Java11开发秘籍-一、安装和对 Java11 的窥探

在本章中，我们将介绍以下配方：

在 Windows 上安装 JDK 18.9 并设置PATH变量
在 Linux（Ubuntu，x64）上安装 JDK 18.9 并配置PATH变量
编译和运行 Java 应用程序
JDK 18.9 的新增功能
使用应用程序类数据共享

介绍

每一次学习编程语言的探索都是从建立一个实验环境开始的。为了与这一理念保持同步，在本章中，我们将向您展示如何设置开发环境，然后运行一个简单的模块化应用程序来测试我们的安装。之后，我们将向您介绍 JDK18.9 中的新特性和工具。然后，我们将比较 JDK9、18.3 和 18.9。在本章的结尾，我们将介绍 JDK18.3 中引入的一个新特性，该特性允许应用程序类数据共享。

在 Windows 上安装 JDK 18.9 并设置`PATH`变量

在本教程中，我们将介绍如何在 Windows 上安装 JDK，以及如何设置PATH变量，以便能够从命令 Shell 中的任何位置访问 Java 可执行文件（如javac、java和jar）。

怎么做。。。

访问这里并接受早期采用者许可协议，如下所示：

接受许可证后，您将获得一个基于操作系统和体系结构（32/64 位）的可用 JDK 捆绑包网格。单击下载适用于 Windows 平台的相关 JDK 可执行文件（.exe。
运行 JDK 可执行文件（.exe，并按照屏幕上的说明在系统上安装 JDK。
如果您在安装过程中选择了所有默认值，您会发现在C:/Program Files/Java中安装的 JDK 为 64 位，在C:/Program Files (x86)/Java中安装的 JDK 为 32 位。

现在我们已经完成了 JDK 的安装，让我们看看如何设置PATH变量。 JDK 提供的工具，即javac、java、jconsole和jlink，可在 JDK 安装的bin目录中找到。有两种方法可以从命令提示符下运行这些工具：

导航到安装并运行工具的目录，如下所示：
```
cd "C:\Program Files\Java\jdk-11\bin"
  javac -version
```
将路径导出到目录，以便可以从命令提示符中的任何目录使用工具。为了实现这一点，我们必须在PATH环境变量中添加 JDK 工具的路径。命令提示符将在PATH环境变量中声明的所有位置搜索相关工具。

让我们看看如何将 JDK bin目录添加到PATH变量中：

右键单击我的电脑，然后单击属性。您将看到您的系统信息。搜索高级系统设置并单击它以获得一个窗口，如以下屏幕截图所示：

单击环境变量以查看系统中定义的变量。您将看到，已经定义了很多环境变量，如下面的屏幕截图所示（这些变量在不同的系统中会有所不同；在下面的屏幕截图中，有一些预定义的变量和我添加的一些变量）：

在系统变量下定义的变量可在系统的所有用户中使用，在的用户变量下定义的变量仅对特定用户可用。

一个名为JAVA_HOME的新变量，其值作为 JDK 9 安装的位置。例如，它将是C:\Program Files\Java\jdk-11（64 位）或C:\Program Files (x86)\Java\jdk-11（32 位）：

使用 JDK 安装的bin目录的位置（在JAVA_HOME环境变量中定义）更新PATH环境变量。如果您已经看到列表中定义的PATH变量，则需要选择该变量并单击编辑。如果没有看到PATH变量，请单击新建。
上一步中的任何操作都将弹出窗口，如以下屏幕截图所示（在 Windows 10 上）：

以下屏幕截图显示了其他 Windows 版本：

您可以在第一个屏幕截图中单击“新建”并插入%JAVA_HOME%\bin值，也可以通过添加; %JAVA_HOME%\bin将该值附加到变量值字段中。Windows 中的分号（;用于分隔给定变量名的多个值。
设置完值后，打开命令提示符，运行javac -version。您应该能够将javac 11-ea视为输出。如果您没有看到它，则表示您的 JDK 安装的bin目录没有正确添加到PATH变量中。

在 Linux（Ubuntu，x64）上安装 JDK 18.9 并配置`PATH`变量

在本食谱中，我们将介绍如何在 Linux（Ubuntu，x64）上安装 JDK，以及如何配置PATH变量，以使 JDK 工具（如javac、java和jar可从终端内的任何位置使用。

