Java – die Neuerungen in Version 9 bis 12 E-Book

Michael Inden

• Herausgeber: dpunkt.verlag
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2019

Seitenzahl: 386

Beschreibung

Dieses Buch eignet sich für alle, die ihr Java-Wissen auf den neuesten Stand bringen und es durch eine Vielzahl an Übungen festigen möchten. Es beschreibt alle wichtigen Neuerungen in Java 9 – dem letzten größeren Update – und in den Versionen Java 10, 11 und 12. Letztere bringen aufgrund halbjährlicher Releasezyklen jeweils weniger Änderungen als frühere Versionen mit und werden daher kompakter behandelt. Eine fundamentale Änderung in Java 9 stellt die als Projekt "Jigsaw" entwickelte Modularisierungslösung dar. Auch fortgeschrittenere Themen wie Services und die Migration bestehender Applikationen werden besprochen. In verschiedenen Kapiteln werden Änderungen in der Sprache selbst behandelt. Einen Schwerpunkt bilden die Erweiterungen in diversen APIs. Neben Vereinfachungen beim Prozess-Handling, der Verarbeitung mit Optional sowie im Stream-API schauen wir auf fundamentale Neuerungen im Bereich der Concurrency durch Reactive Streams. Auch der mit Java 11 offiziell ins JDK aufgenommene HTTP/2-Support wird thematisiert. Weil die neuen Java-Versionen auch Auswirkungen auf Build-Tools und IDEs besitzen, gibt ein Kapitel einen Überblick über das aktuelle Tooling. Außerdem widmen sich zwei kurze Anhänge "Gradle" und "Maven". Ein Schnelleinstieg zu den wichtigsten Neuerungen von Java 8, die im Repertoire keines Java-Entwicklers fehlen sollten und die hilfreich beim Verständnis der vielfältigen Neuerungen aus JDK 9 bis 12 sind, rundet dieses Buch ab.

Leseprobe

Dipl.-Inform. Michael Inden ist Oracle-zertifizierter Java-Entwickler. Nach seinem Studium in Oldenburg hat er bei diversen internationalen Firmen in verschiedenen Rollen etwa als Softwareentwickler, -architekt, Consultant, Teamleiter sowie Trainer gearbeitet. Zurzeit ist er als CTO und Leiter Academy in Zürich tätig.

Michael Inden hat über zwanzig Jahre Berufserfahrung beim Entwurf komplexer Softwaresysteme gesammelt, an diversen Fortbildungen und mehreren Java-One-Konferenzen teilgenommen. Sein besonderes Interesse gilt dem Design qualitativ hochwertiger Applikationen mit ergonomischen GUIs sowie dem Coaching. Sein Wissen gibt er gerne als Trainer in internen und externen Schulungen und auf Konferenzen weiter, etwa bei der Java User Group Switzerland, bei der JAX/W-JAX, ch.open und den IT-Tagen.

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Michael Inden

Java – die Neuerungen in Version 9 bis 12

Modularisierung, Syntax- und API-Erweiterungen

Michael Inden

[email protected]

Lektorat: Dr. Michael Barabas

Copy-Editing: Ursula Zimpfer, Herrenberg

Satz: Michael Inden

Herstellung: Stefanie Weidner

Umschlaggestaltung: Helmut Kraus, www.exclam.de

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

ISBN:

Print     978-3-86490-672-5

PDF       978-3-96088-777-5

ePub     978-3-96088-778-2

mobi     978-3-96088-779-9

1. Auflage 2019

Copyright © 2019 dpunkt.verlag GmbH

Wieblinger Weg 17

69123 Heidelberg

Hinweis:

Dieses Buch wurde auf PEFC-zertifiziertem Papier aus nachhaltiger Waldwirtschaft gedruckt. Der Umwelt zuliebe verzichten wir zusätzlich auf die Einschweißfolie.

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Inhaltsverzeichnis

1Einleitung

ISprach- und API-Erweiterungen in Java 9

2Syntaxerweiterungen in JDK 9

2.1Anonyme innere Klassen und der Diamond Operator

2.2Erweiterung der @Deprecated-Annotation

2.3Private Methoden in Interfaces

2.4Verbotener Bezeichner ’_’

3Neues und Änderungen in JDK 9

3.1Neue und erweiterte APIs

3.1.1Das neue Process-API

3.1.2Collection-Factory-Methoden

3.1.3Reactive Streams und die Klasse Flow

3.1.4Erweiterungen in der Klasse InputStream

3.1.5Erweiterungen rund um die Klasse Optional<T>

3.1.6Erweiterungen im Stream-API

3.1.7Erweiterungen in der Klasse LocalDate

3.1.8Erweiterungen in der Klasse Arrays

3.1.9Erweiterungen in der Klasse Objects

3.1.10Erweiterungen in der Klasse CompletableFuture<T>

3.2Sonstige Änderungen

3.2.1Optimierung bei Strings

3.2.2Deprecation diverser Typen und Methoden im JDK

4Änderungen in der JVM in JDK 9

4.1Änderung des Versionsschemas

4.2Unterstützung von Multi-Release-JARs

4.3Java + REPL => jshell

4.4HTML5 Javadoc

5Übungen zu den Neuerungen in JDK 9

IISprach- und API-Erweiterungen in Java 10 bis 12

6Neues und Änderungen in Java 10

6.1Syntaxerweiterung var

6.2API-Neuerungen

6.2.1Unveränderliche Kopien von Collections

6.2.2Immutable Collections aus Streams erzeugen

6.2.3Erweiterung in der Klasse Optional

6.2.4Modifikationen in der Versionierung

6.2.5Verschiedenes

6.3Fazit

7Neues und Änderungen in Java 11

7.1Syntaxerweiterung für var

7.2API-Neuerungen

7.2.1Neue Hilfsmethoden in der Klasse String

7.2.2Neue Hilfsmethoden in der Utility-Klasse Files

7.2.3Erweiterung in der Klasse Optional<T>

7.2.4Erweiterung im Interface Predicate<T>

7.2.5HTTP/2-API

7.3Neuerungen in der JVM

7.3.1Epsilon Garbage Collector

7.3.2Launch Single-File Source-Code Programs

7.3.3Das Tool Flight Recorder

7.4Deprecations und Entfernungen im JDK

7.4.1Aufräumarbeiten in der Klasse Thread

7.4.2Deprecation der JavaScript-Unterstützung

7.4.3Ausgliederung von JavaFX

7.4.4Ausgliederung von Java EE und CORBA

7.5Fazit

8Neues und Änderungen in Java 12

8.1Switch Expressions

8.1.1Einführendes Beispiel

8.1.2Zuweisungen im Lambda

8.1.3break mit Rückgabewert

8.2Microbenchmark Suite

8.2.1Eigene Microbenchmarks und Varianten davon

8.2.2Microbenchmarks mit JMH

8.2.3Fazit

8.3Java 12 – notwendige Anpassungen für Build-Tools und IDEs

8.3.1Java 12 mit Gradle

8.3.2Java 12 mit Maven

8.3.3Java 12 mit Eclipse

8.3.4Java 12 mit IntelliJ

8.4Fazit

9Übungen zu den Neuerungen in den JDKs 10 und 11

IIIModularisierung

10Modularisierung mit Project Jigsaw

10.1Grundlagen

10.1.1Bisherige Varianten der Modularisierung

10.1.2Warum Modularisierung wünschenswert ist

10.2Modularisierung im Überblick

10.2.1Grundlagen zu Project Jigsaw

10.2.2Einführendes Beispiel mit zwei Modulen

10.2.3Packaging

10.2.4Linking

10.2.5Abhängigkeiten und Modulgraphen

10.2.6Module des JDKs einbinden

10.2.7Arten von Modulen

10.3Sichtbarkeiten und Zugriffsschutz

10.3.1Sichtbarkeiten

10.3.2Zugriffsschutz an Beispielen

10.3.3Transitive Abhängigkeiten (Implied Readability)

