深入剖析Java新特性

开篇词 | 拥抱Java新特性,像设计者一样工作和思考

范学雷

前Oracle首席软件工程师,Java SE安全组成员,OpenJDK评审成员

你好,我是范学雷,欢迎加入我的课程。从今天开始,我要用20讲的时间,和你聊聊JDK 8之后Java最重要的一些新特性。

说到新特性啊,有些人可能会不以为然,他们会说:

  • 学这些新东西有必要吗?
  • 新特性好是好,还是等到用到的时候再去学习吧!
  • Java已经老了,为什么我不去学习新语言呢?
  • 网上有很多关于Java新特性的文章,为什么还要学习你这个专栏?

我理解为什么会有这样的问题,尽管我持有不一样的观点。

作为Oracle的成员,Java安全的主要推动者和贡献者之一,我从JDK 5开始,就一直在参与Java语言及其标准类库的设计和演进。我的日常工作包括关注信息安全威胁与技术进展,制定与实现Java安全规范,促进 Java 技术的普及与运用等等。

在每一个JDK的版本里,你都能看到大量我共享过和评审过的代码。在这一过程中,我也体验了很多优秀的设计和优秀的代码,见证了代码背后的各种考量和艰难取舍。

比如说,在代码安全性和性能之间,我们该如何抉择?在代码的可维护性方面我们能不能有所提高?API的设计能不能再皮实一点?这些问题,刚开始学习编程的同学可能太不在意,但是解决好这些问题,可以使我们的工作轻松很多。

我还在极客时间上线了专栏《代码精进之路》和《实用密码学》,分享了我在Java和密码学领域的经验。一直以来与Java还有这些新特性的接触,让我对上述问题有过很认真的思考。我认为,学习Java新特性不仅很有必要,而且最好的时机就是现在。

给你一个保守、粗暴的估计,你如果从JDK 8迁移到JDK 17,并且能够恰当使用JDK 8以后的新特性的话,产品的代码量可以减少20%,代码错误可以减少20%,产品性能可以提高20%,维护成本可以降低20%。这些,都是实实在在的收益。

拥抱Java新特性,掌握主动权

为什么我会得出这样的结论呢?

从设计者的角度,我们设计一项新特性,是为了满足新的需求,为了适应更广阔的前景。而这些新特性的优越性,会随着时间的推进越来越明显。

比如说吧,JDK 1.4.2所在的时代,用户的数量还没有这么多,服务器也不需要支持那么多的并发。所以,当时主流的客户端-服务器的设计,是使用阻塞式的套接字接口编程。现在,如果淘宝、京东还使用阻塞式的套接字接口,那是没有一点希望支持双十一的巨大流量的。

Java的有些新技术,甚至能催生一个新行业。比如Java代理的技术,就至少催生了动态监控和入侵检测两大领域的颠覆性变革,并且诞生了数家明星公司和明星产品。Java代理的技术的本意,并不是动态监控和入侵检测,但是用户创造性地使用了这项基础技术,实现了应用技术的关键突破。

现在,Java已经迭代到了JDK 17,不需要依靠内幕消息,我们也能知道,主流企业很快就会拥抱JDK 11或者JDK 17,就像它们曾经拥抱过JDK 7或者JDK 8一样。

所以,不管你拒绝新技术、新特性的理由是什么。跟不上技术进步?认为新技术没有用?你都是时候重新审视它了。可以说,对于致力于创造新价值的我们来说,既然投身于计算机科学的领域,除了拥抱新技术,我们没有别的选择。

如果你因此退却,想要去学习一门新的语言。我也想要提醒一句,两口五尺深的井打出的水,并不一定比十尺深的井里的水甜。

那可不可以等到需要用的时候,再去学习这些新特性呢?

