Javaの新機能を軽く / Breaf introduction of Java 14

2020/5/22に開催されたJJUGイベントでの登壇資料です。

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1. Java14新機能を軽く
   2020/5/23 Java生誕25周年 記念イベント
   LINE Fukuoka きしだ なおき
   

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2. 自己紹介
   • きしだ なおき
   • LINE Fukuoka
   • @kis
   • https://nowokay.hatenablog.com/
   

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3. タイトル画像について
   • ストックホルム宮殿
   • カール14世ヨハン元国王の像
   • 2020/2/2 JFokusで撮影
   wikimediaより
   

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4. chiroitoによる再現
   

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5. Java 14がリリースされてますね
   • 3/17にリリース
   • 16 JEPs
   • 主な新機能はJEPとして
   まとめられている
   • non LTS
   • パッチはJava15が出るまで
   • 現在は14.0.1がリリース
   • 7月の14.0.2まで
   • 次のLTSは17(2021年9月)
   

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6. Java 14の機能
   • 言語
   • Records(preview)
   • Pattern Matching(preview)
   • Text Blocks(preview 2)
   • Switch Expression(standard)
   • GC
   • ZGC: supports Windows/Mac
   • G1:NUMA aware memory alloc
   • CMS: Removed
   • ParallelGC: Deprecate useless
   option
   (Parallel Young gen+Serial Old)
   • ライブラリ
   • Helpful NullPointerException
   • JFR event streaming
   • Foreign Memory
   Access(Incubator)
   • Non-volatile mapped byte buffer
   • ツール
   • Packaging Tool(Incubator)
   • Remove Pack200
   • JDK
   • Deprecate Solaris/SPARC
   

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7. Java 14の機能
   • 言語
   • Records(preview)
   • Pattern Matching(preview)
   • Text Blocks(preview 2)
   • Switch Expression(standard)
   • GC
   • ZGC: supports Windows/Mac
   • G1:NUMA aware memory alloc
   • CMS: Removed
   • ParallelGC: Deprecate useless
   option
   (Parallel Young gen+Serial Old)
   • ライブラリ
   • Helpful NullPointerException
   • JFR event streaming
   • Foreign Memory
   Access(Incubator)
   • Non-volatile mapped byte buffer
   • ツール
   • Packaging Tool(Incubator)
   • Remove Pack200
   • JDK
   • Deprecate Solaris/SPARC
   

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8. ところで試用機能について
   • 試用機能
   • JDKリリースに含まれることで手軽に試せて、多くのフィードバックができる
   • Preview
   • 言語機能
   • `--enable-preview` がjava / javac コマンドに必要
   • 3段階で標準化
   • preview: Records, Pattern Matching for instanceof
   • preview 2(小変更が入る): Text Blocks
   • standard(変更は入らない): Switch Expression
   • Incubator
   • ライブラリ
   • incubatorモジュールのインポートが必要
   • Experimental
   • JVM機能(GC, JIT)
   • -XX:+UnlockExperimentalVMOptions
   • 正式化するときは‘Production’(standardではない)
   

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9. 言語機能
   • Text Blocks(Preview2)
   • Switch expression(Standard)
   • Records(Preview)
   • Pattern matching for instanceof(Preview)
   

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10. 言語機能
    • Text Blocks(Preview2)
    • Switch expression(Standard)
    • Records(Preview)
    • Pattern matching for instanceof(Preview)
    

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11. Text Blocks(Preview 2)
    • 複数行のテキスト
    • ダブルクオート３つで囲む
    • Raw Stringsとして12で導入されかけたけどバッククオートが
    もったいないとして取り下げ
    • Text BlocksとしてJava 13でPreviewとして入った。15で
    Standardになる予定(JEP 378)
    """
    
    Java 14
    
    """
    

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12. ルール
    """
    
    Java 14
    
    """
    ダブルクオート3つは内容の文字列とは独立した行に
    右端のスペースは無視される
    

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13. var s = """
    
    Java 14
    
    """;
    var s = """
    
    Java 14
    
    """;
    var s = """
    