10.4Zusammenfassung

11Weiterführende Themen zur Modularisierung

11.1Empfehlenswertes Verzeichnislayout für Module

11.2Modularisierung und Services

11.2.1Begrifflichkeiten: API, SPI und Service Provider

11.2.2Service-Ansatz in Java seit JDK 6

11.2.3Services im Bereich der Modularisierung

11.2.4Definition eines Service Interface

11.2.5Realisierung eines Service Provider

11.2.6Realisierung eines Service Consumer

11.2.7Kontrolle der Abhängigkeiten

11.2.8Fazit

11.3Modularisierung und Reflection

11.3.1Verarbeitung von Modulen mit Reflection

11.3.2Tool zur Ermittlung von Modulen zu Klassen

11.3.3Besonderheiten bei Reflection

11.4Kompatibilität und Migration

11.4.1Kompatibilitätsmodus

11.4.2Migrationsszenarien

11.4.3Fallstrick bei der Bottom-up-Migration

11.4.4Beispiel: Migration mit Automatic Modules

11.4.5Beispiel: Automatic und Unnamed Module

11.4.6Beispiel: Abwandlung mit zwei Automatic Modules

11.4.7Mögliche Schwierigkeiten bei Migrationen

11.4.8Fazit

12Übungen zur Modularisierung

IVVerschiedenes

13Build-Tools und IDEs mit Java 11

13.1Nicht modularisierte Applikationen

13.1.1Gradle

13.1.2Maven

13.1.3Eclipse

13.1.4IntelliJ IDEA

13.1.5Externe Abhängigkeiten im Kompatibilitätsmodus

13.2Modularisierte Applikationen

13.2.1Gradle

13.2.2Maven

13.2.3Eclipse

13.2.4IntelliJ IDEA

13.3Fazit

14Zusammenfassung

VAnhang

ASchnelleinstieg in Java 8

A.1Einstieg in Lambdas

A.1.1Lambdas am Beispiel

A.1.2Functional Interfaces und SAM-Typen

A.1.3Type Inference und Kurzformen der Syntax

A.1.4Methodenreferenzen

A.2Streams im Überblick

A.2.1Streams erzeugen – Create Operations

A.2.2Intermediate und Terminal Operations im Überblick

A.2.3Zustandslose Intermediate Operations

A.2.4Zustandsbehaftete Intermediate Operations

A.2.5Terminal Operations

A.3Neuerungen in der Datumsverarbeitung

A.3.1Die Klasse Instant

A.3.2Die Klassen LocalDate, LocalTime und LocalDateTime

A.3.3Die Klasse Duration

A.3.4Die Klasse Period

A.3.5Datumsarithmetik mit TemporalAdjusters

A.4Diverse Erweiterungen

A.4.1Erweiterungen im Interface Comparator<T>

A.4.2Erweiterungen in der Klasse Optional<T>

A.4.3Erweiterungen in der Klasse CompletableFuture<T>

BEinführung Gradle

B.1Projektstruktur für Maven und Gradle

B.2Builds mit Gradle

CEinführung Maven

C.1Maven im Überblick

C.2Maven am Beispiel

Literaturverzeichnis

Index

Vorwort

Zunächst einmal bedanke ich mich bei Ihnen, dass Sie sich für dieses Buch entschieden haben. Hierin finden Sie eine Vielzahl an Informationen zu den Neuerungen in der aktuellen Java-Version 12 und in den Vorgängern. Aufgrund des nun halbjährlichen Releasezyklus sind in den Java-Versionen 10, 11 und 12 jeweils weniger Änderungen als in früheren Releases enthalten. In diesem Buch werden auch diverse Neuerungen aus Java 9 beschrieben, weil Java 9 das letzte große Update nach Java 8 war und eine Vielzahl an relevanten Erweiterungen mitbringt. Eine weitreichende Neuerung von Java 9 ist sicherlich die Modularisierung, die es erlaubt, eigene Programme in kleinere Softwarekomponenten, sogenannte Module, zu unterteilen. Zudem wurde auch das JDK in Module aufgeteilt.

An wen richtet sich dieses Buch?

Dieses Buch ist kein Buch für Programmierneulinge, sondern richtet sich an diejenigen Leser, die bereits solides Java-Know-how besitzen und sich nun kurz und prägnant über die wichtigsten Neuerungen in den Java-Versionen 9 bis 12 informieren wollen.

Um die Beispiele des Buchs möglichst präzise und elegant zu halten, verwende ich diverse Features aus Java 8. Deshalb setzt der Text voraus, dass Sie sich schon mit den Neuerungen von Java 8 beschäftigt haben. Alle, die eine kleine Auffrischung benötigen, finden zum leichteren Einstieg im Anhang einen Crashkurs zu Java 8. Für einen fundierten Einstieg in Java 8 möchte ich Sie auf meine Bücher »Java 8 – Die Neuerungen« [2] oder alternativ »Der Weg zum Java-Profi« [4] verweisen.

Zielgruppe

Dieses Buch richtet sich im Speziellen an zwei Zielgruppen:

1. Zum einen sind dies engagierte Hobbyprogrammierer und Informatikstudenten, aber auch Berufseinsteiger, die Java als Sprache beherrschen und an den Neuerungen in Java 9 bis 12 interessiert sind.

2. Zum anderen ist das Buch für erfahrene Softwareentwickler und -architekten gedacht, die ihr Wissen ergänzen oder auffrischen wollen, um für zukünftige Projekte abschätzen zu können, ob und – wenn ja – für welche Anforderungen die neuen Java-Versionen eine gewinnbringende Alternative darstellen können.

Was vermittelt dieses Buch?

Sie als Leser erhalten in diesem Buch neben Theoriewissen eine Vertiefung durch praktische Beispiele, sodass der Umstieg auf Java 9 bis 12 in eigenen Projekten erfolgreich gemeistert werden kann.

Ich setze zwar ein gutes Java-Grundwissen voraus, allerdings werden ausgewählte Themengebiete etwas genauer und gegebenenfalls einführend betrachtet, wenn dies das Verständnis der nachfolgenden Inhalte erleichtert.

Aufbau dieses Buchs

Nachdem Sie eine grobe Vorstellung über den Inhalt dieses Buchs haben, möchte ich die Themen der einzelnen Kapitel kurz vorstellen.

Kapitel 1 – EinleitungDie Einleitung stimmt Sie auf Java 9 bis 12 ein und gibt einen groben Überblick, was Sie so alles in diesem Buch bzw. als Neuerungen erwartet.

Kapitel 2 – Syntaxerweiterungen in JDK 9Zunächst widmen wir uns verschiedenen Änderungen an der Syntax von Java. Neben Details zu Bezeichnern, dem Diamond Operator und Ergänzungen bei Annotations gehe ich vor allem kritisch auf das neue Feature privater Methoden in Interfaces ein.

Kapitel 3 – Neues und Änderungen in JDK 9In den APIs des JDKs finden sich diverse Neuerungen. Dieses Potpourri habe ich thematisch ein wenig gegliedert. Neben Vereinfachungen beim Prozess-Handling, der Verarbeitung mit Optional<T> oder von Daten mit InputStreams schauen wir auf fundamentale Neuerungen im Bereich der Concurrency durch Reactive Streams.