怎么做。。。

按照“在 Windows 上安装 JDK 18.9 并设置路径变量”配方的步骤 1 和步骤 2 进入下载页面。
从下载页面复制 Linux x64 平台 JDK 的下载链接（tar.gz。
使用$> wget <copied link>下载 JDK，例如$> wget https://download.java.net/java/early_access/jdk11/26/BCL/jdk-11-ea+26_linux-x64_bin.tar.gz。
下载完成后，您应该有相关的 JDK 可用，例如，jdk-11-ea+26_linux-x64_bin.tar.gz。您可以使用$> tar -tf jdk-11-ea+26_linux-x64_bin.tar.gz列出内容。您甚至可以通过管道将其连接到more对输出进行分页：$> tar -tf jdk-11-ea+26_linux-x64_bin.tar.gz | more。
使用$> tar -xvzf jdk-11-ea+26_linux-x64_bin.tar.gz -C /usr/lib提取/usr/lib下tar.gz文件的内容。这将把内容提取到目录/usr/lib/jdk-11中。然后可以使用$> ls /usr/lib/jdk-11列出 JDK 11 的内容。

通过编辑 Linux 主目录中的.bash_aliases文件来更新JAVA_HOME和PATH变量：

$> vim ~/.bash_aliases
  export JAVA_HOME=/usr/lib/jdk-11
  export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

来源.bashrc文件以应用新别名：

 $> source ~/.bashrc
      $> echo $JAVA_HOME
      /usr/lib/jdk-11
      $>javac -version
      javac 11-ea
      $> java -version
      java version "11-ea" 2018-09-25
 Java(TM) SE Runtime Environment 18.9 (build 11-ea+22)
 Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 18.9 (build 11-ea+22, mixed 
      mode)

本书中的所有示例都是针对安装在 Linux（Ubuntu，x64）上的 JDK 运行的，除了我们特别提到的在 Windows 上运行的地方。我们已经尝试为这两种平台提供运行脚本。

编译和运行 Java 应用程序

在这个配方中，我们将编写一个非常简单的模块化Hello world程序来测试我们的 JDK 安装。这个简单的示例以 XML 打印Hello world；毕竟，这是 Web 服务的世界。

准备

您应该安装了 JDK，并且更新了PATH变量以指向 JDK 安装。

怎么做。。。

让我们使用将序列化为 XML 的相关属性和注释定义模型对象：

    @XmlRootElement
    @XmlAccessorType(XmlAccessType.FIELD) 
    class Messages{     
      @XmlElement 
      public final String message = "Hello World in XML"; 
    }

在前面的代码中，@XmlRootElement用于定义根标记，@XmlAccessorType用于定义标记名和标记值的源类型，@XmlElement用于标识 XML 中成为标记名和标记值的源。

让我们使用 JAXB 将Message类的一个实例序列化为 XML：

public class HelloWorldXml{
public static void main(String[] args) throws JAXBException{
JAXBContext jaxb = JAXBContext.newInstance(Messages.class);
Marshaller marshaller = jaxb.createMarshaller();
marshaller.setProperty(Marshaller.JAXB_FRAGMENT,Boolean.TRUE);
StringWriter writer = new StringWriter();
marshaller.marshal(new Messages(), writer);
System.out.println(writer.toString());
} 
}

现在我们将创建一个名为com.packt的模块。要创建模块，我们需要创建一个名为module-info.java的文件，其中包含模块定义。模块定义包含模块的依赖项以及模块导出到其他模块的包：
```
module com.packt{
  //depends on the java.xml.bind module
  requires java.xml.bind;
  //need this for Messages class to be available to java.xml.bind
  exports  com.packt to java.xml.bind;
}
```

我们将在第三章、“模块化编程”中详细介绍模块。但这个示例只是让您体验一下模块化编程，并测试您的 JDK 安装。

包含上述文件的目录结构如下所示：

让我们编译并运行代码。在hellowordxml目录中，创建一个新目录，用于放置编译的类文件：
```
  mkdir -p mods/com.packt
```

