Mark Reinhold談“Java9及其未來”

原文  http://www.infoq.com/cn/news/2015/03/java9-and-beyond

Reinhold作了主題為“Java9及其未來”的演講，他分享了即將到來的在Java 9中的功能和Java生態系統未來的一些計劃。

Java 9的一個主要變化是引入了收錄在 JEP200 之中的Java模塊系統。此舉意在提供模塊化的JDK，當運行無需整個環境的應用時，只需加載相對較小的代碼量，一如Mark所言： 打印Hello World不應依賴CORBA 。有了模塊化，Java虛擬機的源代碼布局（ JEP201 ）、各個Java組件，以及運行時鏡像（ JEP220 ）都將結束與各種不同目的的模塊綁在一起的歷史。java.base將成為核心層，是否要引入其他模塊，比如 java.logging 和 java.sql （包含了 java.sql 和 javax.sql 包）將視情況而定。

模塊自身可以表達它們之間的依賴關系，但是包還是要從模塊中導出以便為他人使用。由于內部的具體實現，一些包（如 java.base 模塊中的 sun.reflect* 包）對朋友包（如 java.logging 和 java.sql 包）可見，但對普通的Java代碼不可見。依賴關系有傳遞性，所以依賴java.sql包的代碼自動繼承對java.logging的依賴，一如在Eclipse bundles中使用Require-Bundle操作。做安全檢查時，將執行 java.lang.SecurityManager::checkPackageAccess ，以確保在運行時檢查該模塊的邊界。

模塊化意味著清除無處不在的rt.jar（曾經取代了Java 1.1中的classes.zip），以及通過創建配置文件（ profile ）來減少JVM的體積。包含了java.base模塊java.lang包和其他一些包的 compact1 profile大小為11Mb，在此基礎上增加了RMI和XML的 compact2 是17Mb，再加上java.naming、java.management和java.sql的 compact3 是30Mb。完整的JRE仍然可以使用55Mb的選項，JDK擴展了到了150Mb。模塊化還將導致去除擴展類路徑和重組一些庫路徑（具體來說，要將*.properties從lib/文件夾移動到conf/這個新的目錄下）。

系統類處理程序從jar協議更改為jrt協議（Java運行時），這將影響到代碼的編寫。通過定義模塊，可以從rt.jar中加載指定的類。因此， jar:file:/path/to/rt.jar!java/lang/Class.class 的引用將被 jrt:/java.base/java.lang.Class.class 代替。這些是ClassLoader.getSystemResource()方法調用者的實現細節，該方法一直返回一個不透明的URL，但對JAR文件或文件系統有假定關系的代碼將因此而被破壞。工具（集成開發環境，如Eclipse和IntelliJ ）中導航到rt.jar的做法，需要使用新的機制導航到模塊;我們已經有了新的FileSystem類，可以執行基于路徑的訪問： FileSystem.getFileSystem("jrt:/") ，瀏覽所有可用的模塊及其內容。

可以使用jlink將這些模塊鏈接到一個運行時，jlink是Java 9中的新工具，用來構建一個只包含運行所需的依賴的自定義鏡像。言下之意是，這將是一個靜態的鏈接選項，提供單一的可執行文件（Google的Go語言就是這么做的）。

模塊化后終于可以去除 *.internal.* 和 sun.* 包了。雖然我們的代碼從未直接使用這些包，但是因為此前缺乏內部包之間的邊界，導致會在代碼庫中不經意間地使用它們。比如sun.misc.BASE64Encoder和sun.misc.BASE64Decoder類的標準對應類是 java.util.Base64.Encoder 和 java.util.Base64.Decoder 。從Java 8開始可用的工具jdeps，會展示現有文件的內部類依賴，Java 9還將指明哪些模塊被使用了。

預見未來

Mark Reinhold還討論了未來有可能加入JVM的功能，比如值類型（結構體）和值類型（如值類型或原生類型）的泛型增強。這些何時加入還都沒有時間表，但是思考和調研會促進這些功能在未來的某一時刻加入的可能性。Mark Reinhold還討論了未來有可能加入JVM的功能，比如值類型（結構體）和值類型（如值類型或原生類型）的泛型增強。這些何時加入還都沒有時間表，但是思考和調研將會促進這些功能在未來的某一時刻加入的可能性。

值類型是一種代表數據的固定結構，就像一個類。然而與類（引用）不同，JVM的實現允許直接在堆棧或在數組中、一個連續的內存布局上優化數據結構。這改進了對數據結構的訪問，更重要的是改進了CPU的性能，CPU可以從連續的內存中載入一塊數據，而不再使用分布在堆上的指針數組。實現有可能是這樣的：

value /* final */ class Point { int x; int y;
   Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y } 
} 

值類型默認是final的，因此數據結構需要在創建時完全初始化。JIT可以通過對方法調用優化傳遞值，而不是在不必要時也復制。值類型可以有方法，也可以實現接口（潛在地，繼承其他值類型），但是不能被引用，所以不能用null做比較。值類型可用于實現其它類原生類型，比如int128、 Complex或Tuple。

為了實現值類型的泛型，我們需要做些改變；例如，ArrayList包含remove(int index)方法和remove(T value)方法。使用int類型來泛化將導致方法沖突并引起錯誤。雖然引入新的方法removeAt(int index)能解決這個問題，但是需要導出才能使現有的類型繼續使用現有的方法（非值類型）。一種可能的方法是使用條件編譯，可以使用類似 'where ref T { }' 這樣的條件編譯塊，從而導出引用類型而不是值類型。 Valhalla項目 正在研究如何將這兩個概念在未來共存，但是目前仍處于研究階段。

Mark Reinhold還簡要講述了 Panama項目 ，這是一個旨在改進使用Java外部函數接口調用Java本地代碼性能的項目。Java外部函數接口收錄在 JEP191 中，是基于JRuby的已有實現 JNA 和 JNR 提出的。他最后總結說，Java在不斷演化，并有節奏地定位大問題：在Java 5中引入泛型，在Java 8中引入lambda表達式，并在Java 9中引入模塊化，它像激光一樣聚焦于向后兼容性，以免破壞已經存在的代碼或客戶。

查看英文原文： Mark Reinhold on Java 9 and Beyond