對Java 9的炒作將不再局限於模塊化(modularity),Java 9正在搜羅大量額外的功能模塊,這些功能模塊正作為Java增強提案(JEP)提交,並在OpenJDK (Java SE的參考實現項目)中實現。
在這篇文章中,我們將重點關注一些或將在Java 9整個生命周期中,對開發者的工作生活影響最大的JEP,包括新的HTTP/2支持和JShell REPL(讀取-求值-打印-循環),後者帶來了基於shell的交互式Java開發環境和探索性開發API。
HTTP/2標准是HTTP協議的最新版本。當前版本HTTP/1.1始於1999年,存在著非常嚴重的問題,包括:
在HTTP/1.1中,響應接收的順序和請求發送的順序相同。這意味著,例如,當查看一個包含許多小圖像的大HTML頁面時,圖像資源將不得不在 HTML頁面資源之後排隊,在浏覽器完全加載完HTML頁面之前,圖像資源無法被發送。這就是“對頭阻塞”,會導致許多潛在的頁面渲染問題。
在HTTP/2中,響應數據可以按塊(chunk)傳輸,甚至可以交叉傳輸,因此真正實現了請求和響應的多路復用。
在HTTP/1.1標准中有這樣的描述:“一個單用戶的客戶端不能與任何服務器保持2個以上的連接”。這個限制和對頭阻塞問題一起,嚴重限制了頁面的性能。
HTTP/2打破這種限制並認為連接是持久的,只有當用戶跳轉後或者發生技術性故障事件時,連接才會關閉。對多路復用的使用將有助於降低頁面性能瓶頸。
當前的HTTP版本使用簡單的、基於文本的HTTP頭信息來控制通信。這樣做的優點是非常簡單且易於理解,調試也很簡單,只需通過連接指定端口並輸入一些文本。然而,使用基於文本的協議會讓小的響應包不成比例地膨脹。此外,大量的HTTP響應幾乎沒有或者根本沒有有效負載(比如,HEAD請求只是要確定資源是否發生變化)。為實際上只包含最後修改時間的響應,使用完全基於文本的頭信息(大約有700個字節,在HTTP1.1中,它們不能被壓縮,盡管很容易做到)是當前HTTP標准中,不可思議的浪費。
另一個思路是對HTTP頭信息使用二進制編碼。這種方式能夠極大地提高較小請求的速度且占用的網絡帶寬非常小。這正是HTTP/2已經選擇的方法,雖然以協議精神制定標准應該選擇基於文本的協議,但是二進制的效率有令人信服的理由,讓我們這樣做。
HTTP/2標准是由IETF HTTP工作組創建的,該組織由來自Mozilla、Google、 Microsoft、Apple,以及其他公司的代表和工程師組成,由來自CDN領軍公司Akamai的高級工程師Mark Nottingham任主席。因此,HTTP/2是一個為優化大型、高流量的網站而生的版本,它在實現簡單、易於調試的基礎上,確保了性能和網絡帶寬消耗。
該組織主席總結了一些HTTP/2的關鍵屬性:
自從1.0版本開始,Java就支持HTTP,但是多數代碼出自完全不同的時代。例如,Java對HTTP的支持是圍繞相對協議無關的框架(URL類)設計的,因此在網站成為主導地位的90年代,這種實現顯得很不清晰。
Java對HTTP的支持是基於當時最好的設計思想,但是時過境遷,最重要的是Java對HTTP原始的支持出來時,HTTPS還沒有出現。因此,Java的API將HTTPS作為一種移花接木,導致了不能簡化的復雜性。
在現代社會,HTTPS開始變得無所不在,讓HTTP日漸成為落後的技術。甚至,美國政府現在都通過了完全遷到HTTPS-only的計劃。
JDK內核對HTTP的支持已經無法跟上現實網絡的發展步伐。實際上,甚至JDK8也只不過是交付了一個支持HTTP/1.0的客戶端,然而,大多數的開發者早已轉而使用第三方客戶端庫了,比如Apache的HttpComponents。
所有這一切意味著,對HTTP/2的支持將是Java未來十年的核心功能。這也讓我們重新審視我們的固有思維,重新寫一套API並提供重新來過的機會。HTTP/2將是未來數年內,每位開發者主要面對的API。
新的API不再堅持協議中立性,使開發者可以完全拋棄過去的使用方式。這套API只關注HTTP協議,但是要進一步理解的是HTTP/2並沒有從根本上改變原有的語義。因此,這套API是HTTP協議獨立的,同時提供了對新協議中幀和連接處理的支持。
在新的API中,一個簡單的HTTP請求,可以這樣創建和處理:
HttpResponse response = HttpRequest .create(new URI("http://www.infoq.com")) .body(noBody()) .GET().send(); int responseCode = response.responseCode(); String responseBody = response.body(asString()); System.out.println(responseBody);
這種符合流暢風格/建造者模式(fluent/builder)的API,與現存的遺留系統相比,對開發者來說,更具現代感和舒適感。
雖然當前的代碼庫只支持HTTP/1.1,但是已經包含了新的API。這使得在對HTTP/2支持完成對過程中,開發者可以實驗性地使用和驗證新的API。
相關代碼已經進入OpenJDK沙箱倉庫中,並很快登陸JDK 9的主干。到那個時候,新的API將開始自動構建到Oracle的二進制beta版本中。現在,對HTTP/2的支持已經可用,並將在未來數月內最終完成。
在此期間,你可以使用Mercurial遷出源代碼,並根據AdoptOpenJDK構建指導編譯你遷出地代碼,這樣你就可以實驗性地使用新的API了。
第一批完成的功能之一是當前版本力不能及的異步API。這個功能讓長期運行的請求,可以通過sendAsync()方法,切換到VM管理的後台線程中:
