Java11的新特征

JShell

Python 中的读取-求值-打印循环（ Read-Evaluation-Print Loop ）很方便。它的目的在于以即时结果和反馈的形式。java也引入了类似的功能。

java9引入了jshell这个交互性工具，让Java也可以像脚本语言一样来运行，可以从控制台启动 jshell ，在 jshell 中直接输入表达式并查看其执行结果。当需要测试一个方法的运行效果，或是快速的对表达式进行求值时，jshell 都非常实用。

除了表达式之外，还可以创建 Java 类和方法。jshell 也有基本的代码完成功能。我们在教人们如何编写 Java 的过程中，不再需要解释 “public static void main（String [] args）” 这句废话。
打开命令行键入jshell；

扩展

Dynamic Class-File Constants类文件新添的一种结构

Java的类型文件格式将被拓展，支持一种新的常量池格式：CONSTANT_Dynamic，加载CONSTANT_Dynamic会将创建委托给bootstrap方法。

目标：

其目标是降低开发新形式的可实现类文件约束带来的成本和干扰。

局部变量类型推断（var ”关键字”）。

什么是局部变量类型推断？

var javastack = “javastack”;
System.out.println(javastack);
局部变量类型推断就是左边的类型直接使用 var 定义，而不用写具体的类型，编译器能根据右边的表达式自动推断类型。
var 不可以作为声明，而且是作为局部变量使用。

在声明隐式类型的lambda表达式的形参时允许使用var使用var的好处是在使用lambda表达式时给参数加上注解(@Deprecated var x, @Nullable var y) -> x.process(y);

新加一些实用的API

新的本机不可修改集合API。

自 Java 9 开始，Jdk 里面为集合（List/ Set/ Map）都添加了 of 和 copyOf 方法，它们两个都用来创建不可变的集合。

import org.junit.Test;

import java.time.LocalDate;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Stream;





public class APITest {


    // 集合中的一些增强的API
    @Test
    public void test04(){

        var list = List.of("Java", "Python", "C");
        var copy = List.copyOf(list);
        System.out.println(list == copy); // true

        var list1 = new ArrayList<String>();
        var copy1 = List.copyOf(list);
        System.out.println(list1 == copy1); // false
    }
    @Test
    public void test3() {
        LocalDate localDate = LocalDate.of(2019, 1, 21);
        // 在添加重复元素时, 不是无法添加, 而是抛出异常
        //Set<Integer> set = Set.of(100, 50, 20, 30, 10, 8, 100, 8);
        Set<Integer> set = Set.of(100, 50, 20, 30, 10, 8);
        System.out.println(set.getClass());

        Stream<Integer> stream = Stream.of(50, 20, 30, 70);
    }

    @Test
    public void test2() {
        int[] arr = {1, 9, 3, 2, 8};
        // 快速把数据变成集合的方法
        List<String> list1 = Arrays.asList("aa", "yyy", "zzz", "123");
        //list1.add("ppp"); // 是一个不可以添加元素的集合

        // 集合的创建可以使用更简单的方式
        List<String> list2 = List.of("aa", "bbb", "cc", "DD");
        System.out.println(list2);

        //list2.add("yyy"); // 不可以添加元素
        System.out.println(list2);
    }

    @Test
    public void test1() {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aa");
        list.add("bbb");
        list.add("cc");
        list.add("DD");

        System.out.println(list);
    }
}

示例1和2代码差不多，为什么一个为true,一个为false?