将源代码HelloWorldXml.java和module-info.java编译到mods/com.packt目录中：

 javac -d mods/com.packt/ src/com.packt/module-info.java
      src/com.packt/com/packt/HelloWorldXml.java

使用java --module-path mods -m com.packt/com.packt.HelloWorldXml运行编译后的代码。您将看到以下输出：
```
<messages><message>Hello World in XML</message></messages>
```

如果您无法理解通过java或javac命令传递的选项，请不要担心。您将在第 3 章、“模块化编程”中了解它们。

Java11 有什么新功能？

Java9 的发布是 Java 生态系统中的一个里程碑。在 Jigsaw 项目下开发的模块化框架成为 JavaSE 版本的一部分。另一个主要特性是 JShell 工具，它是 Java 的 REPL 工具。发行说明中列出了 Java 9 引入的许多其他新特性。

在本教程中，我们将列举并讨论 JDK18.3 和 18.9（Java10 和 Java11）引入的一些新特性。

准备

Java10 发行版（JDK18.3）在每年 3 月和 9 月开始为期六个月的发行周期，并采用了新的发行编号系统。它还引入了许多新功能，其中（对于应用程序开发人员）最重要的功能如下：

允许使用保留的var类型声明变量的局部变量类型推断（参见第 15 章、“Java 10 和 Java 11 编码的新方式”）
G1 垃圾回收器的并行完全垃圾回收，提高了最坏情况下的延迟
一种新方法Optional.orElseThrow()，现在是现有get()方法的首选替代方法
用于创建不可修改集合的新 API：java.util包的List.copyOf()、Set.copyOf()和Map.copyOf()方法以及java.util.stream.Collectors类的新方法：toUnmodifiableList()、toUnmodifiableSet()、toUnmodifiableMap()（参见第 5 章、“流和管道”）
一组默认的根证书颁发机构，使 OpenJDK 构建对开发人员更具吸引力
一个新的 Javadoc 命令行选项--add-stylesheet支持在生成的文档中使用多个样式表
扩展现有的类数据共享功能，允许将应用程序类放置在共享存档中，从而缩短启动时间并减少占用空间（请参阅“使用应用程序类数据共享”配方）
可以在 Linux/x64 平台上使用实验性即时编译器 Graal
一个干净的垃圾收集器（GC）接口，它使在不干扰当前代码库的情况下向热点添加新的 GC 变得更简单，并使从 JDK 构建中排除 GC 变得更容易
启用 HotSpot 在用户指定的备用内存设备（如 NVDIMM 内存模块）上分配对象堆
线程本地握手，用于在线程上执行回调而不执行全局 VM 安全点
Docker 感知：JVM 将知道它是否在 Linux 系统上的 Docker 容器中运行，并且可以提取特定于容器的配置信息，而不是查询操作系统
三个新的 JVM 选项，使 Docker 容器用户能够更好地控制系统内存请参见发行说明中 Java 10 新特性的完整列表。

我们将在下一节更详细地讨论 JDK18.9 的新特性。

怎么做。。。

我们选择了一些我们认为对应用程序开发人员来说最重要、最有用的特性。

JEP 318–ε

Epsilon 是一个所谓的无操作垃圾收集器，基本上什么也不做。它的用例包括性能测试、内存压力测试和虚拟机接口测试。它还可以用于短期作业或不消耗太多内存且不需要垃圾收集的作业。

我们在第 11 章、“内存管理和调试”中的“了解低开销垃圾收集器”配方中详细讨论了此功能。

JEP 321–HTTP 客户端（标准）

JDK 18.9 标准化了 JDK 9 中引入并在 JDK 10 中更新的孵化 HTTP API 客户端。基于CompletableFuture，它支持非阻塞请求和响应。新的实现是异步的，提供了更好的可跟踪数据流。

第 10 章“网络”在几个食谱中更详细地解释了这一特性。

JEP 323–Lambda 参数的局部变量语法

Lambda 参数的局部变量语法与使用 Java11 中引入的保留var类型的局部变量声明的语法相同。详见第 15 章中的“对 Lambda 参数使用局部变量语法”配方、“Java 10 和 Java 11 编码的新方式”。