这么听起来好像有道理。但我想你也没法否认,很多技术,你不了解它,它是不会进入你的意识里来的,你也不会知道什么时候该使用它。因为,在你的世界里,它根本就不存在;它要解决的问题,你当然也不是很清楚。

如果你坚持不去了解不去积累,那就丧失了主动性,只能是被动的跟随者,甚至是拖后腿的反对者。而高级工程师和初级工程师之间的差距,恰恰就是积累和见识。你打破脑袋想不出的问题,在别人那里也许看一眼就能解决。

如果可以,为什么不现在就积累呢?尽早成为一个方案的制定者,而不是执行者,不是更好吗?

像Java语言的设计者一样思考

你可能对Java的新特性并不了解,或者已经在网络上看到了很多讲解Java新特性的文章。这些资料可能会告诉你这些新特性的种类、使用方法。但在我看来,了解一个新特性背后的这些逻辑和实际运用,发掘它未来的潜力,远远比学会这个新特性更重要。

在设计新特性时,我们还要考量这项新特性是否能够持续地满足新的需求(Requirement)、增强代码安全(Security)、提高生产效率(Productivity )、提升产品性能(Performance)、降低维护成本(Maintenance)。

基于这些考量,除了对于单个的新特性的介绍,我还会和你讨论新技术组合的化学反应,比如在第8讲到第9讲,我们会讨论怎么通过封闭类、档案类以及模式匹配的叠加效果,把代码的错误处理性能提高数百倍。

无论你的基础如何,我都可以从新特性设计者的角度带你由浅及深地了解它们,而且可以让你学得更快、更精准、更深入,减少自己摸索的过程,更快地获得竞争的优势。

在使用云计算的时代,每一份性能提升,都是实实在在的成本消减;每一点工作效率的提升,都能为你争取到更多休闲时光;每一份错误的减少,都可以尽快熄灭深夜的灯光。何乐而不为呢?

我们会一起学习哪些新特性?

可是从JDK 9到JDK17,这么多的版本和新特性,到底要从哪里开始学、怎么学才能迅速、精准地抓到这些新特性的精髓,提高工作效率呢?

在这门课程里,我从JDK 9到JDK 17的新特性中筛选出了最核心、有用的18条特性。我会分三个模块给你讲解一般软件工程师需要经常使用的Java语言新技能。

在第一模块,我会给你介绍一些可以提升编码效率的特性,比如说档案类。

可以说,档案类是一个看起来不起眼的小技术。但它却具有巨大的能量。我们的代码里,存在大量的只读性质的数据。没有档案类的时候,我们要想把一个数据正确地表述好,抽象成一个类,需要上百行的代码,还要小心遵守Java的各种规范,比如说比较两个实例的规矩。有了档案类,完全相同的逻辑,就只需要一两行代码了。毫无疑问,档案类会把我们从千篇一律的数据表述代码里解放出来,有更多的时间专注于真正有价值的工作。

学完这一部分内容,你能够使用这些新特性,大幅度提高自己的编码效率,降低编码错误。保守估计,你的编码效率可以提高20%。这也就意味着,如果工作量不变,每一个星期你都可以多休息一天。

在第二模块,我们会把焦点放在提升代码性能上,比如错误处理的最新成果。

使用异常来处理错误的逻辑,抛出异常和捕获异常,一直以来都是Java错误处理的不二选择。然而,抛出异常和捕获异常的开销是巨大的;在按计算能力付费的环境下,异常处理的意外开销是增厚账单的一个重要因素。因此,Go语言甚至完全放弃了异常处理的方式。当Java语言发展到JDK 17的时候,我们有没有办法在Java语言里,使用类似于Go语言的错误处理方式,甚至变得更好呢?这些问题,你会在第二个模块里找到答案。