Kapitel 4 – Änderungen in der JVM in JDK 9In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit Änderungen in der JVM, etwa bei der Garbage Collection oder der Einführung der jshell. Auch in Bezug auf javadoc und der Nummerierung von Java-Versionen finden wir in Java 9 Änderungen, die thematisiert werden.

Kapitel 5 – Übungen zu den Neuerungen in JDK 9In diesem Kapitel werden Übungsaufgaben zu den Themen der vorangegangenen Kapitel 2 bis 4 präsentiert. Deren Bearbeitung sollte Ihr Wissen zu den Neuerungen aus Java 9 vertiefen.

Kapitel 6 – Neues und Änderungen in Java 10Seit Java 10 verfolgt man bei Oracle die Strategie, Java in kleinen, aber feinen Iterationen um nützliche Funktionalität zu ergänzen und auch in Bezug auf die Syntax zu modernisieren. In diesem Kapitel werden die Syntaxerweiterung var zur Definition lokaler Variablen sowie einige API-Erweiterungen vorgestellt.

Kapitel 7 – Neues und Änderungen in Java 11Nachdem Java 9 und 10 jeweils nur 6 Monate aktuell waren, stellt Java 11 wieder ein über Jahre supportetes, sogenanntes LTS-Release dar, wobei LTS für Long Term Support steht. Neben einigen API-Erweiterungen wurden vor allem kleinere Bereinigungen im JDK vorgenommen, unter anderem sind die Module zu CORBA, JavaFX und in Teilen auch zu XML, speziell JAXB, nun nicht mehr Bestandteil des JDKs.

Kapitel 8 – Neues und Änderungen in Java 12Zunächst waren zwei Syntaxerweiterungen für Java 12 vorgesehen. Leider die sogenannten »Raw String Literals« als Feature gestrichen, sodass für uns als Entwickler vor allem ein Preview auf Syntaxänderungen bezüglich switch verbleibt. Sofern Sie Optimierungen auf Mikroebene vornehmen mussten, um das letzte Quäntchen an Performance herauszuholen, interessiert es Sie bestimmt, dass das Microbenchmark-Framework JMH (Java Microbenchmarking Harness) ins JDK integriert wurde.

Kapitel 9 – Übungen zu den Neuerungen in JDK 10 und 11In diesem Kapitel werden Übungsaufgaben zu den Themen der vorangegangenen Kapitel 6 bis 8 präsentiert. Deren Bearbeitung sollte Ihr Wissen zu den Neuerungen aus Java 10 und 11 vertiefen – wobei keine Übungen zu Java 12 angeboten werden, da hier kaum relevante API-Erweiterungen stattgefunden haben.

Kapitel 10 – Modularisierung mit Project JigsawKlar strukturierte Softwarearchitekturen mit sauber definierten Abhängigkeiten sind erstrebenswert, um selbst größere Softwaresysteme möglichst beherrschbar zu machen und Teile unabhängig voneinander änderbar zu halten. Seit Java 9 helfen dabei Module als eigenständige Softwarekomponenten. In diesem Kapitel wird die Thematik Modularisierung eingeführt und anhand von Beispielen vorgestellt. Im Speziellen werden auch Themen wie Sichtbarkeit und Zugriffsschutz behandelt.

Kapitel 11 – Weiterführende Themen zur ModularisierungIn diesem Kapitel schauen wir uns einige fortgeschrittenere Themen zur Modularisierung an. Zunächst stelle ich Ihnen eine Alternative zum von Oracle propagierten, aber in der Praxis hinderlichen Verzeichnislayout für Module vor. Danach betrachten wir die Abhängigkeitssteuerung in größerer Tiefe: Zwar hilft die Modularisierung bei der Strukturierung eines Systems, jedoch besitzen die Module oftmals direkte Abhängigkeiten bereits zur Kompilierzeit. Wird eine losere Kopplung benötigt, so kann man dafür Services nutzen. Zudem ändern sich durch die Modularisierung ein paar Dinge bezüglich Reflection, beispielsweise lassen sich neue Eigenschaften ermitteln, etwa die Moduldaten zu einer Klasse. Verbleibt noch ein wichtiges Thema, nämlich die Migration einer bestehenden Applikation in eine modularisierte. Weil dabei doch ein paar Dinge zu beachten sind, ist diesem Thema ein ausführlicher Abschnitt gewidmet, der insbesondere die verschiedenen Arten von Modulen und ihre Eigenschaften behandelt.

Kapitel 12 – Übungen zur ModularisierungWie für die API-Erweiterungen werden auch für die Modularisierung verschiedene Übungsaufgaben in einem Kapitel zusammengestellt.

Kapitel 13 – Build-Tools und IDEs mit Java 11Während frühere Versionen von Java der Rückwärtskompatibilität viel Aufmerksamkeit geschenkt haben und sich dadurch die notwendigen Anpassungen in IDEs und Build-Tools in Grenzen hielten, führt Java 9 durch die Modularisierung zum ersten Mal zu einem größeren Bruch. Die neue Art und Weise, wie Module den Sourcecode strukturieren, wie Klassen geladen werden und wie Zugriffe eingeschränkt werden können, und vor allem das Verbot zum Zugriff auf interne Klassen des JDKs führen zu Inkompatibilitäten und erfordern einige Anstrengungen bei Toolherstellern. Zudem wird das JDK mittlerweile zum Teil nicht mehr rückwärtskompatibel weiter entwickelt: In JDK 11 wurden verschiedene Module aus dem JDK entfernt, wodurch externe Bibliotheken genutzt werden müssen, um etwa JAXB oder JavaFX einzubinden. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den derzeitigen Stand und betrachtet Java 11.

Kapitel 14 – ZusammenfassungDieses Kapitel fasst die Themen rund um die vielfältigen Neuerungen aus Java 9, 10, 11 und 12 noch einmal kurz zusammen.

Anhang A – Schnelleinsteg in Java 8In Anhang A werden für dieses Buch wesentliche Ergänzungen aus Java 8 rekapituliert. Das erleichtert Ihnen das Verständnis der Neuerungen in aktuellen Java-Versionen, selbst dann, wenn Sie sich noch nicht eingehend mit Java 8 beschäftigt haben. Neben einer Vorstellung der funktionalen Programmierung mit Lambdas widmen wir uns den Streams, einer wesentlichen Neuerung in JDK 8 zur Verarbeitung von Daten. Abgerundet wird Anhang A durch einen kurzen Blick auf das Date and Time API und verschiedene API-Erweiterungen.

Anhang B – Einführung GradleAnhang B liefert eine kurze Einführung in das Build-Tool Gradle, mit dem die Beispiele dieses Buchs übersetzt wurden. Mit dem vermittelten Wissen sollten Sie dann auch kleinere eigene Projekte mit einem Build-System ausstatten können.

Anhang C – Einführung MavenIn diesem Anhang wird Maven als Build-Tool kurz vorgestellt. Derzeit bietet es die beste Unterstützung für modularisierte Applikationen in Java. Zudem kann man Maven-Projekte einfach in gängige IDEs importieren.

Sourcecode und ausführbare Programme

Um den Rahmen des Buchs nicht zu sprengen, stellen die Listings häufig nur Ausschnitte aus lauffähigen Programmen dar, wobei wichtige Passagen zum besseren Verständnis mitunter fett hervorgehoben sind. Auf der Webseite zu diesem Buch www.dpunkt.de/java-die-neuerungen steht dann der vollständige, kompilierbare Sourcecode zu den Programmen zum Download bereit. Neben dem Sourcecode befindet sich auf der Webseite auch ein Eclipse-Projekt, über das sich alle Programme ausführen lassen. Idealerweise nutzen Sie dazu Eclipse 2018-12 oder IntelliJ 2018.3.

