Java 9 新功能解讀之 HTTP2 和 REPL
對Java 9的炒作將不再局限于模塊化（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，并在OpenJDK (Java SE的參考實現(xiàn)項目）中實現(xiàn)。
在這篇文章中，我們將重點關(guān)注一些或?qū)⒃贘ava 9整個生命周期中，對開發(fā)者的工作生活影響***的JEP，包括新的HTTP/2支持和JShell REPL（讀取-求值-打印-循環(huán)），后者帶來了基于shell的交互式Java開發(fā)環(huán)境和探索性開發(fā)API。
HTTP/2
HTTP/2標準是HTTP協(xié)議的***版本。當前版本HTTP/1.1始于1999年，存在著非常嚴重的問題，包括：
對頭阻塞
在HTTP/1.1中，響應(yīng)接收的順序和請求發(fā)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頁面資源之后排隊，在瀏覽器完全加載完HTML頁面之前，圖像資源無法被發(fā)送。這就是“對頭阻塞”，會導(dǎo)致許多潛在的頁面渲染問題。
在HTTP/2中，響應(yīng)數(shù)據(jù)可以按塊（chunk）傳輸，甚至可以交叉?zhèn)鬏?，因此真正實現(xiàn)了請求和響應(yīng)的多路復(fù)用。
一個站點的連接數(shù)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(wù)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打破這種限制并認為連接是持久的，只有當用戶跳轉(zhuǎn)后或者發(fā)生技術(shù)性故障事件時，連接才會關(guān)閉。對多路復(fù)用的使用將有助于降低頁面性能瓶頸。
HTTP控制頭的開銷
當前的HTTP版本使用簡單的、基于文本的HTTP頭信息來控制通信。這樣做的優(yōu)點是非常簡單且易于理解，調(diào)試也很簡單，只需通過連接指定端口并輸 入一些文本。然而，使用基于文本的協(xié)議會讓小的響應(yīng)包不成比例地膨脹。此外，大量的HTTP響應(yīng)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(fā)生變化）。為實際上只包含***修改時間的響應(yīng)，使用完全基于文本的頭信息（大約有700個字節(jié)，在HTTP1.1中，它們不能被壓縮，盡管 很容易做到）是當前HTTP標準中，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(wǎng)絡(luò)帶寬非常小。這正是HTTP/2已經(jīng)選擇的方法，雖然以協(xié)議精神制定標準應(yīng)該選擇基于文本的協(xié)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帶來的期望
HTTP/2標準是由IETF HTTP工作組創(chuàng)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(lǐng)軍公司Akamai的高級工程師Mark Nottingham任主席。因此，HTTP/2是一個為優(yōu)化大型、高流量的網(wǎng)站而生的版本，它在實現(xiàn)簡單、易于調(diào)試的基礎(chǔ)上，確保了性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬消 耗。
該組織主席總結(jié)了一些HTTP/2的關(guān)鍵屬性：
-
相同的HTTP API
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成本更低的請求
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網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器端友好
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緩存推送
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思維革命
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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，但是多數(shù)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(xié)議無關(guān)的框架（URL類）設(shè)計的，因此在網(wǎng)站成為主導(dǎo)地位的90年代，這種實現(xiàn)顯得很不清晰。
Java對HTTP的支持是基于當時***的設(shè)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(xiàn)。因此，Java的API將HTTPS作為一種移花接木，導(dǎo)致了不能簡化的復(fù)雜性。
在現(xiàn)代社會，HTTPS開始變得無所不在，讓HTTP日漸成為落后的技術(shù)。甚至，美國政府現(xiàn)在都通過了完全遷到HTTPS-only的計劃。
JDK內(nèi)核對HTTP的支持已經(jīng)無法跟上現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)的發(fā)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(shù)的開發(fā)者早已轉(zhuǎn)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并提供重新來過的機會。HTTP/2將是未來數(shù)年內(nèi)，每位開發(fā)者主要面對的API。
新的API不再堅持協(xié)議中立性，使開發(fā)者可以完全拋棄過去的使用方式。這套API只關(guān)注HTTP協(xié)議，但是要進一步理解的是HTTP/2并沒有從根本上改變原有的語義。因此，這套API是HTTP協(xié)議獨立的，同時提供了對新協(xié)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(chuàng)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(xiàn)存的遺留系統(tǒng)相比，對開發(fā)者來說，更具現(xiàn)代感和舒適感。
雖然當前的代碼庫只支持HTTP/1.1，但是已經(jīng)包含了新的API。這使得在對HTTP/2支持完成對過程中，開發(fā)者可以實驗性地使用和驗證新的API。
相關(guān)代碼已經(jīng)進入OpenJDK沙箱倉庫中，并很快登陸JDK 9的主干。到那個時候，新的API將開始自動構(gòu)建到Oracle的二進制beta版本中?，F(xiàn)在，對HTTP/2的支持已經(jīng)可用，并將在未來數(shù)月內(nèi)最終完成。
在此期間，你可以使用Mercurial遷出源代碼，并根據(jù)AdoptOpenJDK構(gòu)建指導(dǎo)編譯你遷出地代碼，這樣你就可以實驗性地使用新的API了。