来看下它们的源码：

static <E> List<E> of(E... elements) {
  switch (elements.length) { // implicit null check of elements
    case 0:
        return ImmutableCollections.emptyList();
    case 1:
        return new ImmutableCollections.List12<>(elements[0]);
    case 2:
        return new ImmutableCollections.List12<>(elements[0], elements[1]);
    default:
        return new ImmutableCollections.ListN<>(elements);
  }
}
static <E> List<E> copyOf(Collection<? extends E> coll) {
    return ImmutableCollections.listCopy(coll);
}
static <E> List<E> listCopy(Collection<? extends E> coll) {
    if (coll instanceof AbstractImmutableList && coll.getClass() != SubList.class) {
        return (List<E>)coll;
    } else {
        return (List<E>)List.of(coll.toArray());
    }
}

可以看出 copyOf 方法会先判断来源集合是不是 AbstractImmutableList 类型的，如果是，就直接返回，如果不是，则调用 of 创建一个新的集合。

示例2因为用的 new 创建的集合，不属于不可变 AbstractImmutableList 类的子类，所以 copyOf 方法又创建了一个新的实例，所以为false.

Stream 加强

Stream 是 Java 8 中的新特性，Java 9 开始对 Stream 增加了以下 4 个新方法。

1. 增加单个参数构造方法，可为null

Stream.ofNullable(null).count(); // 0

2. 增加 takeWhile 和 dropWhile 方法

Stream.of(1, 2, 3, 2, 1)
.takeWhile(n -> n < 3)
.collect(Collectors.toList()); // [1, 2]

从开始计算，当 n < 3 时就截止。

Stream.of(1, 2, 3, 2, 1)
.dropWhile(n -> n < 3)
.collect(Collectors.toList()); // [3, 2, 1]

这个和上面的相反，一旦 n < 3 不成立就开始计算。

3. iterate重载

这个 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。

增加了一系列的字符串处理方法

如以下所示。

// 判断字符串是否为空白

" ".isBlank(); // true

// 去除首尾空白

@Test
    public void test01(){
        String string = "是　\t\t"; // 该空格为全角的中文空格
        boolean blank = string.isBlank();
        System.out.println(blank);
        System.out.println(string.length());
        String strip = string.strip();
        System.out.println(strip.length()); // 1
        //之前的老方法
        System.out.println(string.trim().length()); // 2
    }

原因：
trim的源码对空格的去除有限制导致无法识别其他的语言空格。

// 去除尾部空格

" Javastack ".stripTrailing(); // " Javastack"

// 去除首部空格

" Javastack ".stripLeading(); // "Javastack "

// 复制字符串

"Java".repeat(3);// "JavaJavaJava"

// 行数统计

"A\nB\nC".lines().count(); // 3

Optional 加强

Opthonal 也增加了几个非常酷的方法，现在可以很方便的将一个 Optional 转换成一个 Stream, 或者当一个空 Optional 时给它一个替代的。

Optional.of("javastack").orElseThrow(); // javastack
Optional.of("javastack").stream().count(); // 1
Optional.ofNullable(null)
.or(() -> Optional.of("javastack"))
.get(); // javastack

改进的文件API。

InputStream 加强

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。

var classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
var inputStream = classLoader.getResourceAsStream("javastack.txt");
var javastack = File.createTempFile("javastack2", "txt");
try (var outputStream = new FileOutputStream(javastack)) {
    inputStream.transferTo(outputStream);
}

移除的一些其他内容

移除项
移除了com.sun.awt.AWTUtilities
移除了sun.misc.Unsafe.defineClass，
使用java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup.defineClass来替代
移除了Thread.destroy()以及 Thread.stop(Throwable)方法
移除了sun.nio.ch.disableSystemWideOverlappingFileLockCheck、sun.locale.formatasdefault属性
移除了jdk.snmp模块
移除了javafx，openjdk估计是从java10版本就移除了，oracle jdk10还尚未移除javafx，而java11版本则oracle的jdk版本也移除了javafx
移除了Java Mission Control，从JDK中移除之后，需要自己单独下载
移除了这些Root Certificates ：Baltimore Cybertrust Code Signing CA，SECOM ，AOL and Swisscom
废弃项
-XX+AggressiveOpts选项
-XX:+UnlockCommercialFeatures
-XX:+LogCommercialFeatures选项也不再需要

标准Java异步HTTP客户端。

这是 Java 9 开始引入的一个处理 HTTP 请求的的 HTTP Client API，该 API 支持同步和异步，而在 Java 11 中已经为正式可用状态，你可以在 java.net 包中找到这个 API。