Ergänzend wird die Datei build.gradle mitgeliefert, die den Ablauf des Builds für Gradle beschreibt. Dieses Build-Tool besitzt viele Vorzüge, wie die kompakte und gut lesbare Notation, und vereinfacht die Verwaltung von Abhängigkeiten enorm. Gradle erlaubt aber auch das Starten von Programmen, wobei der jeweilige Programmname in Kapitälchenschrift, etwa DATETIMEEXAMPLE, angegeben wird.

Blockkommentare in ListingsBeachten Sie bitte, dass sich in den Listings diverse Blockkommentare finden, die der Orientierung und dem besseren Verständnis dienen. In der Praxis sollte man derartige Kommentierungen mit Bedacht einsetzen und lieber einzelne Sourcecode-Abschnitte in Methoden auslagern. Für die Beispiele des Buchs dienen diese Kommentare aber als Anhaltspunkte, weil die eingeführten oder dargestellten Sachverhalte für Sie als Leser vermutlich noch neu und ungewohnt sind.

Konventionen

Verwendete Zeichensätze

In diesem Buch gelten folgende Konventionen bezüglich der Schriftart: Neben der vorliegenden Schriftart werden wichtige Textpassagen kursiv oder kursiv und fett markiert. Englische Fachbegriffe werden eingedeutscht großgeschrieben, etwa Event Handling. Zusammensetzungen aus englischen und deutschen (oder eingedeutschten) Begriffen werden mit Bindestrich verbunden, z. B. Plugin-Manager. Namen von Programmen und Entwurfsmustern werden in KAPITÄLCHEN geschrieben. Listings mit Sourcecode sind in der Schrift Courier gesetzt, um zu verdeutlichen, dass dies einen Ausschnitt aus einem Java-Programm darstellt. Auch im normalen Text wird für Klassen, Methoden, Konstanten und Parameter diese Schriftart genutzt.

Tipps und Hinweise aus der Praxis

Dieses Buch ist mit diversen Praxistipps gespickt. In diesen werden interessante Hintergrundinformationen präsentiert oder es wird auf Fallstricke hingewiesen.

Tipp: Praxistipp

In derart formatierten Kästen finden sich im späteren Verlauf des Buchs immer wieder einige wissenswerte Tipps und ergänzende Hinweise zum eigentlichen Text.

Verwendete Klassen aus dem JDK

Werden Klassen des JDKs erstmalig im Text erwähnt, so wird deren voll qualifizierter Name, d. h. inklusive der Package-Struktur, angegeben: Die Klasse String würde demnach als java.lang.String notiert – alle weiteren Nennungen erfolgen dann ohne Angabe des Package-Namens. Diese Regelung erleichtert initial die Orientierung und ein Auffinden im JDK und zudem wird der nachfolgende Text nicht zu sehr aufgebläht. Die voll qualifizierte Angabe hilft insbesondere, da in den Listings eher selten import-Anweisungen abgebildet werden.

Im Text beschriebene Methodenaufrufe enthalten in der Regel die Typen der Übergabeparameter, etwa substring(int, int). Sind die Parameter in einem Kontext nicht entscheidend, wird mitunter auf deren Angabe aus Gründen der besseren Lesbarkeit verzichtet – das gilt ganz besonders für Methoden mit generischen Parametern.

Verwendete Abkürzungen

Im Buch verwende ich die in der nachfolgenden Tabelle aufgelisteten Abkürzungen. Weitere Abkürzungen werden im laufenden Text in Klammern nach ihrer ersten Definition aufgeführt und anschließend bei Bedarf genutzt.

Abkürzung

Bedeutung

API

Application Programming Interface

ASCII

American Standard Code for Information Interchange

(G)UI

(Graphical) User Interface

IDE

Integrated Development Environment

JDK

Java Development Kit

JLS

Java Language Specification

JRE

Java Runtime Environment

JSR

Java Specification Request

JVM

Java Virtual Machine

Danksagung

Ein Fachbuch zu schreiben ist eine schöne, aber arbeitsreiche und langwierige Aufgabe. Alleine kann man dies kaum bewältigen. Daher möchte ich mich an dieser Stelle bei allen bedanken, die direkt oder indirekt zum Gelingen des Buchs beigetragen haben. Insbesondere konnte ich bei der Erstellung des Manuskripts auf ein starkes Team an Korrekturlesern zurückgreifen. Es ist hilfreich, von den unterschiedlichen Sichtweisen und Erfahrungen profitieren zu dürfen.

Zunächst einmal möchte ich mich bei Michael Kulla, der als Trainer für Java SE und Java EE bekannt ist, für sein mehrmaliges, gründliches Review vieler Kapitel und die fundierten Anmerkungen bedanken.

Nachfolgende Danksagung bezieht sich auf den Java-9-Teil sowie die Texte zur Modularisierung. Merten Driemeyer, Dr. Clemens Gugenberger, Prof. Dr. Carsten Kern sowie Andreas Schöneck haben mit verschiedenen hilfreichen Anmerkungen zu einer Verbesserung beigetragen. Zudem hat Ralph Willenborg dort mal wieder ganz genau gelesen und so diverse Tippfehler gefunden. Vielen Dank dafür! Auch von Albrecht Ermgassen erhielt ich den einen oder anderen Hinweis.

Schließlich bedanke ich mich bei einigen ehemaligen Arbeitskollegen der Zühlke Engineering AG: Jeton Memeti und Marius Reusch trugen durch ihre Kommentare zur Klarheit und Präzisierung bei. Auch von Hermann Schnyder von der Swisscom erhielt ich ein paar Anregungen.

Ebenso geht ein Dankeschön an das Team des dpunkt.verlags (Dr. Michael Barabas, Martin Wohlrab, Miriam Metsch und Birgit Bäuerlein) für die tolle Zusammenarbeit. Außerdem möchte ich mich bei Torsten Horn für die fundierte fachliche Durchsicht sowie bei Ursula Zimpfer für ihre Adleraugen beim Copy-Editing bedanken.

Abschließend geht ein lieber Dank an meine Frau Lilija für ihr Verständnis und die Unterstützung. Glücklicherweise musste sie beim Entstehen dieses Buchs zu den Neuerungen in Java 9 bis 12 einen weit weniger gestressten Autor ertragen, als dies früher beim Schreiben meines Buchs »Der Weg zum Java-Profi« der Fall war.

Anregungen und Kritik

Trotz großer Sorgfalt und mehrfachen Korrekturlesens lassen sich missverständliche Formulierungen oder sogar Fehler leider nicht vollständig ausschließen. Falls Ihnen etwas Derartiges auffallen sollte, so zögern Sie bitte nicht, mir dies mitzuteilen. Gerne nehme ich auch sonstige Anregungen oder Verbesserungsvorschläge entgegen. Kontaktieren Sie mich bitte per Mail unter:

[email protected]

Zürich, im Februar 2019

Michael Inden

1Einleitung

Während früher die Java-Releases aufgrund unfertiger Features häufig verschoben wurden, hat Oracle mit Java 10 auf halbjährliche Releases umgestellt, die jeweils die bis zu diesem Zeitpunkt fertig implementierten Features bereitstellen. Dadurch wurden sowohl Java 10 als auch Java 11 beide pünktlich im Abstand von rund 6 Monaten veröffentlicht und dies wird vermutlich auch für Java 12 gelten, dessen Releasetermin für den 19. März 2019 geplant ist.