***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管理的后臺線程中：
- 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(xiàn)，新的API帶給開發(fā)者最多的是方便性，因為HTTP/1.1沒有提供對已經(jīng)發(fā)送到服務(wù)器端的請求的取消機制，而HTTP/2可以讓客戶端向已經(jīng)被服務(wù)器端處理的請求，發(fā)送取消命令。
JShell
很多語言都為探索性開發(fā)提供了交互式環(huán)境。在某些情況下（特別是Clojure和其他Lisp方言），交互式環(huán)境占據(jù)了開發(fā)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(jīng)推出過Beanshell腳本語言，但是它沒有實現(xiàn)完全標準化，而且近年來，該項目已經(jīng)處于不活躍狀態(tài)。在Java 8（以及jjs REPL）中引入的Nashorn Javascript實現(xiàn)打開了更廣泛地考慮REPL并將交互式開發(fā)成為可能的大門。
一項努力將現(xiàn)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，并禁用了Java語言中對交互式開發(fā)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(zhí)行狀態(tài)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，而不必屬于某個特定的類。相反，JShell使用代碼片斷“snippets”來提供上層執(zhí)行環(huán)境。
與HTTP/2 API相似，JShell已經(jīng)在獨立的項目開發(fā)，以免在快速發(fā)展的時期影響主干構(gòu)建的穩(wěn)定性。JShell預(yù)計在2015年8月期間合并到主干。
現(xiàn)在，開發(fā)者可以參考AdoptOpenJDK說明指導(dǎo)，從頭構(gòu)建Kulla（源代碼可以從Mercurial地址獲得）。
對于一些上手實驗，最簡單的可能是使用一個獨立的試驗jar。這些jar包是社區(qū)專為不想從頭構(gòu)建的開發(fā)者構(gòu)建好的。
這些試驗jar包可以從AdoptOpenJDK CloudBees的CI構(gòu)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(gòu)建版本）。然后下載jar文件，重命名為kulla.jar，然后在命令行輸入如下：
- $ java -jar kulla.jar
- | Welcome to JShell -- Version 0.610
- | Type /help for help
- ->
這是REPL的標準界面，和往常一樣，命令是從單個字符開始并最終發(fā)出的。
JShell有一個相當完整（但仍在發(fā)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(tǒng)的表達式求值也很容易，但是相比其他動態(tài)類型語言，Java的靜態(tài)類型特征會更嚴格一點。JShell會自動創(chuàng)建臨時變量來保存表達式的值，并確保它們保持在上下文域內(nèi)供以后使用：
-> 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(chuàng)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(chuàng)建類（請注意，開始和結(jié)束括號是必需的）：
- -> String s = "Dydh da"
- | Added variable s of type String with initial value "Dydh da"
- -> /vars
- | int $1 = 27
- | String s = "Dydh da"
JShell代碼非常簡潔、自由浮動的性質(zhì)意味著我們可以非常簡單地使用REPL來演示Java語言的功能。例如，讓我們來看看著名的類型問題，即Java數(shù)組的協(xié)變問題：
- -> Pet[] pets = new Pet[1]
- | Added variable pets of type Pet[] with initial value [LPet;@2be94b0f
- -> Cat[] cats = new Cat[1]
- | Added variable cats of type Cat[] with initial value [LCat;@3ac42916
- -> pets = cats
- | Variable pets has been assigned the value [LCat;@3ac42916
- -> pets[0] = new Pet()
- | java.lang.ArrayStoreException thrown: REPL.$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。
參與
主要的IDE已開始提供支持JDK 9早期版本的構(gòu)建——包括Netbeans和Eclipse Mars。IntelliJ 14.1據(jù)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(fā)者應(yīng)該很期望它們能夠早日出現(xiàn) 在標準的JDK beta版本中，并且有IDE插件可以緊隨其后。這些API仍在開發(fā)中，項目的***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(fā)者測試他們的代碼并在JDK 9上運行應(yīng)用程序。正在開發(fā)的新功能不止包括HTTP/2和JShell—— 其他作為JEP，JDK 9正在開發(fā)的新功能還包括：
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102 Process API的更新（Process API Updates）
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165 編譯器控制（Compiler Control）
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227 Unicode 7.0
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245 驗證虛擬機代碼行標記參數(shù)（Validate JVM Command-Line Flag Arguments）
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248: G1作為默認的垃圾回收器（Make G1 the Default Garbage Collector）
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TLS的一系列更新（TLS Updates） (JEP 219, 244, 249)
目前正在審議（以及考慮應(yīng)該放在哪個Java版本）的所有JEP的完整列表可以在這里找到。