JEP 333–ZGC

Z 垃圾收集器（ZGC）是一个实验性的低延迟垃圾收集器。它的暂停时间不应超过 10 毫秒，与使用 G1 收集器相比，应用程序吞吐量减少不应超过 15%。ZGC 还为将来的特性和优化奠定了基础。Linux/x64 将是第一个获得 ZGC 支持的平台。

新 API

标准 Java API 增加了以下几个功能：

Character.toString(int codePoint)：返回一个String对象，表示所提供的 Unicode 码点指定的字符：
```
var s = Character.toString(50);
System.out.println(s);  //prints: 2
```

CharSequence.compare(CharSequence s1, CharSequence s2)：按字典顺序比较两个CharSequence实例。返回排序列表中第二个参数的位置与第一个参数的位置之间的差值：

var i = CharSequence.compare("a", "b");
System.out.println(i);   //prints: -1
i = CharSequence.compare("b", "a");
System.out.println(i);   //prints: 1
i = CharSequence.compare("this", "that");
System.out.println(i);   //prints: 8
i = CharSequence.compare("that", "this");
System.out.println(i);   //prints: -8

String类的repeat(int count)方法：返回由String源值中重复的count次组成的String值：

String s1 = "a";
String s2 = s1.repeat(3); //prints: aaa
System.out.println(s2);
String s3 = "bar".repeat(3);
System.out.println(s3); //prints: barbarbar

String类的isBlank()方法：如果String值为空或只包含空格，则返回true，否则返回false。在我们的示例中，我们将其与isEmpty()方法进行了对比，该方法返回true如果且仅当length()为零：

String s1 = "a";
System.out.println(s1.isBlank());  //false
System.out.println(s1.isEmpty());  //false
String s2 = "";
System.out.println(s2.isBlank());  //true
System.out.println(s2.isEmpty());  //true
String s3 = "  ";
System.out.println(s3.isBlank());  //true
System.out.println(s3.isEmpty());  //false

String类的lines()方法：返回一个Stream对象，该对象发射从源String值提取的线，由线终止符分隔—\n、\r或\r\n：
```
String s = "l1 \nl2 \rl3 \r\nl4 ";
s.lines().forEach(System.out::print); //prints: l1 l2 l3 l4 
```

String类的三种方法从源String值中删除前导空格、尾随空格或两者：

String s = " a b ";
System.out.println("'" + s.strip() + "'");        // 'a b'
System.out.println("'" + s.stripLeading() + "'"); // 'a b '
System.out.println("'" + s.stripTrailing() + "'");// ' a b'

构造java.nio.file.Path对象的两种Path.of()方法：

Path filePath = Path.of("a", "b", "c.txt");
System.out.println(filePath);     //prints: a/b/c.txt
try {
filePath = Path.of(new URI("file:/a/b/c.txt"));
System.out.println(filePath);  //prints: /a/b/c.txt
} catch (URISyntaxException e) {
e.printStackTrace();
}

java.util.regex.Pattern类的asMatchPredicate()方法，它创建java.util.function.Predicate函数接口的对象，然后允许我们测试String值以匹配编译的模式。在下面的示例中，我们测试String值是否以a字符开头，以b字符结尾：

Pattern pattern = Pattern.compile("^a.*z$");
Predicate<String> predicate = pattern.asMatchPredicate();
System.out.println(predicate.test("abbbbz")); // true
System.out.println(predicate.test("babbbz")); // false
System.out.println(predicate.test("abbbbx")); // false

还有更多。。。

JDK 18.9 中还引入了许多其他更改：

JavaEE 和 CORBA 模块被删除
JavaFX 从 Java 标准库中分离和删除
util.jar中的 Pack200 和 UNCAP200 工具以及 Pack200 API 已弃用
Nashorn JavaScript 引擎以及 JJS 工具都不推荐使用，目的是将来删除它们
Java 类文件格式被扩展以支持新的常量池形式CONSTANT_Dynamic
Aarch64 内部函数得到了改进，在 Aarch64 处理器 JEP 309 动态类文件常量上为java.lang.Math的sin、cos和log函数实现了新的内部函数
飞行记录器提供了一个低开销的数据收集框架，用于对 Java 应用程序和 HotSpot JVM 进行故障排除
Java 启动器现在可以运行作为单个 Java 源代码文件提供的程序，因此这些程序可以直接从源代码运行
通过 JVM 工具接口可以访问低开销堆评测，它提供了一种对 Java 堆分配进行采样的方法
传输层安全（TLS）1.3 增加了安全性并提高了性能
在java.lang.Character、java.lang.String、java.awt.font.NumericShaper、java.text.Bidi,java.text.BreakIterator和java.text.Normalizer类中支持 Unicode 版本 10.0