Während diese schnelle Releasefolge eine größere Herausforderung für Toolhersteller ist, kann dies für uns als Entwickler aber positiv sein, weil wir potenziell weniger lang auf neue Features warten müssen. Das konnte früher recht mühsam sein, wie die letzten Jahre gezeigt haben.

Rund 3,5 Jahre nach dem Erscheinen von JDK 8 am 18. März 2014 ging Java mit Version 9 im September 2017 an den Start. Wieder einmal musste die Java-Gemeinde auf die Veröffentlichung der Version 9 des JDKs länger warten – es gab gleich mehrere Verschiebungen, zunächst von September 2016 auf März 2017, dann auf Juli 2017 und schließlich auf September 2017. Aber immerhin hat sich das Warten gelohnt: Neben diversen Verbesserungen im JDK selbst lag bei Java 9 der Hauptfokus auf der Modularisierung, die eine verlässliche Konfiguration und besser strukturierte Programme mit klaren Abhängigkeitsbeziehungen begünstigt.1

Was erwartet Sie im Folgenden?

Dieses Buch gibt einen Überblick über diverse wesentliche Erweiterungen in den JDKs 9, 10, 11 und 12. Es werden unter anderem folgende Themen behandelt:

API- und SyntaxerweiterungenWir schauen uns verschiedene Änderungen an der Syntax von Java an. Neben Erweiterungen bei der @Deprecated-Annotation widmen wir uns Details zu Bezeichnern, dem Diamond Operator und vor allem gehe ich kritisch auf das Feature privater Methoden in Interfaces ein. Für Java 10 und 11 thematisiere ich die Syntaxerweiterung var als Möglichkeit zur Definition lokaler Variablen bzw. zur Verwendung in Lambdas.

Kommen wir zu den APIs: In Java 9 wurden diverse APIs ergänzt oder neu eingeführt. Auch Bestehendes, wie z. B. das Stream-API oder die Klasse Optional<T>, wurde um Funktionalität ergänzt. Neben Vereinfachungen beim Prozess-Handling, der Verarbeitung mit Optional<T> oder von Daten mit InputStreams schauen wir auf fundamentale Neuerungen im Bereich der Concurrency durch Reactive Streams. Darüber hinaus enthalten Java 10 und 11 eine Vielzahl kleinerer weiterer Neuerungen. Eine größere Änderung ist der mit Java 11 offiziell ins JDK 11 aufgenommene HTTP/2-Support. Eher schmerzlich könnte der Wegfall verschiedener Funktionalitäten, etwa rund um JAXB sowie JavaFX, aufgenommen werden. In Java 12 wurden leider die sogenannten »Raw String Literals« als Feature gestrichen, sodass für uns als Entwickler vor allem ein Preview auf Syntaxänderungen bezüglich switch verbleibt.

JVM-ÄnderungenIn jeweils eigenen Abschnitten beschäftigen wir uns mit Änderungen in der JVM, die in den neuen Java-Versionen enthalten sind, für JDK 9 etwa in Bezug auf die Nummerierung von Java-Versionen oder javadoc. Zudem kann für Quereinsteiger und Neulinge die durch das Tool jshell bereitgestellte Java-Konsole mit REPL-Unterstützung (Read-Eval-Print-Loop) erste Experimente und Gehversuche erleichtern, ohne dafür den Compiler oder eine IDE bemühen zu müssen. Mit Java 11 kommt ein neuer Garbage Collector, mit dem Flight Recoder ein neues Tool sowie mit dem Feature »Launch Single-File Source-Code Programs« die Möglichkeit, Java-Klassen ohne explizite vorherige Kompilierung ausführen zu lassen und somit für Scripting einsetzen zu können. Mit Java 12 kann man die Integration des Microbenchmark-Frameworks JMH (Java Microbenchmarking Harness) als wesentliche Neuerung ansehen.

ModularisierungDie Modularisierung adressiert zwei typische Probleme größerer Java-Applikationen. Zum einen ist dies die sogenannte JAR-Hell, womit gemeint ist, dass sich im CLASSPATH verschiedene JARs mit zum Teil inhaltlichen Überschneidungen (unterschiedliche Versionen mit Abweichungen in Packages oder gleiche Klassen, aber anderem Bytecode) befinden. Dabei kann aber nicht sichergestellt werden, wann welche Klasse aus welchem JAR eingebunden wird. Zum anderen sind als public definierte Typen beliebig von anderen Packages aus zugreifbar. Das erschwert die Kapselung. Mit JDK 9 kann man nun eigenständige Softwarekomponenten (Module) mit einer Sichtbarkeitssteuerung definieren. Das hat allerdings weitreichende Konsequenzen: Sofern man Module verwendet, lassen sich Programme mit JDK 9 nicht mehr ohne Weiteres wie gewohnt starten, wenn diese externe Abhängigkeiten besitzen. Das liegt vor allem daran, dass Abhängigkeiten nun beim Programmstart geprüft und dazu explizit beschrieben werden müssen.

Es gibt aber einen rein auf dem CLASSPATH basierenden Kompatibilitätsmodus, der ein Arbeiten wie bis einschließlich JDK 8 gewohnt ermöglicht.

Tipp: Beispiele und der Kompatibilitätsmodus

Zum Ausprobieren einiger Neuerungen aus JDK 9, 10, 11 und 12 werden wir kleine Beispielapplikationen in main()-Methoden erstellen. Dabei ist es für erste Experimente und für die Migration bestehender Anwendungen von großem Vorteil, dass man das an sich modularisierte JDK auch ohne eigene Module und ihre Sichtbarkeitsbeschränkungen betreiben kann. In diesem Kompatibilitätsmodus wird wie zuvor bei Java 8 mit .class-Dateien, JARs und dem CLASSPATH gearbeitet. Für zukünftige Projekte wird man aber mitunter Module nutzen wollen. Das schauen wir uns in eigenen Kapiteln an.

Entdeckungsreise JDK 9, 10, 11 und 12 – Wünsche an die Leser

Ich wünsche allen Lesern viel Freude mit diesem Buch sowie einige neue Erkenntnisse und viel Spaß beim Experimentieren mit JDK 9, 10, 11 und 12. Möge Ihnen der Umstieg auf die neue Java-Version und die Erstellung modularer Applikationen oder die Migration bestehender Anwendungen durch die Lektüre meines Buchs leichter fallen.

Wenn Sie zunächst eine Auffrischung Ihres Wissens zu Java 8 und seinen Neuerungen benötigen, bietet sich ein Blick in den Anhang A an.

Teil I

Sprach- und API-Erweiterungen in Java 9

2Syntaxerweiterungen in JDK 9

Bereits in JDK 7 wurden unter dem Projektnamen Coin verschiedene kleinere Syntaxerweiterungen in Java integriert. Für JDK 9 gab es ein Nachfolgeprojekt, dessen Neuerungen wir uns jetzt anschauen.

2.1Anonyme innere Klassen und der Diamond Operator

Bei der Definition anonymer innerer Klassen konnte man den Diamond Operator bis JDK 8 leider nicht nutzen, sondern der Typ aus der Deklaration war auch bei der Definition explizit anzugeben. Praktischerweise ist es mit JDK 9 (endlich) möglich, auf diese redundante Typangabe zu verzichten. Als Beispiel dient die Definition eines Komparators mit dem Interface java.util.Comparator<T>.

