Java 9 新功能解讀之 HTTP2 和 REPL
對(duì)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(qiáng)提案（JEP）提交，并在OpenJDK (Java SE的參考實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目）中實(shí)現(xiàn)。
在這篇文章中，我們將重點(diǎn)關(guān)注一些或?qū)⒃贘ava 9整個(gè)生命周期中，對(duì)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(lái)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(biāo)準(zhǔn)是HTTP協(xié)議的***版本。當(dāng)前版本HTTP/1.1始于1999年，存在著非常嚴(yán)重的問題，包括：
對(duì)頭阻塞
在HTTP/1.1中，響應(yīng)接收的順序和請(qǐng)求發(fā)送的順序相同。這意味著，例如，當(dāng)查看一個(gè)包含許多小圖像的大HTML頁(yè)面時(shí)，圖像資源將不得不在 HTML頁(yè)面資源之后排隊(duì)，在瀏覽器完全加載完HTML頁(yè)面之前，圖像資源無(wú)法被發(fā)送。這就是“對(duì)頭阻塞”，會(huì)導(dǎo)致許多潛在的頁(yè)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?shí)現(xiàn)了請(qǐng)求和響應(yīng)的多路復(fù)用。
一個(gè)站點(diǎn)的連接數(shù)限制
在HTTP/1.1標(biāo)準(zhǔn)中有這樣的描述：“一個(gè)單用戶的客戶端不能與任何服務(wù)器保持2個(gè)以上的連接”。這個(gè)限制和對(duì)頭阻塞問題一起，嚴(yán)重限制了頁(yè)面的性能。
HTTP/2打破這種限制并認(rèn)為連接是持久的，只有當(dāng)用戶跳轉(zhuǎn)后或者發(fā)生技術(shù)性故障事件時(shí)，連接才會(huì)關(guān)閉。對(duì)多路復(fù)用的使用將有助于降低頁(yè)面性能瓶頸。
HTTP控制頭的開銷
當(dāng)前的HTTP版本使用簡(jiǎn)單的、基于文本的HTTP頭信息來(lái)控制通信。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是非常簡(jiǎn)單且易于理解，調(diào)試也很簡(jiǎn)單，只需通過(guò)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(huì)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(fù)載（比如，HEAD請(qǐng)求只是要 確定資源是否發(fā)生變化）。為實(shí)際上只包含***修改時(shí)間的響應(yīng)，使用完全基于文本的頭信息（大約有700個(gè)字節(jié)，在HTTP1.1中，它們不能被壓縮，盡管 很容易做到）是當(dāng)前HTTP標(biāo)準(zhǔn)中，不可思議的浪費(fèi)。
另一個(gè)思路是對(duì)HTTP頭信息使用二進(jìn)制編碼。這種方式能夠極大地提高較小請(qǐng)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該選擇基于文本的協(xié)議，但是二進(jìn)制的效率有令人信服的理由，讓我們這樣做。
HTTP/2帶來(lái)的期望
HTTP/2標(biāo)準(zhǔn)是由IETF HTTP工作組創(chuàng)建的，該組織由來(lái)自Mozilla、Google、 Microsoft、Apple，以及其他公司的代表和工程師組成，由來(lái)自CDN領(lǐng)軍公司Akamai的高級(jí)工程師Mark Nottingham任主席。因此，HTTP/2是一個(gè)為優(yōu)化大型、高流量的網(wǎng)站而生的版本，它在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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：
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相同的HTTP API
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成本更低的請(qǐng)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(shí)代。例如，Java對(duì)HTTP的支持是圍繞相對(duì)協(xié)議無(wú)關(guān)的框架（URL類）設(shè)計(jì)的，因此在網(wǎng)站成為主導(dǎo)地位的90年代，這種實(shí)現(xiàn)顯得很不清晰。
Java對(duì)HTTP的支持是基于當(dāng)時(shí)***的設(shè)計(jì)思想，但是時(shí)過(guò)境遷，最重要的是Java對(duì)HTTP原始的支持出來(lái)時(shí)，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(jiǎn)化的復(fù)雜性。
在現(xiàn)代社會(huì)，HTTPS開始變得無(wú)所不在，讓HTTP日漸成為落后的技術(shù)。甚至，美國(guó)政府現(xiàn)在都通過(guò)了完全遷到HTTPS-only的計(jì)劃。
JDK內(nèi)核對(duì)HTTP的支持已經(jīng)無(wú)法跟上現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展步伐。實(shí)際上，甚至JDK8也只不過(guò)是交付了一個(gè)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(kù)了，比如Apache的HttpComponents。
所有這一切意味著，對(duì)HTTP/2的支持將是Java未來(lái)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(lái)過(guò)的機(jī)會(huì)。HTTP/2將是未來(lái)數(shù)年內(nèi)，每位開發(fā)者主要面對(duì)的API。
新的API不再堅(jiān)持協(xié)議中立性，使開發(fā)者可以完全拋棄過(guò)去的使用方式。這套API只關(guān)注HTTP協(xié)議，但是要進(jìn)一步理解的是HTTP/2并沒有從根本上改變?cè)械恼Z(yǔ)義。因此，這套API是HTTP協(xié)議獨(dú)立的，同時(shí)提供了對(duì)新協(xié)議中幀和連接處理的支持。
在新的API中，一個(gè)簡(jiǎn)單的HTTP請(qǐng)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(fēng)格/建造者模式（fluent/builder）的API，與現(xiàn)存的遺留系統(tǒng)相比，對(duì)開發(fā)者來(lái)說(shuō)，更具現(xiàn)代感和舒適感。
雖然當(dāng)前的代碼庫(kù)只支持HTTP/1.1，但是已經(jīng)包含了新的API。這使得在對(duì)HTTP/2支持完成對(duì)過(guò)程中，開發(fā)者可以實(shí)驗(yàn)性地使用和驗(yàn)證新的API。
相關(guān)代碼已經(jīng)進(jìn)入OpenJDK沙箱倉(cāng)庫(kù)中，并很快登陸JDK 9的主干。到那個(gè)時(shí)候，新的API將開始自動(dòng)構(gòu)建到Oracle的二進(jìn)制beta版本中?，F(xiàn)在，對(duì)HTTP/2的支持已經(jīng)可用，并將在未來(lái)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(shí)驗(yàn)性地使用新的API了。