阅读 Java11（JDK18.9）发行说明了解更多详细信息和其他更改。

使用应用程序类数据共享

这个特性自 Java5 以来就存在于 Java 中。它在 Java9 中作为一个商业特性进行了扩展，不仅允许引导类，还允许将应用程序类放在 JVM 共享的归档文件中。在 Java10 中，此功能成为开放 JDK 的一部分。它减少了启动时间，并且当多个 JVM 在同一台机器上运行且部署了相同的应用程序时，减少了内存消耗。

准备

从共享存档加载类的优点之所以成为可能，有两个原因：

存储在归档文件中的类经过预处理，这意味着 JVM 内存映射也存储在归档文件中。它减少了 JVM 实例启动时类加载的开销。
内存区域甚至可以在同一台计算机上运行的 JVM 实例之间共享，这样就不需要在每个实例中复制相同的信息，从而减少了总体内存消耗。

新的 JVM 功能允许我们创建一个要共享的类列表，然后使用该列表创建一个共享归档，并使用共享归档将归档的类快速加载到内存中。

怎么做。。。

默认情况下，JVM 可以使用 JDK 附带的类列表创建归档。例如，运行以下命令：
```
java -Xshare:dump
```

它将创建一个classes.jsa文件的共享存档。在 Linux 系统上，此文件位于以下文件夹中：

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-11.jdk/Contents/Home/lib/server

在 Windows 系统上，它位于以下文件夹中：

C:\Program Files\Java\jdk-11\bin\server

如果此文件夹仅可由系统管理员访问，请以管理员身份运行该命令。

请注意，并非所有类都可以共享。例如，位于类路径上的目录中的.class文件和自定义类加载器加载的类不能添加到共享存档中。

要告诉 JVM 使用默认共享归档，请使用以下命令：
```
java -Xshare:on -jar app.jar
```

前面的命令将存档内容映射到固定地址。当所需的地址空间不可用时，此内存映射操作有时可能会失败。如果在使用-Xshare:on选项时发生这种情况，JVM 将退出并出错。或者，也可以使用-Xshare:auto选项，如果出于任何原因无法使用共享存档，则只需禁用该功能并从类路径加载类。

创建已加载应用程序类列表的最简单方法是使用以下命令：
```
java -XX:+UseAppCDS -XX:DumpLoadedClassList=classes.txt -jar app.jar
```

前面的命令将所有加载的类记录在classes.txt文件中。如果希望使应用程序加载更快，请在应用程序启动后立即停止 JVM。如果您需要它更快地加载某些类，但这些类不会在应用程序启动时自动加载，请确保执行需要这些类的用例。

或者，您可以手动编辑classes.txt文件，并添加/删除需要放入共享存档中的任何类。自动创建此文件一次并查看其格式。它是一个简单的文本文件，每行列出一个类。

创建列表后，使用以下命令生成共享存档：

java -XX:+UseAppCDS -Xshare:dump -XX:SharedClassListFile=classes.txt -XX:SharedArchiveFile=app-shared.jsa --class-path app.jar

请注意，共享存档文件的名称不是classes.jsa，因此不会覆盖默认的共享存档。

通过执行以下命令使用创建的存档：

java -XX:+UseAppCDS -Xshare:on -XX:SharedArchiveFile=app-shared.jsa -jar app.jar

同样，您可以使用-Xshare:auto选项来避免 JVM 意外退出。

共享归档使用的效果取决于其中类的数量和应用程序的其他细节。因此，我们建议您在提交到生产中的特定类列表之前，先试验和测试各种配置。

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