来瞅瞅Java 11都有啥新特性

第1章：引言

大家好，我是小黑！今天小黑要和咱们聊聊Java 11，这个在Java发展史上占有一席之地的版本。说起Java，咱们都知道，它是一门历史悠久又持续发展的编程语言。Java不仅因其“一次编写，到处运行”的理念赢得了广泛的喜爱，还因其强大的社区支持和丰富的库资源而在业界占有一席之地。而Java 11，作为继Java 8之后的又一个长期支持版本（LTS），无疑是近年来Java世界的一大亮点。

那为什么Java 11这么重要呢？首先，咱们得知道，Java每隔一段时间就会发布一个新的版本，每个版本都会带来一些新特性、性能改进甚至是语言层面的变化。但并不是每个版本都会被广泛采用。像Java 11这样的LTS版本，因为会得到长期的支持和更新，所以对于企业和开发者来说，都是一个稳定可靠的选择。Java 11不仅保留了Java语言一贯的稳定性和可靠性，还加入了很多让人眼前一亮的新特性，这也是为什么小黑今天要来好好聊聊它的原因。

第2章：Java 11的背景

说到Java 11，咱们不能不提一下它的前辈——Java 8。自2014年发布以来，Java 8凭借其革命性的特性，如Lambda表达式和Stream API，成为了Java历史上最成功的版本之一。然而，技术总是在不断前进的，Java 8虽好，但随着时间的推移，人们对更高效、更安全、更现代化的编程需求也在不断增长。这就是Java 11出现的背景。

Java 11不仅承载了Java 8的优秀基因，还在此基础上做了大量的增强和改进。其中最值得一提的，当属Java 11成为长期支持版本。这意味着Java 11不仅会得到长期的更新和安全修补，而且也标志着Java社区对它的长期信心和承诺。对于企业用户来说，这意味着更稳定的运行环境和更可靠的未来规划。

Java 11相比Java 8，最大的变化可能就是它的授权和许可政策了。Oracle对Java 11的发布采用了新的许可模型，这在一定程度上影响了Java社区的版权使用策略。但别担心，除了Oracle，还有像AdoptOpenJDK这样的组织提供了免费的Java 11版本，确保了Java的开放性和可获取性。

在技术层面，Java 11加入了许多令人振奋的新特性。比如，它引入了全新的HTTP Client API，这是一个支持HTTP/2协议的现代化网络编程接口，对于进行网络编程的开发者来说，这无疑是个好消息。此外，Java 11还提升了字符串处理的能力，加入了一些非常实用的新方法，比如strip()、isBlank()等，大大提高了字符串操作的便捷性。

第3章：Java 11 新增功能和APIs

Lambda表达式的改进

Java 8引入了Lambda表达式，极大地简化了代码，提高了开发效率。在Java 11中，Lambda表达式得到了进一步的优化。这些优化主要体现在性能提升上，使得Lambda表达式在运行时更加高效。虽然这些改进在代码层面看不太出来，但在幕后，它们确实为我们的程序加速了。

新的HTTP Client API

Java 11引入了一个全新的HTTP Client API，它支持HTTP/2和WebSocket，提供了同步和异步两种模式。这个新API比老旧的HttpURLConnection更现代化，更易用。让我们来看一个简单的例子，展示如何使用这个新API来发送一个GET请求：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;

// 使用Java 11的HttpClient发送GET请求
public class HttpExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                .uri(URI.create("https://example.com"))
                .build();

        HttpResponse<String> response = 
            client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

        System.out.println(response.body());
    }
}

这段代码创建了一个HttpClient实例，构建了一个简单的GET请求，并同步地发送这个请求，然后输出响应的内容。

新的String API

Java 11在String类中添加了一些非常方便的新方法。例如，strip()方法可以删除字符串两端的空白字符，这与trim()类似，但更智能，因为它能处理Unicode空格字符。还有isBlank()方法，可以用来检查字符串是否为空或只包含空白字符。lines()方法可以将字符串按行分割成流（Stream）。repeat()方法可以将字符串重复指定次数。让我们看看这些方法的用法：

public class StringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "  Hello, Java 11!  \n\n";

        // 删除首尾空白字符
        System.out.println(str.strip());

        // 检查字符串是否为空或只有空白
        System.out.println("空字符串? " + str.isBlank());

        // 按行分割字符串
        str.lines().forEach(System.out::println);