    Java 14
    
    """;
    インデント
    • 一番ひだりにあわせられる
    ``の位置が基準
    閉じ側の`"""`の位置が基準
    ``の位置が基準
    

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14. エスケープ
    • 14でのPreview2で入った
    • 改行のエスケープ(¥)
    • スペース文字(¥s)
    • 行末のスペースは無視される
    • 行末にスペースが欲しいときは ‘¥s’を入れる
    var s = """
    Lorem ipsum dolor ¥
    sit amet consectetur ¥s
    """;
    var s = "Lorem ipsum dolor sit amet consectetur ";
    

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15. 言語機能
    • Text Blocks(Preview2)
    • Switch expression(Standard)
    • Records(Preview)
    • Pattern matching for instanceof(Preview)
    

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16. Switch expression(Standard)
    • Switchがステートメントとしてだけではなく式として使える
    • 最初にJava 12でPreviewとして導入された
    • Java 13で少し変更が入りPreview 2になりそのまま標準化
    int numLetters = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY -> 7;
    case THURSDAY, SATURDAY -> 8;
    case WEDNESDAY -> 9;
    }
    

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17. 複数のcaseラベル
    • case句に複数のラベルを指定できるようになった
    switch (day) {
    case MONDAY:
    case FRIDAY:
    case SUNDAY:
    numLetters = 6;
    break;
    case TUESDAY:
    numLetters = 7;
    break;
    case THURSDAY:
    case SATURDAY:
    numLetters = 8;
    break;
    case WEDNESDAY:
    numLetters = 9;
    break;
    };
    switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY:
    numLetters = 6;
    break;
    case TUESDAY:
    numLetters = 7;
    break;
    case THURSDAY, SATURDAY:
    numLetters = 8;
    break;
    case WEDNESDAY:
    numLetters = 9;
    break;
    };
    

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18. アロー形式
    • ラムダ式のようなアロー(->)が使える
    • わずらわしい`break`が不要
    switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY:
    numLetters = 6;
    break;
    case TUESDAY:
    numLetters = 7;
    break;
    case THURSDAY, SATURDAY:
    numLetters = 8;
    break;
    case WEDNESDAY:
    numLetters = 9;
    break;
    };
    switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> numLetters = 6;
    case TUESDAY -> numLetters = 7;
    case THURSDAY, SATURDAY -> numLetters = 8;
    case WEDNESDAY -> numLetters = 9;
    };
    

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19. 式
    switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> numLetters = 6;
    case TUESDAY -> numLetters = 7;
    case THURSDAY, SATURDAY -> numLetters = 8;
    case WEDNESDAY -> numLetters = 9;
    };
    numLetters = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY -> 7;
    case THURSDAY, SATURDAY -> 8;
    case WEDNESDAY -> 9;
    };
    

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20. yield
    • switch式において、アロー形式でブロックを使うときや既存の
    形式では`yield`で値を返す
    • Java12でのpreview1ではbreakだったけど、ラベル付きbreak
    とまぎらわしいのもあって変更された
    case TUESDAY -> {
    yield 7;
    }
    

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21. 言語機能
    • Text Blocks(Preview2)
    • Switch expression(Standard)
    • Records(Preview)
    • Pattern matching for instanceof(Preview)
    

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22. Records(Preview)
    • データをやりとりするための型
    • イミュータブル(値が変更できない)
    • 名前付きタプル
    • Case class(Scala) やData class(Kotlin), @Value(Lombok)
    

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23. 定義
    public record Rec(String name, int count) {}
    public class Rec extends Record {
    private final String name;
    private final int count;
    Rec(String name, int count) {
    this.name = name;
    this.count = count;
    }
    String name() { return name; }
    String count() { return count; }
    // toString, equals, hashCode
    }
    

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24. Objectメソッドのバイトコード
    • Invoke Dynamicが使われている
    • 実行時に処理コードが生成される
    • コンパイル時ではない
    • もし将来のバージョンでより最適な実装に変わったとしても、
    古いバージョンでコンパイルされたコードも新しい実装で動く
    public final boolean equals(java.lang.Object);
    Code:
    0: aload_0
    1: aload_1
    2: invokedynamic #27, 0
    // InvokeDynamic #0:equals:(LRec;Ljava/lang/Object;)Z
    7: ireturn
    