HttpRequest req = HttpRequest .create(new URI("http://www.infoq.com")) .body(noBody()) .GET(); CompletableFuture<HttpResponse> aResp = req.sendAsync(); Thread.sleep(10); if (!aResp.isDone()) { aResp.cancel(true); System.out.println("Failed to reply quickly..."); return; } HttpResponse response = aResp.get();
相比HTTP/1.1的實現,新的API帶給開發者最多的是方便性,因為HTTP/1.1沒有提供對已經發送到服務器端的請求的取消機制,而HTTP/2可以讓客戶端向已經被服務器端處理的請求,發送取消命令。
很多語言都為探索性開發提供了交互式環境。在某些情況下(特別是Clojure和其他Lisp方言),交互式環境占據了開發者的大部分編碼時間,甚至是全部。其他語言,比如Scala或者JRuby也廣泛使用REPL。
當然,此前Java曾經推出過Beanshell腳本語言,但是它沒有實現完全標准化,而且近年來,該項目已經處於不活躍狀態。在Java 8(以及jjs REPL)中引入的Nashorn Javascript實現打開了更廣泛地考慮REPL並將交互式開發成為可能的大門。
一項努力將現代REPL引入Java 9的工作,以JEP 222作為開始,收錄在OpenJDK的Kulla項目中。Kulla這個名字來自古巴比倫神話,是建造之神。該項目的主旨是提供最近距離的“完整 Java”體驗。該項目沒有引入新的非Java語義,並禁用了Java語言中對交互式開發沒有用處的語義(比如上層的訪問控制修改或同步的語義)。
與所有REPL一樣,JShell提供了命令行,而不是類似IDE的體驗。語句和表達式能夠在執行狀態上下文中,被立即求值,而不是非得打包到類中。方法也是自由浮動的,而不必屬於某個特定的類。相反,JShell使用代碼片斷“snippets”來提供上層執行環境。
與HTTP/2 API相似,JShell已經在獨立的項目開發,以免在快速發展的時期影響主干構建的穩定性。JShell預計在2015年8月期間合並到主干。
現在,開發者可以參考AdoptOpenJDK說明指導,從頭構建Kulla(源代碼可以從Mercurial地址獲得)。
對於一些上手實驗,最簡單的可能是使用一個獨立的試驗jar。這些jar包是社區專為不想從頭構建的開發者構建好的。
這些試驗jar包可以從AdoptOpenJDK CloudBees的CI構建實例中獲得。
要使用它們,你需要安裝Java 9 beta版(或者OpenJDK 9的構建版本)。然後下載jar文件,重命名為kulla.jar,然後在命令行輸入如下:
$ java -jar kulla.jar | Welcome to JShell -- Version 0.610 | Type /help for help ->
這是REPL的標准界面,和往常一樣,命令是從單個字符開始並最終發出的。
JShell有一個相當完整(但仍在發展)的幫助語法,可以通過如下命令輕松獲得:
-> /help Type a Java language expression, statement, or declaration. Or type one of the following commands: /l or /list [all] -- list the source you have typed /seteditor <executable> -- set the external editor command to use /e or /edit <name or id> -- edit a source entry referenced by name or id /d or /drop <name or id> -- delete a source entry referenced by name or id /s or /save [all|history] <file> -- save the source you have typed /o or /open <file> -- open a file as source input /v or /vars -- list the declared variables and their values /m or /methods -- list the declared methods and their signatures /c or /classes -- list the declared classes /x or /exit -- exit the REPL /r or /reset -- reset everything in the REPL /f or /feedback <level> -- feedback information: off, concise, normal, verbose, default, or ? /p or /prompt -- toggle display of a prompt /cp or /classpath <path> -- add a path to the classpath /h or /history -- history of what you have typed /setstart <file> -- read file and set as the new start-up