来看一下 HTTP Client 的用法：

var request = HttpRequest.newBuilder()
.uri(URI.create("https://javastack.cn"))
.GET()
.build();
var client = HttpClient.newHttpClient();
// 同步
HttpResponse<String> response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
System.out.println(response.body());
// 异步
client.sendAsync(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
.thenApply(HttpResponse::body)
.thenAccept(System.out::println);

上面的 .GET() 可以省略，默认请求方式为 Get！

更简化的编译运行程序

JEP 330 : 增强java启动器支持运行单个java源代码文件的程序.

注意点 :
1)执行源文件中的第一个类, 第一个类必须包含主方法
2)并且不可以使用别源文件中的自定义类, 本文件中的自定义类是可以使用的.

一个命令编译运行源代码

看下面的代码。

// 编译

javac Javastack.java

// 运行

java Javastack

在我们的认知里面，要运行一个 Java 源代码必须先编译，再运行，两步执行动作。而在未来的 Java 11 版本中，通过一个 java 命令就直接搞定了，如以下所示。

java Javastack.java

Unicode 10

Unicode 10 增加了8518个字符, 总计达到了136690个字符. 并且增加了4个脚本.同时还有56个新的emoji表情符号,jdk11增加了相关的支持。

Remove the JavaEE and CORBA Moudles

在java11中移除了不太使用的JavaEE模块和CORBA技术
CORBA来自于二十世纪九十年代，Oracle说，现在用CORBA开发现代Java应用程序已经没有意义了，维护CORBA的成本已经超过了保留它带来的好处。

但是删除CORBA将使得那些依赖于JDK提供部分CORBA API的CORBA实现无法运行。目前还没有第三方CORBA版本，也不确定是否会有第三方愿意接手CORBA API的维护工作。

在java11中将java9标记废弃的Java EE及CORBA模块移除掉，具体如下：
（1）xml相关的，
java.xml.ws,
java.xml.bind，
java.xml.ws，
java.xml.ws.annotation，
jdk.xml.bind，
jdk.xml.ws被移除，
只剩下java.xml，java.xml.crypto,jdk.xml.dom这几个模块；
（2）java.corba，
java.se.ee，
java.activation，
java.transaction被移除，
但是java11新增一个java.transaction.xa模块

Deprecate the Nashorn JavaScript Engine

废除Nashorn javascript引擎，在后续版本准备移除掉，有需要的可以考虑使用GraalVM

Deprecate the Pack200 Tools and API

Pack200的压缩和解压缩速度是比较快的，而且压缩率也是很惊人的，在我是使用 的包4.46MB压缩后成了1.44MB（0.322%），而且随着包的越大压缩率会根据明显，据说如果jar包都是class类可以压缩到1/9的大 小。其实JavaWebStart还有很多功能，例如可以按不同的jar包进行lazy下载和 单独更新，设置可以根据jar中的类变动进行class粒度的下载。

但是在java11中废除了pack200以及unpack200工具以及java.util.jar中的Pack200 API。因为Pack200主要是用来压缩jar包的工具，由于网络下载速度的提升以及java9引入模块化系统之后不再依赖Pack200，因此这个版本将其移除掉。

新的Epsilon垃圾收集器。

A NoOp Garbage Collector
JDK上对这个特性的描述是: 开发一个处理内存分配但不实现任何实际内存回收机制的GC, 一旦可用堆内存用完, JVM就会退出.
如果有System.gc()调用, 实际上什么也不会发生(这种场景下和-XX:+DisableExplicitGC效果一样), 因为没有内存回收, 这个实现可能会警告用户尝试强制GC是徒劳.