学完这一部分内容,你将能够使用这些新特性,大幅度提高软件产品的性能,帮助公司提高用户满意度,节省运营费用。保守估计,你编写代码的性能可以提高20%,甚至更多。

在第三模块,我会跟你讲讲如何通过新特性降低维护难度,比如模块化和安全性、兼容性问题。学完这一部分内容,你将能够编写出更健壮,更容易维护的代码,并且能够知道怎么高效地把旧系统升级到Java的新版本。这一部分的目标,就是帮助你把代码的维护成本降低20%或者更多。

以终为始,这样学习新特性对你帮助最大

在讲解这些新特性的时候,我会以终为始,从便于你使用它们写出高质量代码的角度来展开。

首先,这门课会采用案例阅读和讨论的形式展开。

每一个新特性,我们都从阅读案例开始。这样,随着对案例的拆解和步步深入的改进,我们能够更加了解它们,理解每一个新特性诞生背后的推动力量。

这能够提高你的见识和思辨能力。让你的面试不再停留在无话可说、无题可聊的表面层次上。同时,你的代码编写能力也会有所提升。

所以,请你一定认真阅读、思考每一个案例,这是你学习这门课的基础。

然后,我还启用了多样的代码样本。

学习一门语言的新技术,最好的办法就是反复地折腾软件代码。看看什么样的写法是合法的,什么样的写法是非法的;什么样的写法更有效率,什么样的写法会是一团糟。所以,这门课的每一讲、每一个新特性,我们都会反复地讨论:以前的代码能怎么写,现在代码该怎么写,什么样的代码容易犯错,什么样的代码更养眼、更健壮,还能有什么样的改进。帮助你掌握运用新技术的方法和场景。

为了方便我们折腾,我在GitHub上开设了一个代码库。我希望你能认真阅读这些折腾来折腾去的样本;把这些代码下载下来,反复地修改,持续地改进。

我们都希望在最短的时间内掌握新知识,但事实是,知识与能力之间仍然有着一道巨大的鸿沟。所以,请你花更多的时间,把飘渺的知识,转化成你自己内建的能力。折腾的代码越多,你能从中学到的也就越多。这是提升你能力的关键。

最后,我还设置了代码评审这样的反馈环节。

学习最快的途径,就是请教更优秀的人;一句话的点拨,也许就胜过你几年的摸着石头过河。而加入一个社区,提交代码,接受同行和专家的评审,恐怕是目前最现实的、最有效的办法之一了。为了方便大家提交代码和评审代码,我在GitHub上开放了代码提交申请。

任何一行你折腾过的代码,包括每一节留下的思考题,你都可以提交一个 GitHub的拉取请求(Pull Request),然后看看同行们的建议。当然啦,对于别人提交的代码来说,你也是他们期望寻求帮助的同行。我也会阅读一部分拉取请求,给出我的建议,我们共同进步。

所以,我建议你一定要积极地参与代码评审这样的反馈环节,给别人反馈也听取别人给你的反馈。在一定意义上,这也决定了你学习的速度和深度。

这样学习下来,不管你是刚刚开始学习Java语言,还是拥有扎实的Java语言和面向对象设计基础,都不再会被下面的问题难住:

  1. 对新特性略知一二,但却不了解它为什么这么设计、可以解决什么问题、怎么用,导致在面试、在和别人交流技术时,顾左右而言他,要么和心仪的公司失之交臂,要么难以形成自己的技术影响力。
  2. 了解了新技术的各种功能、各种概念,但是对它们的最佳实践、运用方法和场景知之甚少,一写代码就没了底气,写出来的代码缺东少西。
  3. 看到了旧代码优化的空间,也看到了新技术的前景,但是怎么具体地改进旧代码、写好新代码,好像也想不出更好的办法来。

一句话总结,对于每一个新技术,“面试聊得开,代码写得好,技术用得上”,是我希望这门课能够给你带来的提升。

好了,今天的内容就先到这里。也期待你可以在留言区和我聊聊,你对这门课的期待,以及你在学习Java新特性时的经历。接下来,让我们正式开始学习Java语言,开启这段打怪升级的旅程吧!

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