definitions /savestart <file> -- save the default start-up definitions to the file /? or /help -- this help message /! -- re-run last snippet /<n> -- re-run n-th snippet /-<n> -- re-run n-th previous snippet Supported shortcuts include: -- show possible completions for the current text Shift- -- for current method or constructor invocation, show a synopsis of the method/constructor
JShell支持TAB鍵自動補全, 因此我們可以很容易找到println()或者其他我們想使用的方法:
-> System.out.print print( printf( println(
傳統的表達式求值也很容易,但是相比其他動態類型語言,Java的靜態類型特征會更嚴格一點。JShell會自動創建臨時變量來保存表達式的值,並確保它們保持在上下文域內供以後使用:
-> 3 * (4 + 5) | Expression value is: 27 | assigned to temporary variable $1 of type int -> System.out.println($1); 27
我們還可以使用/list命令,查看到目前為止輸入的所有源代碼:
-> /list 9 : 3 * (4 + 5) 10 : System.out.println($1);
使用/vars命令顯示所有的變量(包括顯式定義的和臨時的),以及他們當前持有的值:
-> String s = "Dydh da" | Added variable s of type String with initial value "Dydh da" -> /vars | int $1 = 27 | String s = "Dydh da"
除了支持簡單的代碼行,REPL還允許非常簡單地創建類和其它用戶定義的類型。例如,可以用如下短短一行來創建類(請注意,開始和結束括號是必需的):
-> class Pet {} | Added class Pet -> class Cat extends Pet {} | Added class Cat
JShell代碼非常簡潔、自由浮動的性質意味著我們可以非常簡單地使用REPL來演示Java語言的功能。例如,讓我們來看看著名的類型問題,即Java數組的協變問題:
-> Pet[] pets = new Pet[1] | Added variable pets of type Pet[] with initial value [LPet;@2be94b0f -> Cat[] cats = new Cat[1] | Added variable cats of type Cat[] with initial value [LCat;@3ac42916 -> pets = cats | Variable pets has been assigned the value [LCat;@3ac42916 -> pets[0] = new Pet() | java.lang.ArrayStoreException thrown: REPL.$REPL13$Pet | at (#20:1)
這樣的功能使JShell成為一種偉大的教學或研究工具,而且最接近Scala REPL的體驗。使用/classpath切換,可以加載額外的jar包,從而可以在REPL直接使用互動式探索性API。
主要的IDE已開始提供支持JDK 9早期版本的構建——包括Netbeans和Eclipse Mars。IntelliJ 14.1據稱支持JDK9,但目前還不清楚對新的模塊化JDK擴展的支持力度。
到目前為止,這些IDE還不支持HTTP/2和JShell,因為這些功能還沒有登陸OpenJDK的主干,但是開發者應該很期望它們能夠早日出現在標准的JDK beta版本中,並且有IDE插件可以緊隨其後。這些API仍在開發中,項目的領導者正在積極尋求最終用戶的使用和參與。
The JDK 9 Outreach programme is also underway to encourage developers to test their code and applications on JDK 9 before it arrives. HTTP/2 & JShell aren't the only new features being worked on - other new JDK 9 functionality under development as JEPs includes
JDK 9的宣傳計劃也正在鼓勵開發者測試他們的代碼並在JDK 9上運行應用程序。正在開發的新功能不止包括HTTP/2和JShell—— 其他作為JEP,JDK 9正在開發的新功能還包括:
目前正在審議(以及考慮應該放在哪個Java版本)的所有JEP的完整列表可以在這裡找到。
Ben Evans是Java/JVM性能分析初創公司jClarity的CEO。在業余時間,他是倫敦Java社區的領導者之一並且是Java社區進程執行委員會的一員。他之前的項目經驗包括Google IPO的性能測試、金融交易系統、為90年代一些最大的電影編寫備受好評的網站等。
查看英文原文:Java 9's New HTTP/2 and REPL