Mark Reinhold談“Java9及其未來”

infoq發表於2015-03-27
Java

　　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模組系統。此舉意在提供模組化的JDK，當執行無需整個環境的應用時，只需載入相對較小的程式碼量，一如Mark所言：列印Hello World不應依賴CORBA。有了模組化，Java虛擬機器的原始碼佈局（JEP201）、各個Java元件，以及執行時映象（JEP220）都將結束與各種不同目的的模組綁在一起的歷史。java.base將成為核心層，是否要引入其他模組，比如java.logging和java.sql（包含了java.sql和javax.sql包）將視情況而定。

　　模組自身可以表達它們之間的依賴關係，但是包還是要從模組中匯出以便為他人使用。由於內部的具體實現，一些包（如java.base模組中的sun.reflect*包）對朋友包（如java.logging和java.sql包）可見，但對普通的Java程式碼不可見。依賴關係有傳遞性，所以依賴java.sql包的程式碼自動繼承對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，以確保在執行時檢查該模組的邊界。

　　模組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），以及通過建立配置檔案（profile）來減少JVM的體積。包含了java.base模組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擴充套件了到了150Mb。模組化還將導致去除擴充套件類路徑和重組一些庫路徑（具體來說，要將*.properties從lib/資料夾移動到conf/這個新的目錄下）。

　　系統類處理程式從jar協議更改為jrt協議（Java執行時），這將影響到程式碼的編寫。通過定義模組，可以從rt.jar中載入指定的類。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()方法呼叫者的實現細節，該方法一直返回一個不透明的URL，但對JAR檔案或檔案系統有假定關係的程式碼將因此而被破壞。工具（整合開發環境，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組;我們已經有了新的FileSystem類，可以執行基於路徑的訪問：FileSystem.getFileSystem("jrt:/")，瀏覽所有可用的模組及其內容。

　　可以使用jlink將這些模組連結到一個執行時，jlink是Java 9中的新工具，用來構建一個只包含執行所需的依賴的自定義映象。言下之意是，這將是一個靜態的連結選項，提供單一的可執行檔案（Google的Go語言就是這麼做的）。

　　模組化後終於可以去除*.internal.*和sun.*包了。雖然我們的程式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，導致會在程式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，會展示現有檔案的內部類依賴，Java 9還將指明哪些模組被使用了。

　預見未來

　　Mark Reinhold還討論了未來有可能加入JVM的功能，比如值型別（結構體）和值型別（如值型別或原生型別）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，比如值型別（結構體）和值型別（如值型別或原生型別）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。

　　值型別是一種代表資料的固定結構，就像一個類。然而與類（引用）不同，JVM的實現允許直接在堆疊或在陣列中、一個連續的記憶體佈局上優化資料結構。這改進了對資料結構的訪問，更重要的是改進了CPU的效能，CPU可以從連續的記憶體中載入一塊資料，而不再使用分佈在堆上的指標陣列。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 } 
} 

　　值型別預設是final的，因此資料結構需要在建立時完全初始化。JIT可以通過對方法呼叫優化傳遞值，而不是在不必要時也複製。值型別可以有方法，也可以實現介面（潛在地，繼承其他值型別），但是不能被引用，所以不能用null做比較。值型別可用於實現其它類原生型別，比如int128、Complex或Tuple。

　　為了實現值型別的泛型，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型別來泛化將導致方法衝突並引起錯誤。雖然引入新的方法removeAt(int index)能解決這個問題，但是需要匯出才能使現有的型別繼續使用現有的方法（非值型別）。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，從而匯出引用型別而不是值型別。Valhalla專案正在研究如何將這兩個概念在未來共存，但是目前仍處於研究階段。

　　Mark Reinhold還簡要講述了Panama專案，這是一個旨在改進使用Java外部函式介面呼叫Java原生程式碼效能的專案。Java外部函式介面收錄在JEP191中，是基於JRuby的已有實現 JNA和JNR 提出的。他最後總結說，Java在不斷演化，並有節奏地定位大問題：在Java 5中引入泛型，在Java 8中引入lambda表示式，並在Java 9中引入模組化，它像鐳射一樣聚焦於向後相容性，以免破壞已經存在的程式碼或客戶。

　　英文原文：Mark Reinhold on Java 9 and Beyond

相關文章