Java9新功能之HTTP2和REPL

本文轉自：雲棲社區雲

　　【摘要】對Java 9的炒做將再也不侷限於模塊化（modularity），Java 9正在蒐羅大量額外的功能模塊，這些功能模塊正做爲Java加強提案（JEP）提交，並在OpenJDK (Java SE的參考實現項目）中實現。 在這篇文章中，咱們將重點關注一些或將在Java 9整個生命週期中，對開發者的工做生...

　　對Java 9的炒做將再也不侷限於模塊化（modularity），Java 9正在蒐羅大量額外的功能模塊，這些功能模塊正做爲Java加強提案（JEP）提交，並在OpenJDK (Java SE的參考實現項目）中實現。

　　在這篇文章中，咱們將重點關注一些或將在Java 9整個生命週期中，對開發者的工做生活影響最大的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

　　HTTP/2標準是HTTP協議的最新版本。當前版本HTTP/1.1始於1999年，存在着很是嚴重的問題，包括：

　　對頭阻塞

　　在HTTP/1.1中，響應接收的順序和請求發送的順序相同。這意味着，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頁面資源以後排隊，在瀏覽器徹底加載完HTML頁面以前，圖像資源沒法被髮送。這就是「對頭阻塞」，會致使許多潛在的頁面渲染問題。

　　在HTTP/2中，響應數據能夠按塊（chunk）傳輸，甚至能夠交叉傳輸，所以真正實現了請求和響應的多路複用。

　　一個站點的鏈接數限制

　　在HTTP/1.1標準中有這樣的描述：「一個單用戶的客戶端不能與任何服務器保持2個以上的鏈接」。這個限制和對頭阻塞問題一塊兒，嚴重限制了頁面的性能。

　　HTTP/2打破這種限制並認爲鏈接是持久的，只有當用戶跳轉後或者發生技術性故障事件時，鏈接纔會關閉。對多路複用的使用將有助於下降頁面性能瓶頸。

　　HTTP控制頭的開銷

　　當前的HTTP版本使用簡單的、基於文本的HTTP頭信息來控制通訊。這樣作的優勢是很是簡單且易於理解，調試也很簡單，只需經過鏈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（好比，HEAD請求只是要肯定資源是否發生變化）。爲實際上只包含最後修改時間的響應，使用徹底基於文本的頭信息（大約有700個字節，在HTTP1.1中，它們不能被壓縮，儘管很容易作到）是當前HTTP標準中，難以想象的浪費。

　　另外一個思路是對HTTP頭信息使用二進制編碼。這種方式可以極大地提升較小請求的速度且佔用的網絡帶寬很是小。這正是HTTP/2已經選擇的方法，雖然以協議精神制定標準應該選擇基於文本的協議，可是二進制的效率有使人信服的理由，讓咱們這樣作。

　　HTTP/2帶來的指望

　　HTTP/2標準是由IETF HTTP工做組建立的，該組織由來自Mozilla、Google、 Microsoft、Apple，以及其餘公司的表明和工程師組成，由來自CDN領軍公司Akamai的高級工程師Mark Nottingham任主 席。所以，HTTP/2是一個爲優化大型、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：

　　相同的HTTP API成本更低的請求網絡和服務器端友好緩存推送思惟革命更多加密方式

　　帶給Java的意義

　　自從1.0版本開始，Java就支持HTTP，可是多數代碼出自徹底不一樣的時代。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，所以在網站成爲主導地位的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，可是時過境遷，最重要的是Java對HTTP原始的支持出來時，HTTPS尚未出現。所以，Java的API將HTTPS做爲一種移花接木，致使了不能簡化的複雜性。

　　在現代社會，HTTPS開始變得無所不在，讓HTTP日漸成爲落後的技術。甚至，美國政府如今都經過了徹底遷到HTTPS-only的計劃。

　　JDK內核對HTTP的支持已經沒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，好比Apache的HttpComponents。

　　全部這一切意味着，對HTTP/2的支持將是Java將來十年的核心功能。這也讓咱們從新審視咱們的固有思惟，從新寫一套API並提供從新來過的機會。HTTP/2將是將來數年內，每位開發者主要面對的API。

　　新的API再也不堅持協議中立性，使開發者能夠徹底拋棄過去的使用方式。這套API只關注HTTP協議，可是要進一步理解的是HTTP/2並無從根本上改變原有的語義。所以，這套API是HTTP協議獨立的，同時提供了對新協議中幀和鏈接處理的支持。

　　在新的API中，一個簡單的HTTP請求，能夠這樣建立和處理：

　　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，對開發者來講，更具現代感和溫馨感。

　　雖然當前的代碼庫只支持HTTP/1.1，可是已經包含了新的API。這使得在對HTTP/2支持完成對過程當中，開發者能夠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，並很快登錄JDK 9的主幹。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。如今，對HTTP/2的支持已經可用，並將在將來數月內最終完成。

