Java: 未来已来

来自:鸟窝

在10月22的 Oracle Codeone大会上,Java 平台的首席架构师 Mark Reinhold 做了The Future of Java is Today的演讲, 回顾了最近 Java 的几个版本的新的功能,Java 的每年两次的发布周期, 澄清了关于发布流程和 Java 版本的几个误区,最后花了很大的篇幅介绍了未来 Java 几个令人非常期待的几个孵化中项目,可以为Java带来更好的生产力、性能和可扩展性。我整理了这四个项目相关的知识,你可以提前了解到 Java 未来的这些酷炫的特性。

Mark Reinhold 我不多介绍了, 之前要了解Java的未来动向看Java之父James Gosling, 他离开Oracle之后想了解Java的动向就看 Mark Reinhold。

Project Amber

提供面向生产力的 Java 特性, 比如字符串字面值、switch 表达式、模式匹配、record 等。

这个项目包含很多Java语言特性的新功能。

包括

正在实现的

JEP 302 Lambda Leftovers:对lambda功能的补强, 比如下划线变量等 BiFunction<Integer, String, String> biss = (i, _) -> String.valueOf(i); lambda参数的Shadowing,消除一些歧义等修补工作

JEP 305 Pattern Matching:这个功能非常好,Scala 和 Kotlin 中的模式匹配非常强大,这个 JEP 提供了类似的功能,配合 switch 和 record,可以大大简化条件分支的处理,如:

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int eval(Node n) {
    switch(n) {
        case IntNode(int i): return i;
        case NegNode(Node n): return -eval(n);
        case AddNode(Node left, Node right): return eval(left) + eval(right);
        case MulNode(Node left, Node right): return eval(left) * eval(right);
        default: throw new IllegalStateException(n);
    };
}

数据类,一行定义,省去了字段、字段访问方法和 hash、equals、toString 等方法,定义 ValueObject 简化到家了:

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record Point(int x, int y);

JEP 325 Switch Expressions (preview, JDK 12): 当前的switch是什么, 语句。这个jep扩展switch,并且可以作为表达式使用:

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int numLetters = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY                -> 7;
    case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
    case WEDNESDAY              -> 9;
};

JEP 326 Raw String Literals (preview, JDK 12): 这个很多语言中都实现了,可以更好的书写字符串字面值, 尤其在正则表达式中处理很多转义符的时候,和 Go 类似:

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String s = `
this is my
    embedded string
`;

JEP draft 8209434 Concise Method Bodies: 正常的方法定义以大括号包裹,这个特性提供了类似 Lambda 表达式简化方式的形式,直接单行定义方法体,类似 C# 和 Kotlin 的特性:

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class MyList<T> implements List<T> {
    private List<T> aList;
    public int size() = aList::size;
    public T get(int index) = aList::get;
    ...
}

已发布的

  • JEP 286 Local-Variable Type Inference (var) (JDK 10):本地变量的类型推断, 也就是使用var定义变量,有些同学已经用起来了,非常的方便,有点类似动态类型的语言,感觉虽然还没有达到Scala那么灵活,已经很不错了

  • JEP 323 Local-Variable Syntax for Lambda Parameters (JDK 11):对本地变量的类型推断的加强,用在 Lambda 表达式中。

暂时搁置的

  • JEP 301 Enhanced Enums

总之,每一个特性都可以大大简化我们的开发,让 Java 更像一个“现代的”编程语言。

Project Loom

提供一个轻量级的用户态的纤程,叫做 fiber,更加简化并发编程,而且更有效。

这个特性多年前我介绍过: https://colobu.com/2016/08/01/talk-about-quasar-again/,当时它还像一个玩具,开发的时候很麻烦,而且有一些坑。作者后来负责这个 JEP,可以很好的从 Java 实现的角度去实现 fiber,所以很是期待。

Mark Reinhold 首先使用 jshell 演示了 fiber 的使用,一两行程序就可以做到,我觉得方便性可以和 goroutine 相媲美了。他接着使用一个 Restful 的例子比较了 Thread 和 Fiber 的性能, Restful 服务收到请求后暂停100毫秒,模拟一个慢的 IO 操作,结果显示 Thread 很多几百毫秒的尖峰,而 fiber 在预热之后一直稳定在100毫秒。 这绝对是 Java 程序员值的关注一个新特性。

例子使用 Jetty 做服务器,线程池执行命令的时候让 fiber 去调度,这种方式对现有的代码改动很小。

我比较关注的是如果它的内部调度算法怎么实现的,另外,一个包含复杂业务完成时间较长的 fiber 是否能被调度器自动调度,以便使用有限的线程调度其它的 fiber, 类似 goroutine 在系统调用的时候自动插入检查点。

Project Panama

提升 JVM 和外部(非 Java)代码和数据联系

当然,这个项目不仅仅是简化JNI的开发,而且提供了很多的特性:

  • native function calling from JVM (C, C++), specifically per JEP 191

  • native data access from JVM or inside JVM heap

  • new data layouts in JVM heap

  • native metadata definition for JVM

  • header file API extraction tools (see below)

  • native library management APIs

  • native-oriented interpreter and runtime “hooks”

  • class and method resolution “hooks”

  • native-oriented JIT optimizations

  • tooling or wrapper interposition for safety

  • exploratory work with difficult-to-integrate native libraries

Mark Reinhold 在演讲中举了两个例子,首先是为 POSIX 操作系统  API 的头文件 unistd.h 中的函数生成 Java 的可访问代码。

jextract 工具会生成一堆的函数和类型,关键这些是从c的头文件中自动生成的,你不必费劲心思去自己设计类型和方法了。这一点比Go语言中的 CGO 要方便多了,快捷度可以和C#互操作性相媲美。

所以,以后你要是想从 Java 中访问 C 的链接库,可以使用 jextract 一步生成,

调用方法也很方便。

另一个例子是调用 C 标准库 time.h 中的 clock_gettime 函数,它的参数需要 struct 类型,使用上面相同的手段可以生成访问类:

当然这两个例子只演示了这个项目的一个功能,更多的功能我们可以持续关注。

Project Valhalla

包含两个Feature:值类型和基本类型的泛型。

  • 值类型:提供不可变类型和非引用类型的支持。不可变类型在 Scala 中很常用,Java 中也会引进这中类型。使用这种类型有很多好处,一个就是可以显著地提高性能,因为数据不可变,你也不必担心同步更新的问题。

  • 基本类型的泛型: 为 primitive type 提供泛型的支持,不必再进行装箱开箱操作。

Mark Reinhold 用一个复数矩阵相乘的例子来测试,测试工具使用 JMH。

首先是正常的 public class Complex {...} 类,然后改成值类型 public value class Complex{...} 再次测试,结果显示,
正常测试花费3.6秒内存分配3.7G;值类型则只需要0.3秒花费3.8M左右,效果惊人!

目前这些特性还在开发之中,Mark Reinhold 用 Java12 + 这些项目已经能跑一些例子了,我们可以期待不远的将来能在 Java 中使用到这些美妙的特性。

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