        // 重复字符串
        System.out.println(str.repeat(3));
    }
}

在这段代码中，strip()清除了字符串两端的空格，isBlank()检查了字符串是否只包含空白字符，lines()按行分割了字符串，而repeat(3)将字符串重复了三次。

Files类的新增方法

Java 11还对文件处理进行了增强，比如在Files类中加入了一些新方法，使得文件处理更加方便。例如，writeString()和readString()方法可以直接写入和读取字符串到文件中，无需像以前那样处理流。

import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;

public class FileExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Path path = Path.of("demo.txt");

        // 写入字符串到文件
        Files.writeString(path, "Hello, Java 11!");

        // 读取文件内容到字符串
        String content = Files.readString(path);
        System.out.println(content);
    }
}

这段代码展示了如何简洁地将字符串写入文件，并读取文件内容到字符串中。

第4章：Java 11 新特性深度解析

Var关键字在本地变量类型推断的应用

虽然var这个关键字在Java 10中就引入了，但在Java 11中它变得更加实用。var可以用于局部变量的类型推断，使得代码更加简洁。这在一定程度上减少了冗余的代码，尤其是在处理复杂类型时。来看看var的使用示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class VarExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用var进行类型推断
        var list = new ArrayList<String>();
        list.add("Hello");
        list.add("Java 11");

        // 在循环中使用var
        for (var element : list) {
            System.out.println(element);
        }

        // 在流操作中使用var
        list.stream()
            .map((var s) -> s.toUpperCase())
            .forEach(System.out::println);
    }
}

在这个例子中，我们使用var来声明变量list，而不是使用传统的显式类型声明。这样的代码看起来更加简洁，读起来也更自然。

垃圾收集器的改进：ZGC和Epsilon

在Java 11中，引入了两个新的垃圾收集器：ZGC（Z Garbage Collector）和Epsilon。ZGC是一个可伸缩的低延迟垃圾收集器，旨在处理大量数据和多核处理器。而Epsilon是一种实验性的“无操作”垃圾收集器，主要用于性能测试和分析。

• ZGC：ZGC的设计目标是支持TB级内存容量并保持低延迟。它采用了一种新的垃圾收集技术，可以在处理垃圾收集时减少停顿时间。

• Epsilon：Epsilon是一种开发和测试工具，它基本上不进行垃圾收集。这听起来可能有些反直觉，但它对于性能测试和内存管理分析非常有用。

JVM改进：即时编译器的优化

Java 11还对即时编译器（JIT）进行了优化，提升了JVM的性能。这些改进包括对代码的更优化编译，以及提高了编译的效率。这对于运行大型应用程序，尤其是需要高吞吐量和低延迟的应用，意义重大。

JIT编译器的优化，尤其是在启动性能和优化编译策略方面的改进，使得Java应用程序在运行时能够更快地达到最佳性能。这种优化对于长时间运行的应用尤为重要，因为它们能从持续的性能改进中受益。

第5章：安全性和加密特性

TLS 1.3支持

Java 11引入了对TLS 1.3的支持。TLS（Transport Layer Security）是一种加密协议，用于在互联网上安全地传输数据。TLS 1.3是最新版本的TLS，相比于旧版本，它提供了更强的安全性和更快的连接速度。

在TLS 1.3中，部分过时且不安全的加密算法被移除，同时引入了更现代、更安全的加密技术。这些改进对于保护数据安全、防止中间人攻击等至关重要。下面是一个简单的示例，展示如何在Java 11中使用TLS 1.3：

import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import java.net.Socket;

public class TlsExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建支持TLS 1.3的SSLContext
        SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLSv1.3");
        context.init(null, null, null);
        SSLSocketFactory ssf = context.getSocketFactory();

        try (Socket socket = ssf.createSocket("example.com", 443)) {
            // 使用TLS 1.3进行连接
            System.out.println("已连接到服务器，使用协议：" + socket.getProtocol());
        }
    }
}

这段代码创建了一个支持TLS 1.3的SSLContext，然后使用这个上下文来创建一个安全的套接字连接到服务器。

新的加密算法和安全库

Java 11还增加了对新的加密算法的支持，使得Java应用程序能够使用更加先进和安全的加密技术。例如，Java 11支持ChaCha20和Poly1305加密算法，这些算法在对抗某些类型的攻击方面比传统的AES算法更有效。

这些新的加密算法对于构建安全的网络通信和数据存储尤为重要。它们提供了一种更加强大和灵活的方式来保护敏感数据。例如，如果你需要对存储的数据进行加密，可以使用Java 11中的新算法来实现更高级别的安全性。