***批完成的功能之一是當(dāng)前版本力不能及的異步API。這個(gè)功能讓長(zhǎng)期運(yùn)行的請(qǐng)求，可以通過(guò)sendAsync()方法，切換到VM管理的后臺(tái)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(shí)現(xiàn)，新的API帶給開發(fā)者最多的是方便性，因?yàn)镠TTP/1.1沒有提供對(duì)已經(jīng)發(fā)送到服務(wù)器端的請(qǐng)求的取消機(jī)制，而HTTP/2可以讓客戶端向已經(jīng)被服務(wù)器端處理的請(qǐng)求，發(fā)送取消命令。
JShell
很多語(yǔ)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(shí)間，甚至是全部。其他語(yǔ)言，比如Scala或者JRuby也廣泛使用REPL。
當(dāng)然，此前Java曾經(jīng)推出過(guò)Beanshell腳本語(yǔ)言，但是它沒有實(shí)現(xiàn)完全標(biāo)準(zhǔn)化，而且近年來(lái)，該項(xiàng)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(shí)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(xiàng)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(xiàng)目中。Kulla這個(gè)名字來(lái)自古巴比倫神話，是建造之神。該項(xiàng)目的主旨是提供最近距離的“完整 Java”體驗(yàn)。該項(xiàng)目沒有引入新的非Java語(yǔ)義，并禁用了Java語(yǔ)言中對(duì)交互式開發(fā)沒有用處的語(yǔ)義（比如上層的訪問控制修改或同步的語(yǔ)義）。
與所有REPL一樣，JShell提供了命令行，而不是類似IDE的體驗(yàn)。語(yǔ)句和表達(dá)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(dòng)的，而不必屬于某個(gè)特定的類。相反，JShell使用代碼片斷“snippets”來(lái)提供上層執(zhí)行環(huán)境。
與HTTP/2 API相似，JShell已經(jīng)在獨(dú)立的項(xiàng)目開發(fā)，以免在快速發(fā)展的時(shí)期影響主干構(gòu)建的穩(wěn)定性。JShell預(yù)計(jì)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(shuō)明指導(dǎo)，從頭構(gòu)建Kulla（源代碼可以從Mercurial地址獲得）。
對(duì)于一些上手實(shí)驗(yàn)，最簡(jiǎn)單的可能是使用一個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)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(yàn)jar包可以從AdoptOpenJDK CloudBees的CI構(gòu)建實(shí)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(biāo)準(zhǔn)界面，和往常一樣，命令是從單個(gè)字符開始并最終發(fā)出的。
JShell有一個(gè)相當(dāng)完整（但仍在發(fā)展）的幫助語(yǔ)法，可以通過(guò)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(dòng)補(bǔ)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(dá)式求值也很容易，但是相比其他動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言，Java的靜態(tài)類型特征會(huì)更嚴(yán)格一點(diǎn)。JShell會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建臨時(shí)變量來(lái)保存表達(dá)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(shí)的），以及他們當(dāng)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(jiǎn)單的代碼行，REPL還允許非常簡(jiǎn)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(lái)創(chuàng)建類（請(qǐng)注意，開始和結(jié)束括號(hào)是必需的）：
- -> String s = "Dydh da"
- | Added variable s of type String with initial value "Dydh da"
- -> /vars
- | int $1 = 27
- | String s = "Dydh da"
JShell代碼非常簡(jiǎn)潔、自由浮動(dòng)的性質(zhì)意味著我們可以非常簡(jiǎn)單地使用REPL來(lái)演示Java語(yǔ)言的功能。例如，讓我們來(lái)看看著名的類型問題，即Java數(shù)組的協(xié)變問題：
- -> Pet[] pets = new Pet[1]
- | Added variable pets of type Pet[] with initial value [LPet;@2be94b0f
- -> Cat[] cats = new Cat[1]
- | Added variable cats of type Cat[] with initial value [LCat;@3ac42916
- -> pets = cats
- | Variable pets has been assigned the value [LCat;@3ac42916
- -> pets[0] = new Pet()
- | java.lang.ArrayStoreException thrown: REPL.$REPL13$Pet
- | at (#20:1)
這樣的功能使JShell成為一種偉大的教學(xué)或研究工具，而且最接近Scala REPL的體驗(yàn)。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(dòng)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(duì)新的模塊化JDK擴(kuò)展的支持力度。
到目前為止，這些IDE還不支持HTTP/2和JShell，因?yàn)檫@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(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(jì)劃也正在鼓勵(lì)開發(fā)者測(cè)試他們的代碼并在JDK 9上運(yùn)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(yàn)證虛擬機(jī)代碼行標(biāo)記參數(shù)（Validate JVM Command-Line Flag Arguments）
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248: G1作為默認(rèn)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(gè)Java版本）的所有JEP的完整列表可以在這里找到。
