)

特性概述

Java 11引入了Epsilon GC，这是一个"无操作"垃圾收集器，它分配内存但不回收内存。当堆内存耗尽时，JVM会退出。

技术细节

Epsilon GC适用于短生命周期的应用或测试场景：

不执行任何垃圾回收
只处理内存分配
当堆内存耗尽时，JVM会抛出OutOfMemoryError并退出

# 启用Epsilon GC
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseEpsilonGC -Xms2g -Xmx2g MyApplication

应用场景

性能测试和基准测试

# 测量GC对性能的影响
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseEpsilonGC -Xmx1g BenchmarkApplication

短生命周期应用

# 运行短生命周期的命令行工具
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseEpsilonGC -Xmx100m CommandLineTool

飞行记录器 (Flight Recorder)

特性概述

Java 11开源了之前商业版JDK中的飞行记录器(JFR)功能，它是一个低开销的数据收集框架，用于分析Java应用的运行情况。

技术细节

JFR可以收集各种运行时信息：

JVM信息：类加载、编译、GC等
操作系统信息：CPU、内存、网络等
应用信息：线程、锁等
自定义事件

# 启动应用并开启JFR记录
java -XX:StartFlightRecording=duration=120s,filename=recording.jfr MyApplication

# 使用jcmd动态开启JFR
jcmd <pid> JFR.start duration=120s filename=recording.jfr

# 使用Java代码开启JFR
Configuration config = Configuration.getConfiguration("default");
Recording recording = new Recording(config);
recording.start();
// ... 应用运行
recording.stop();
recording.dump(Path.of("recording.jfr"));

应用场景

性能问题诊断

# 诊断生产环境性能问题
java -XX:StartFlightRecording=name=leak,settings=profile,disk=true,dumponexit=true,duration=0,filename=leak.jfr ProductionApp

内存泄漏分析

// 分析内存泄漏
java -XX:StartFlightRecording=name=leak,settings=profile,disk=true,dumponexit=true,duration=0,filename=leak.jfr MemoryLeakApp

其他重要特性

标准化嵌套访问控制

Java 11标准化了嵌套类访问私有成员的规则，使得编译器和JVM处理嵌套类的方式更加一致。

动态类文件常量

Java 11增强了类文件格式，支持新的常量池形式CONSTANT_Dynamic，简化了创建某些类型的可变类的实现。

低开销堆分析

Java 11引入了一种新的低开销堆分析方法，可以在不暂停应用的情况下获取Java对象的堆信息。

// 使用JVMTI获取堆信息
// 需要通过JVM参数启用
// -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder

移除Java EE和CORBA模块

Java 11继续移除了更多的Java EE和CORBA模块：

java.xml.ws (JAX-WS)
java.xml.bind (JAXB)
java.activation (JAF)
java.xml.ws.annotation (Common Annotations)
java.corba (CORBA)
java.transaction (JTA)
java.se.ee (Aggregator module)

废弃Nashorn JavaScript引擎

Java 11废弃了Nashorn JavaScript引擎，计划在未来的版本中移除。

支持TLS 1.3

Java 11支持传输层安全协议(TLS) 1.3版本，提供更好的安全性和性能。

// 启用TLS 1.3
SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLSv1.3");
context.init(null, null, null);

SSLServerSocketFactory ssf = context.getServerSocketFactory();
SSLServerSocket serverSocket = (SSLServerSocket) ssf.createServerSocket(9999);