Beispiel mit JDK 8

Bis JDK 8 musste man bei der Definition einer anonymen inneren Klasse den Typ noch wie folgt angeben:

Beispiel mit JDK 9

Die Änderung zu JDK 8 ist kaum sichtbar: Mit JDK 9 ist es nun erlaubt, die Typangabe wegzulassen und somit den Diamond Operator zu verwenden, wie wir dies von anderen Variablendefinitionen bereits gewohnt sind:

2.2Erweiterung der@Deprecated-Annotation

Die @Deprecated-Annotation dient bekanntlich zum Markieren von obsoletem Sourcecode und besaß bislang keine Parameter. Das ändert sich mit JDK 9: Die @Deprecated-Annotation wurde um die zwei Parameter since und forRemoval erweitert. Die Annotation ist nun im JDK wie folgt definiert:

@Documented

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

@Target(value={CONSTRUCTOR, FIELD, LOCAL_VARIABLE, METHOD, PACKAGE, PARAMETER,

TYPE})

public @interface Deprecated {

/**

* Returns the version in which the annotated element became deprecated.

* The version string is in the same format and namespace as the value of

* the {@code @since} javadoc tag. The default value is the empty

* string.

*

* @return the version string

* @since 9

*/

String since() default "";

/**

* Indicates whether the annotated element is subject to removal in a

* future version. The default value is {@code false}.

*

* @return whether the element is subject to removal

* @since 9

*/

boolean forRemoval() default false;

}

Diese Erweiterung wurde nötig, weil in Zukunft geplant ist, veraltete Funktionalität aus dem JDK zu entfernen, statt sie – wie bislang für Java üblich – aus Rückwärtskompatibilitätsgründen ewig beizubehalten. Das folgende Beispiel zeigt eine Anwendung, wie sie aus dem JDK stammen könnte:

Diese Erweiterung der @Deprecated-Annotation kann man selbstverständlich auch für eigenen Sourcecode nutzen und so anzeigen, dass gewisse Funktionalitäten für die Zukunft nicht mehr angeboten werden sollen. Darüber hinaus empfiehlt es sich, in einem Javadoc-Kommentar das @deprecated-Tag zu verwenden und dort den Grund der Deprecation und eine empfohlene Alternative aufzuführen. Nachfolgend ist dies exemplarisch für eine veraltete Methode someOldMethod() gezeigt:

2.3Private Methoden in Interfaces

Allgemein bekannt ist, dass Interfaces der Definition von Schnittstellen dienen. Leider verlieren in Java die Interfaces immer mehr von ihrer eigentlichen Bedeutung. Unter anderem wurden mit JDK 8 statische Methoden und Defaultmethoden in Interfaces erlaubt. Mit beiden kann man Implementierungen in Interfaces vorgeben.1 Das führt allerdings dazu, dass sich Interfaces kaum mehr von einer abstrakten Klasse unterscheiden: Abstrakte Klassen können ergänzend einen Zustand in Form von Attributen besitzen, was in Interfaces (noch) nicht geht.

Mit JDK 9 wurde der Unterschied zwischen Interfaces und abstrakten Klassen nochmals verringert, weil nun auch die Definition privater Methoden in Interfaces erlaubt ist. Das Argument dafür war, dass sich damit die Duplikation von Sourcecode in Defaultmethoden reduzieren ließe. Das mag richtig sein. Allerdings ist es für die meisten Anwendungsprogrammierer eher fraglich, ob diese jemals Defaultmethoden selbst implementieren sollten. Trotz dieser Kritik möchte ich Ihnen das Feature anhand eines Beispiels vorstellen, da es eventuell für Framework-Entwickler von Nutzen sein kann.

Beispiel

Schauen wir uns zur Demonstration privater Methoden in Interfaces das nachfolgende Listing und vor allem die private Methode myPrivateCalcSum(int, int) sowie deren Aufruf aus den beiden öffentlichen Defaultmethoden an:

Kommentar

Vielleicht fragen Sie sich, warum ich den privaten Methoden in Interfaces so ablehnend gegenüberstehe. Tatsächlich wurde die Büchse der Pandora bereits mit JDK 8 und den Defaultmethoden geöffnet. Die privaten Methoden mögen für Framework-Entwickler mitunter praktisch sein, jedoch besteht die Gefahr, dass sie für »normale« Entwickler noch attraktiver werden und von diesen somit ohne großes Hinterfragen zur Applikationsentwicklung eingesetzt werden. Das wäre aber im Hinblick auf das Design und die Klarheit von Business-Applikationen ein Schritt in die falsche Richtung.2 Dadurch wird unter Umständen dem Schnittstellenentwurf weniger Aufmerksamkeit gewidmet, basierend auf der Annahme, dass benötigte Funktionalität immer noch nachträglich hinzugefügt werden kann.

2.4Verbotener Bezeichner ’_’

Bei den Bezeichnern gibt es eine kleine Änderung: Der Compiler erlaubt mit JDK 9 das Zeichen _ (Unterstrich) nicht mehr als Bezeichner.

Während folgende Zeile mit JDK 8 noch kompilierte

produziert der Java-Compiler mit JDK 9 folgende Fehlermeldung:

as of release 9, ’_’ is a keyword, and may not be used as an identifier

Ich persönlich halte ein einzelnes Zeichen als Variablenbezeichner fast immer für einen Bad Smell und insbesondere gilt dies für den Unterstrich. Vermutlich sehen Sie dies ähnlich. Insofern stellt diese Änderung wohl eher selten ein Problem dar.

3Neues und Änderungen in JDK 9

Nachdem wir diverse kleinere Änderungen in der Syntax der Sprache Java kennengelernt haben, wollen wir uns in diesem Kapitel relevante Erweiterungen im JDK anschauen. Erwähnenswert sind das neue Process-API, die Ergänzungen im Stream-API sowie in java.util.Optional<T>, aber auch die neuen Collection-Factory-Methoden. Darüber hinaus findet man Ergänzungen in den Klassen java.io.InputStream und java.util.ResourceBundle sowie diverse Neuerungen, unter anderem auch im Bereich Concurrency: Die Klasse java.util.concurrent.CompletableFuture<T> bietet mehr Funktionalität. Wesentlicher ist vermutlich aber die Unterstützung von Reactive Streams durch die im Package java.util.concurrent neu eingeführte Klasse Flow. Auch im Bereich von Unicode, Grafikformaten sowie Desktop-Technologie mit HiDPI-Support und Unterstützung der Taskbar bzw. des Docks hat sich einiges weiterentwickelt. Außerdem wurden Utility-Klassen wie java.util.Objects und java.util.Arrays sinnvoll ergänzt.

3.1Neue und erweiterte APIs

Wie bereits angedeutet, wurden in den APIs des JDKs diverse Verbesserungen vorgenommen und Neuerungen integriert, die wir nun thematisch gruppiert anschauen wollen. Dabei beginnen wir mit den Neuerungen im Process-API.

3.1.1Das neue Process-API

Bis einschließlich JDK 8 sind die Möglichkeiten recht eingeschränkt, wenn es darum geht, Prozesse des Betriebssystems zu kontrollieren und zu verwalten.

PID mit JDK 8 ermitteln

Ein simples Beispiel ist die Ermittlung der ID eines Prozesses, kurz PID genannt. Je nach Plattform muss man dies mit Java 8 unterschiedlich implementieren. Für Linux und Mac OS führt man dazu ein Shell-Kommando mit der Methode exec() aus der Klasse java.lang.Runtime aus – das korrespondierende Windows-Kommando unter Einsatz der Powershell ist als commandsWin definiert:

Im Listing wird ersichtlich, wie aufwendig das Auslesen der Informationen aus dem InputStream des erzeugten Prozesses ist und dass sogar rein theoretisch der Fall behandelt werden müsste, dass keine gültige Zahl zurückgeliefert wird – was wohl nur in Ausnahmesituationen bei Lesefehlern der Streams geschehen könnte und was wir hier der Vereinfachung halber außer Acht lassen.