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;

public class EncryptionExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 生成ChaCha20密钥
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("ChaCha20");
        SecretKey key = keyGen.generateKey();

        // 创建ChaCha20/Poly1305参数
        byte[] nonce = new byte[12]; // 12字节的随机数
        GCMParameterSpec paramSpec = new GCMParameterSpec(128, nonce);

        // 初始化加密器
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("ChaCha20-Poly1305");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, paramSpec);

        // 加密数据
        byte[] plaintext = "秘密信息".getBytes();
        byte[] ciphertext = cipher.doFinal(plaintext);

        System.out.println("加密后的数据：" + new String(ciphertext));
    }
}

在这个示例中，我们使用ChaCha20算法来加密一段文本。首先生成一个密钥，然后初始化一个Cipher实例进行加密。

第6章：模块化和Jigsaw项目

模块化的基本概念

在Java 11的模块化体系中，一个模块是一组相互关联的代码和数据。每个模块都有一个模块描述符（通常是module-info.java文件），在这个文件中定义了模块的名称、它所需的其他模块以及它向外部暴露的API。

模块化的主要好处包括：

• 更好的封装性：模块化使得隐藏内部实现变得更加容易，只暴露必要的API给其他模块。
• 清晰的依赖性：模块的依赖关系在模块描述符中明确声明，使得依赖管理更加直观。
• 改进的性能：模块化可以帮助JVM在启动时和运行时优化性能。

一个简单的模块化示例

让我们来看一个简单的模块化应用程序的例子。假设我们有两个模块：com.example.hello（提供问候功能）和com.example.main（使用问候功能）。

首先是com.example.hello模块的module-info.java：

module com.example.hello {
    exports com.example.hello;
}

这里定义了一个名为com.example.hello的模块，并且它导出了com.example.hello包。

然后是com.example.hello模块中的Hello.java：

package com.example.hello;

public class Hello {
    public static String getGreeting() {
        return "Hello, Java 11!";
    }
}

这是一个简单的类，提供了一个返回问候语的方法。

接下来是com.example.main模块的module-info.java：

module com.example.main {
    requires com.example.hello;
}

这个模块声明了对com.example.hello模块的依赖。

最后是com.example.main模块中的Main.java：

package com.example.main;

import com.example.hello.Hello;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Hello.getGreeting());
    }
}

这个类使用了com.example.hello模块提供的方法。

通过这个例子，咱们可以看到，模块化提供了一种清晰、简洁的方式来组织和管理Java代码。它不仅有助于构建大型应用，还使得应用的构建、打包和部署变得更加方便。

第7章：性能优化和最佳实践

利用新的垃圾收集器优化性能

Java 11引入了新的垃圾收集器，如ZGC和Epsilon，这些垃圾收集器可以在特定场景下显著提升性能。例如，ZGC是专为低延迟设计的，非常适合需要处理大量数据的应用。

使用新的垃圾收集器可能需要调整JVM参数。例如，启用ZGC的参数是-XX:+UseZGC。但要注意，不同的垃圾收集器适用于不同的场景，所以选择合适的垃圾收集器对于优化性能至关重要。

优化Java代码

代码级的优化也是提升性能的关键。在Java 11中，利用新的语言特性，如var关键字和新的APIs，可以使代码更加简洁高效。例如，使用var可以减少代码中的冗余类型声明，使代码更加清晰易读。

此外，合理使用Stream API和Lambda表达式也可以提高代码的性能和可读性。比如，使用并行流（parallel stream）可以在多核处理器上加速数据处理。

性能监控和分析

性能监控和分析是持续优化性能的关键。Java 11提供了强大的监控工具，如Java Flight Recorder和Java Mission Control，这些工具可以帮助我们深入了解程序的运行情况。

使用这些工具，我们可以收集和分析各种性能数据，如CPU使用率、内存使用情况、线程活动等。这些信息对于诊断性能瓶颈和调优非常有用。

第8章：总结

Java 11不仅是Java语言发展的一个重要里程碑，也是Java社区对未来技术趋势的一次积极回应。它引入的新特性和改进，如HTTP Client API、新的垃圾收集器、增强的String API等，都是为了让Java在现代软件开发中继续保持其领先地位。

作为Java开发者，咱们需要持续学习和适应这些变化。这不仅意味着掌握新的语言特性，更重要的是理解这些特性背后的设计理念和应用场景。通过实践和应用这些新特性，我们可以构建更高效、更安全、更可维护的Java应用。