用法 : -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseEpsilonGC

class Garbage {
	int n = (int)(Math.random() * 100);
	@Override
	public void finalize() {
		System.out.println(this + " : " + n + " is dying");
	}
}
public class EpsilonTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		boolean flag = true;
		List<Garbage> list = new ArrayList<>();
		long count = 0;
		while (flag) {
			list.add(new Garbage());
			if (list.size() == 1000000 && count == 0) {
				list.clear();
				count++;
			}
		}
		System.out.println("程序结束");
	}
}

如果使用选项-XX:+UseEpsilonGC, 程序很快就因为堆空间不足而退出

使用这个选项的原因 :
提供完全被动的GC实现, 具有有限的分配限制和尽可能低的延迟开销,但代价是内存占用和内存吞吐量.
众所周知, java实现可广泛选择高度可配置的GC实现. 各种可用的收集器最终满足不同的需求, 即使它们的可配置性使它们的功能相交. 有时更容易维护单独的实现, 而不是在现有GC实现上堆积另一个配置选项.

主要用途如下 :

性能测试(它可以帮助过滤掉GC引起的性能假象)
内存压力测试(例如,知道测试用例 应该分配不超过1GB的内存, 我们可以使用-Xmx1g –XX:+UseEpsilonGC, 如果程序有问题, 则程序会崩溃)
非常短的JOB任务(对象这种任务, 接受GC清理堆那都是浪费空间)
VM接口测试 Last-drop 延迟&吞吐改进

ZGC, 这应该是JDK11最为瞩目的特性, 没有之一. 但是后面带了Experimental, 说明这还不建议用到生产环境.

ZGC, A Scalable Low-Latency Garbage Collector(Experimental)
ZGC, 这应该是JDK11最为瞩目的特性, 没有之一. 但是后面带了Experimental, 说明这还不建议用到生产环境.
GC暂停时间不会超过10ms
既能处理几百兆的小堆, 也能处理几个T的大堆(OMG)
和G1相比, 应用吞吐能力不会下降超过15%
为未来的GC功能和利用colord指针以及Load barriers优化奠定基础
初始只支持64位系统

ZGC的设计目标是：支持TB级内存容量，暂停时间低（<10ms），对整个程序吞吐量的影响小于15%。 将来还可以扩展实现机制，以支持不少令人兴奋的功能，例如多层堆（即热对象置于DRAM和冷对象置于NVMe闪存），或压缩堆。

GC是java主要优势之一. 然而, 当GC停顿太长, 就会开始影响应用的响应时间.消除或者减少GC停顿时长, java将对更广泛的应用场景是一个更有吸引力的平台. 此外, 现代系统中可用内存不断增长,用户和程序员希望JVM能够以高效的方式充分利用这些内存, 并且无需长时间的GC暂停时间.

ZGC是一个并发, 基于region, 压缩型的垃圾收集器, 只有root扫描阶段会STW, 因此GC停顿时间不会随着堆的增长和存活对象的增长而变长.

ZGC : avg 1.091ms max:1.681
G1 : avg 156.806 max:543.846

用法 : -XX:+UnlockExperimentalVMOptions –XX:+UseZGC, 因为ZGC还处于实验阶段, 所以需要通过JVM参数来解锁这个特性，只支持Linux系统。

完全支持Linux容器（包括Docker）。

许多运行在Java虚拟机中的应用程序（包括Apache Spark和Kafka等数据服务以及传统的企业应用程序）都可以在Docker容器中运行。但是在Docker容器中运行Java应用程序一直存在一个问题，那就是在容器中运行JVM程序在设置内存大小和CPU使用率后，会导致应用程序的性能下降。这是因为Java应用程序没有意识到它正在容器中运行。随着Java 10的发布，这个问题总算得以解决，JVM现在可以识别由容器控制组（cgroups）设置的约束。可以在容器中使用内存和CPU约束来直接管理Java应用程序，其中包括：

遵守容器中设置的内存限制
在容器中设置可用的CPU
在容器中设置CPU约束

支持G1上的并行完全垃圾收集。

对于 G1 GC，相比于 JDK 8，升级到 JDK 11 即可免费享受到：并行的 Full GC，快速的 CardTable 扫描，自适应的堆占用比例调整（IHOP），在并发标记阶段的类型卸载等等。这些都是针对 G1 的不断增强，其中串行 Full GC 等甚至是曾经被广泛诟病的短板，你会发现 GC 配置和调优在 JDK11 中越来越方便。