Hinweis: Die KlasseRuntime

Java ist weitestgehend betriebssystemunabhängig. Manchmal ist es aber wünschenswert, externe Programme in Form von Prozessen auszuführen. Dies ist durch den Aufruf von exec() der Klasse Runtime möglich. Dadurch entsteht ein neues java.lang.Process-Objekt. Mit dessen Methode waitFor() kann man blockierend auf das Ende des Prozesses warten und anschließend mit der Methode exitValue() den Rückgabewert erfragen.

Zudem erhält man über getOutputStream(), getInputStream() und getErrorStream() Zugriff auf die dem Process zugeordneten Ein- und Ausgabeströme. Dabei sind allerdings einige Details zu beachten. Zunächst ist der Zugriff auf diese Streams insofern wichtig, als dass der erzeugte Prozess keine Konsole zur Ausgabe hat und dadurch die Ausgaben auf System.out an den Vaterprozess weitergeleitet werden. Auch kann man Eingaben an einen Subprozess weiterleiten. Dabei empfiehlt es sich, möglichst zeitnah aus den Streams zu lesen und nicht erst nach Terminierung des Prozesses, da es ansonsten zu Blockierungen und Deadlocks kommen kann.

PID mit JDK 9 ermitteln

Die Abfrage der PID mit Java 9 wird mithilfe der Klasse java.lang.ProcessHandle nun deutlich kürzer, besser lesbar und verständlich:

private static long getPidJdk9Style()

{

return ProcessHandle.current().pid();

}

Neben den genannten Vorteilen bietet die Methode pid() einen betriebssystemunabhängigen Weg zur Ermittlung der Prozess-ID (zumindest aus Sicht des Aufrufers).

Beispielprogramm

Wir wollen die beiden Methoden in Aktion erleben und deren Ergebnis prüfen. Dazu schreiben wir folgendes Programm:

public static void main(final String[] args) throws InterruptedException,

IOException

{

System.out.println("PID old: " + getPidJdk8Style());

System.out.println("PID new: " + getPidJdk9Style());

}

Listing 3.1Ausführbar als’PIDEXAMPLE’

Startet man das Programm PIDEXAMPLE, so sieht man anhand der Ausgabe identischer Prozess-IDs, dass beide Varianten funktional übereinstimmen, beispielsweise wie folgt:

PID old: 41948

PID new: 41948

Das InterfaceProcessHandle

Neben der PID kann man mithilfe von ProcessHandle noch diverse weitere Informationen zu Prozessen auslesen. Dazu gibt es unter anderem folgende Methoden:

current()

– Ermittelt den aktuellen Prozess als

ProcessHandle

.

info()

– Stellt Infos zum Prozess in Form des inneren Interface

ProcessHandle.Info

bereit, etwa zu Benutzer, Kommando usw.

info().command()

– Gibt das Kommando als

Optional<String>

aus einem

ProcessHandle.Info

zurück.

info().user()

– Liefert den Benutzer als

Optional<String>

aus einem

ProcessHandle.Info

.

info().totalCpuDuration()

– Ermittelt aus den Infos die benötigte CPU-Zeit als

Optional<Duration>

. Die Klasse

java.time.Duration

entstammt dem mit JDK 8 neu eingeführten Date and Time API.

1

Zum besseren Verständnis dieser Methoden betrachten wir ein Beispiel:

Listing 3.2Ausführbar als’PROCESSHANDLEEXAMPLE’

Das Programm PROCESSHANDLEEXAMPLE gibt in etwa Folgendes aus (gekürzt):

PID: 13670

Info: [user: Optional[michaeli], cmd: /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk

-9.jdk/Contents/Home/bin/java, args: [-Dfile.encoding=UTF-8, -Duser.country

=DE, -Duser.language=de, -Duser.variant, -cp, /Users/michaeli/Desktop/

PureJava9/quelltext/build/libs/Java9-all.jar:/Users/michaeli/Desktop/

PureJava9/quelltext/build/requiredLibs, ch3_1.processapi.

ProcessHandleExample], startTime: Optional[2017-04-06T17:21:56.927Z],

totalTime: Optional[PT0.230888S]]

Command: Optional[/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-9.jdk/Contents/Home/

bin/java]

CPU-Usage: Optional[PT0.308141S]

Neben der PID werden diverse Informationen aus dem Info-Objekt aufgelistet, exemplarisch separat nochmals die Werte für command() und totalCpuDuration(). Für das mit command() als Optional<String> ermittelte Kommando erkennen wir, dass es sich um das Programm java aus JDK 9 handelt, das laut totalCpuDuration() etwa 0.31 Sekunden CPU-Zeit verbraucht hat, wie man anhand von Optional<Duration> sieht.

Alle Prozesse mitProcessHandleabfragen

Neben Informationen zum aktuellen Prozess lassen sich Informationen für alle Prozesse des Benutzers sowie alle Subprozesse zu einem Prozess wie folgt ermitteln:

allProcesses()

– Liefert alle Prozesse als

Stream<ProcessHandle>

.

children()

– Ermittelt zu einem Prozess alle seine (direkten) Subprozesse als

Stream<ProcessHandle>

.

Im nachfolgenden Beispiel iterieren wir über das Ergebnis von allProcesses() und geben Infos zu solchen Prozessen aus, die Subprozesse besitzen. Die Anzahl an Subprozessen können wir durch Aufruf von children().count() erfragen:

Listing 3.3Ausführbar als’ALLPROCESSHANDLESEXAMPLE’

Das Programm ALLPROCESSHANDLESEXAMPLE produziert die folgenden Ausgaben (gekürzt), die eine Liste der zurückgelieferten Informationen widerspiegeln:

All Processes:

Info: [user: Optional[michaeli], cmd: /Applications/Adobe Acrobat Reader DC.app/

Contents/MacOS/AdobeReader, args: [-psn_0_3822501], startTime: Optional

[2016-08-02T21:16:30.322Z]] has 3 children

...

Info: [user: Optional[michaeli], cmd: /System/Library/CoreServices/Dock.app/

Contents/MacOS/Dock, startTime: Optional[2016-07-24T08:17:12.938Z]] has 1

children

Info: [user: Optional[root], startTime: Optional[2016-07-24T08:16:40.564Z]] has

285 children

...

Prozesse mitProcessHandlekontrollieren

Neben der Bereitstellung und Abfrage von Informationen zu Prozessen existieren auch verschiedene Möglichkeiten, Prozesse zu beenden sowie auf das Ende eines Prozesses zu reagieren. Dazu findet man im Interface ProcessHandle folgende Methoden:

of(long)

– Liefert ein

Optional<ProcessHandle>

zu einer gegebenen PID.

destroy()

– Terminiert einen Prozess, sofern dies erlaubt ist. Ansonsten, etwa für den mit

current()

ermittelten Prozess, wird eine Exception ausgelöst:

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: destroy of

current process not allowed

onExit()

– Liefert ein

CompletableFuture<ProcessHandle>

zurück, das man dazu nutzen kann, verschiedene Aktionen als Reaktion auf das Ende eines Prozesses auszuführen.