　　在此期間，你可使用Mercurial遷出源代碼，並根據AdoptOpenJDK構建指導編譯你遷出地代碼，這樣你就能夠實驗性地使用新的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，能夠經過sendAsync()方法，切換到VM管理的後臺線程中：

　　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，由於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可讓客戶端向已經被服務器端處理的請求，發送取消命令。

　　JShell

　　不少語言都爲探索性開發提供了交互式環境。在某些狀況下（特別是Clojure和其餘Lisp方言），交互式環境佔據了開發者的大部分編碼時間，甚至是所有。其餘語言，好比Scala或者JRuby也普遍使用REPL。

　　固然，此前Java曾經推出過Beanshell腳本語言，可是它沒有實現徹底標準化，並且近年來，該項目已經處於不活躍狀態。在Java 8（以及jjs REPL）中引入的Nashorn Java實現打開了更普遍地考慮REPL並將交互式開發成爲可能的大門。

　　一項努力將現代REPL引入Java 9的工做，以JEP 222做爲開始，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（好比上層的訪問控制修改或同步的語義）。

　　與全部REPL同樣，JShell提供了命令行，而不是相似IDE的體驗。語句和表達式可以在執行狀態上下文中，被當即求值，而不是非得打包到類中。方法也是自由浮動的，而沒必要屬於某個特定的類。相反，JShell使用代碼片段「snippets」來提供上層執行環境。

　　與HTTP/2 API類似，JShell已經在獨立的項目開發，以避免在快速發展的時期影響主幹構建的穩定性。JShell預計在2015年8月期間合併到主幹。

　　如今，開發者能夠參考AdoptOpenJDK說明指導，從頭構建Kulla（源代碼能夠從Mercurial地址得到）。

　　對於一些上手實驗，最簡單的多是使用一個獨立的試驗jar。這些jar包是社區專爲不想從頭構建的開發者構建好的。

　　這些試驗jar包能夠從AdoptOpenJDK CloudBees的CI構建實例中得到。

　　要使用它們，你須要安裝Java 9 beta版（或者OpenJDK 9的構建版本）。而後下載jar文件，重命名爲kulla.jar，而後在命令行輸入以下：

　　$ java -jar kulla.jar | Welcome to JShell -- Version 0.610 | Type /help for help ->

　　這是REPL的標準界面，和往常同樣，命令是從單個字符開始並最終發出的。

　　JShell有一個至關完整（但仍在發展）的幫助語法，能夠經過以下命令輕鬆得到：

　　-> /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， 所以咱們能夠很容易找到println()或者其餘咱們想使用的方法：

　　-> System.out.print print( printf( println(

　　傳統的表達式求值也很容易，可是相比其餘動態類型語言，Java的靜態類型特徵會更嚴格一點。JShell會自動建立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之後使用：

　　-> 3 * (4 + 5) | Expression value is: 27 | assigned to temporary variable $1 of type int -> System.out.println($1); 27

　　咱們還可使用/list命令，查看到目前爲止輸入的全部源代碼：

　　-> /list 9 : 3 * (4 + 5) 10 : System.out.println($1);

　　使用/vars命令顯示全部的變量（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還容許很是簡單地建立類和其它用戶定義的類型。例如，能夠用以下短短一行來建立類（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代碼很是簡潔、自由浮動的性質意味着咱們能夠很是簡單地使用REPL來演示Java語言的功能。例如，讓咱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成爲一種偉大的教學或研究工具，並且最接近Scala REPL的體驗。使用/classpath切換，能夠加載額外的jar包，從而能夠在REPL直接使用互動式探索性API。

　　參與

　　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。[urlhttps://www.jetbrains.com/idea/download/?spm=5176.blog26632.yqblogcon1.14.tXFWPP=""]IntelliJ 14.1[/url]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。

　　到目前爲止，這些IDE還不支持HTTP/2和JShell，由於這些功能尚未登錄OpenJDK的主幹，可是開發者應該很指望它們可以早日出如今標準的JDK beta版本中，而且有IDE插件能夠緊隨其後。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—— 其餘做爲JEP，JDK 9正在開發的新功能還包括：

　　102 Process API的更新（Process API Updates）165 編譯器控制（Compiler Control）227 Unicode 7.0245 驗證虛擬機代碼行標記參數（Validate JVM Command-Line Flag Arguments）248: G1做爲默認的垃圾回收器（Make G1 the Default Garbage Collector）TLS的一系列更新（TLS Updates） (JEP 219, 244, 249)

　　目前正在審議（以及考慮應該放在哪一個Java版本）的全部JEP的完整列表能夠在這裏找到。