Low-Overhead Heap Profiling免费的低耗能飞行记录仪和堆分析仪。

通过JVMTI的SampledObjectAlloc回调提供了一个开销低的heap分析方式

提供一个低开销的, 为了排错java应用问题, 以及JVM问题的数据收集框架, 希望达到的目标如下 :
提供用于生产和消费数据作为事件的API
提供缓存机制和二进制数据格式
允许事件配置和事件过滤
提供OS,JVM和JDK库的事件

实现RFC7539中指定的ChaCha20和Poly1305两种加密算法, 代替RC4

实现 RFC 7539的ChaCha20 and ChaCha20-Poly1305加密算法

RFC7748定义的秘钥协商方案更高效, 更安全. JDK增加两个新的接口
XECPublicKey 和 XECPrivateKey

KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(“XDH”);
NamedParameterSpec paramSpec = new NamedParameterSpec(“X25519”);
kpg.initialize(paramSpec);
KeyPair kp = kgp.generateKeyPair();

KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(“XDH”);
BigInteger u = new BigInteger(“xxx”);
XECPublicKeySpec pubSpec = new XECPublicKeySpec(paramSpec, u);
PublicKey pubKey = kf.generatePublic(pubSpec);

KeyAgreement ka = KeyAgreement.getInstance(“XDH”);
ka.init(kp.getPrivate());
ka.doPhase(pubKey, true);
byte[] secret = ka.generateSecret();

新的默认根权限证书集。

最新的HTTPS安全协议TLS 1.3。

实现TLS协议1.3版本, TLS允许客户端和服务器端通过互联网以一种防止窃听, 篡改以及消息伪造的方式进行通信.

Java Flight Recorder

Flight Recorder源自飞机的黑盒子

Flight Recorder以前是商业版的特性，在java11当中开源出来，它可以导出事件到文件中，之后可以用Java Mission Control来分析。可以在应用启动时配置java -XX:StartFlightRecording，或者在应用启动之后，使用jcmd来录制，比如
$ jcmd JFR.start
$ jcmd JFR.dump filename=recording.jfr
$ jcmd JFR.stop

是 Oracle 刚刚开源的强大特性。我们知道在生产系统进行不同角度的 Profiling，有各种工具、框架，但是能力范围、可靠性、开销等，大都差强人意，要么能力不全面，要么开销太大，甚至不可靠可能导致 Java 应用进程宕机。
而 JFR 是一套集成进入 JDK、JVM 内部的事件机制框架，通过良好架构和设计的框架，硬件层面的极致优化，生产环境的广泛验证，它可以做到极致的可靠和低开销。在 SPECjbb2015 等基准测试中，JFR 的性能开销最大不超过 1%，所以，工程师可以基本没有心理负担地在大规模分布式的生产系统使用，这意味着，我们既可以随时主动开启 JFR 进行特定诊断，也可以让系统长期运行 JFR，用以在复杂环境中进行“After-the-fact”分析。还需要苦恼重现随机问题吗？JFR 让问题简化了很多。
在保证低开销的基础上，JFR 提供的能力也令人眼前一亮，例如：我们无需 BCI 就可以进行 Object Allocation Profiling，终于不用担心 BTrace 之类把进程搞挂了。对锁竞争、阻塞、延迟，JVM GC、SafePoint 等领域，进行非常细粒度分析。甚至深入 JIT Compiler 内部，全面把握热点方法、内联、逆优化等等。JFR 提供了标准的 Java、C++ 等扩展 API，可以与各种层面的应用进行定制、集成，为复杂的企业应用栈或者复杂的分布式应用，提供 All-in-One 解决方案。而这一切都是内建在 JDK 和 JVM 内部的，并不需要额外的依赖，开箱即用。