Zur Demonstration dieser Methoden wollen wir ein Beispiel erstellen. Es soll zunächst mit Runtime.exec() ein Prozess gestartet werden. Als Rückgabe erhält man ein Process-Objekt. Dieses bietet seit JDK 9 ebenfalls die Methode pid() sowie diverse andere, die auch durch ProcessHandle bereitgestellt werden. Auch kann man ein Process-Objekt durch einen Aufruf von toHandle() in ein ProcessHandle-Objekt transformieren:

Listing 3.4Ausführbar als’CONTROLPROCESSEXAMPLE’

Startet man das Programm CONTROLPROCESSEXAMPLE, so können wir anhand der folgenden Ausgaben recht gut die im Listing definierten Aktionen nachvollziehen:

Started process is 60392

Same handle? true

Registered exitHandler

Destroying process 60392

exitHandler called

Fazit

Wir haben in verschiedenen Beispielen kennengelernt, wie man mit dem neuen Process-API mit Prozessen des Betriebssystems interagieren oder zumindest Informationen darüber gewinnen kann. Die große Stärke des Process-APIs ist, dass die Aktion aus Sicht eines Java-Entwicklers betriebssystemunabhängig erfolgen kann. Damit kommt man Javas Versprechen von einer weitestgehend betriebssystemunabhängigen Programmierung wieder ein Stück näher.

3.1.2Collection-Factory-Methoden

Das Erzeugen von Collections für ein paar vordefinierter Werte ist in Java mitunter etwas umständlich. Sprachen wie Groovy oder Python bieten dafür eine spezielle Syntax, sogenannte Collection-Literale. Bereits 2009 hat man auch für Java über eine Integration einer einfacheren Schreibweise zur Erzeugung von und zum Zugriff auf Collections nachgedacht. Leider wurde nichts Derartiges realisiert, obwohl es einige, vielversprechende Vorschläge gab.

Vorschlag: Collection-Literale und Collection-Erzeugung

Nachfolgendes Listing zeigt, wie eine mögliche Syntax für Collection-Literale für die im Package java.util definierten Collections List<E>, Set<E> und Map<K,V> aussehen könnte. Dabei werden die Elemente der Collection in geschweifte oder eckige Klammern eingeschlossen:

Vorschlag: Collection-Literale und Datenzugriff

Während man auf Arrays indiziert mit eckigen Klammern zugreift, muss man für Listen die Methode get(int) und für Maps die Methode get(K) nutzen. Wertzuweisungen erfolgen durch Aufruf von set(int,E) bzw. put(K,V).

Für indizierte Zugriffe und Wertzuweisungen auf Listen bzw. Zugriffe auf Schlüssel und Werte bei Maps war für Java eine Notation analog zu indizierten Array-Zugriffen vorgesehen, wodurch explizite Methodenaufrufe überflüssig geworden wären:

Realisierung mit JDK 9

In Java 9 gibt es leider keine Collection-Literale in der zuvor beschriebenen Form. Stattdessen wurde eine Armada an Factory-Methoden mit den Namen of() die Interfaces List<E>, Set<E> und Map<K,V> integriert, die sich wie folgt zur Erzeugung von Collections nutzen lassen:

Schauen wir uns dazu ein Beispiel für jede der Methoden an, dass darüber hinaus die zusätzliche Methode ofEntries() im Interface Map<K,V> und deren Nutzung verdeutlicht:2

Listing 3.5Ausführbar als’COLLECTIONFACTORYMETHODSEXAMPLE’

Das Programm COLLECTIONFACTORYMETHODSEXAMPLE gibt Folgendes aus:

MAX

MORITZ

MIKE

1

2

3

6:six

5:five

6:six

5:five

Die Reihenfolge der Elemente bei Sets und Maps ist bei der Nutzung der Collection-Factory-Methoden allerdings nicht definiert und insbesondere wird die Einfügereihenfolge oftmals nicht beibehalten. Auch die Reihenfolge bei einer Iteration ist zufällig, sodass es durchaus etwa zu folgenden Ausgaben kommen kann:

MAX

MORITZ

MIKE

3

2

1

5:five

6:six

5:five

6:six

Besonderheiten bei der KonstruktionIn den jeweiligen Collection-Interfaces sind die Collection-Factory-Methoden explizit für 0 bis 10 Parameter sowie als Vararg-Variante definiert. Allerdings führt diese performanceoptimierte Realisierung zu einer Menge an Methoden. Zudem gibt es für den Fall mit dem Vararg-Parameter noch einen speziellen switch-case, der die spezialisierten Methoden aufruft:

static <E> List<E> of() {

return ImmutableCollections.List0.instance();

}

static <E> List<E> of(E e1) {

return new ImmutableCollections.List1<>(e1);

}

...

@SafeVarargs

@SuppressWarnings("varargs")

static <E> List<E> of(E... elements) {

switch (elements.length) {

case 0:

return new ImmutableCollections.List0<>();

case 1:

return new ImmutableCollections.List1<>(elements[0]);

case 2:

return new ImmutableCollections.List2<>(elements[0], elements[1]);

default:

return new ImmutableCollections.ListN<>(elements);

}

}

Glücklicherweise sieht man diese Implementierungsdetails nur dann, wenn man in den JDK-Sourcecode schaut. Allerdings scheint diese Unschönheit zumindest in der IDE bei der Auto-Completion durch, die eine Horde gleichnamiger Methoden anbietet.

Space EfficiencyDas obige Listing zeigt, dass spezielle innere Klassen aus der Klasse java.util.ImmutableCollections erzeugt werden. Neben ihrer Unveränderlichkeit und auf Arrays basierenden Spezialimplementierungen zeichnen sich die durch die Collection-Factory-Methoden erzeugten Collections dadurch aus, dass sie viel weniger Speicherplatz verbrauchen als diejenigen aus dem Collections-Framework.

Betrachten wir ein java.util.HashSet<String> mit zwei Elementen bzw. ein mit den neuen Collection-Factory-Methoden erzeugtes Set<String>. Die folgende Variante für JDK 8 benötigt über 150 Bytes, wogegen diejenige für JDK 9 lediglich um 20 Bytes verbraucht:3

Besonderheiten bei Duplikaten

Beim Einsatz der Collection-Factory-Methoden sollte man ein Detail für Set<E> und Map<K,V> kennen: Bekanntermaßen modelliert ein Set<E> das mathematische Konzept einer Menge und enthält somit keine Duplikate. Das gilt auch für die Schlüssel in Maps. Diese Eigenschaft wurde bei den bisherigen Collections automatisch sichergestellt, indem beim Einfügen von Elementen gegebenenfalls Duplikate aussortiert wurden.4 Das war für diverse Anwendungsfälle ein recht praktisches Feature. Die Collection-Factory-Methoden weisen allerdings eine nicht überraschungsfreie Besonderheit auf: Für Sets wird zum Konstruktionszeitpunkt die Duplikatfreiheit geprüft. Ist diese nicht gegeben, so wird eine Exception ausgelöst. Gleiches gilt auch für Duplikate bei den Schlüsseln von Maps. Bei Listen findet dagegen – wie erwartet – keine Duplikatsprüfung statt. Schauen wir uns ein Beispiel an:

Bei dieser Variablendefinition kommt es zur Laufzeit zu folgender Exception:

java.lang.IllegalArgumentException: duplicate element: MAX

at java.base/java.util.ImmutableCollections$SetN.<init>(ImmutableCollections.

java:462)

Weil die Collections direkt anhand der übergebenen Werte konstruiert werden, kann man jedoch auch einen Grund für dieses Verhalten finden, nämlich die Vermeidung von Inkonsistenzen durch Flüchtigkeitsfehler in Form einer Mehrfachangabe von Werten.

Hinweis: Spezifische Typen erzeugee

Die durch die inneren Klassen von ImmutableCollections erzeugten Collections erfüllen die jeweiligen Interfaces aus dem Collections-Framework. Wenn man jedoch eine Sortierung wie bei java.util.TreeSet<E> und