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25. 次のバージョンでは
    • Sealed Classes(Java15でJEP360としてPreview)
    • 継承するクラスを限定できる(インタフェースでもよい)
    • Switch式でdefaultが不要になる
    public sealed class Shape
    permits Circle, Rectangle, Square {...}
    Shape rotate(Shape shape, double angle) {
    return switch (shape) {
    case Circle c -> c; // no action needed
    case Rectangle r -> r.rotate(angle);
    case Square s -> s.rotate(angle);
    }
    }
    

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26. 言語機能
    • Text Blocks(Preview2)
    • Switch expression(Standard)
    • Records(Preview)
    • Pattern matching for instanceof(Preview)
    

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27. Pattern Matching for instanceof(Preview)
    • Kotlinのスマートキャストのような機能
    Object o = "test";
    if (o instanceof String s) {
    System.out.println(s.length());
    }
    Object o = "test";
    if (o instanceof String) {
    String s = (String) o;
    System.out.println(s.length());
    }
    

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28. Byte code
    public static void main(java.lang.String...);
    Code:
    0: ldc #7 // String test
    2: astore_1
    3: aload_1
    4: astore_3
    5: aload_3
    6: instanceof #9 // class java/lang/String
    9: ifeq 35
    12: aload_3
    13: checkcast #9 // class java/lang/String
    16: dup
    17: astore_2
    18: aload_3
    19: checkcast #9 // class java/lang/String
    22: if_acmpne 35
    25: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    28: aload_2
    29: invokevirtual #17 // Method java/lang/String.length:()I
    32: invokevirtual #21 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    35: return
    Object o = "test";
    if (o instanceof String s) {
    System.out.println(s.length());
    }
    

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29. Byte code
    public static void main(java.lang.String...);
    Code:
    0: ldc #7 // String test
    2: astore_1
    3: aload_1
    4: astore_3
    5: aload_3
    6: instanceof #9 // class java/lang/String
    9: ifeq 35
    12: aload_3
    13: checkcast #9 // class java/lang/String
    16: dup
    17: astore_2
    18: aload_3
    19: checkcast #9 // class java/lang/String
    22: if_acmpne 35
    25: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    28: aload_2
    29: invokevirtual #17 // Method java/lang/String.length:()I
    32: invokevirtual #21 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    35: return
    Object o = "test";
    if (o instanceof String s) {
    System.out.println(s.length());
    }
    無駄では？
    

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30. Byte code - cast
    public static void main(java.lang.String...);
    Code:
    0: ldc #7 // String test
    2: astore_1
    3: aload_1
    4: instanceof #9 // class java/lang/String
    7: ifeq 25
    10: aload_1
    11: checkcast #9 // class java/lang/String
    14: astore_2
    15: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    18: aload_2
    19: invokevirtual #17 // Method java/lang/String.length:()I
    22: invokevirtual #21 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    25: return
    Object o = "test";
    if (o instanceof String) {
    String s = (String) o;
    System.out.println(s.length());
    }
    

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31. Byte code(Java 15 ea 22)
    public static void main(java.lang.String...);
    Code:
    0: ldc #7 // String test
    2: astore_1
    3: aload_1
    4: astore_3
    5: aload_3
    6: instanceof #9 // class java/lang/String
    9: ifeq 27
    12: aload_3
    13: checkcast #9 // class java/lang/String
    16: astore_2
    17: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    20: aload_2
    21: invokevirtual #17 // Method java/lang/String.length:()I
    24: invokevirtual #21 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    27: return
    ここでは無駄だけどもっと複雑な式の場合には必要。きっとJITで省かれる
    Object o = "test";
    if (o instanceof String s) {
    System.out.println(s.length());
    }
    

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32. これからのバージョンでは
    • Pattern with switch
    • switchでパターンマッチを使う
    • Deconstruction
    • レコードの分解
    switch (obj) {
    case String s -> parseInt(s);
    case Integer i -> i;
    default -> 0;
    }
    switch (obj) {
    case Add(int l, int r) -> l + r; // record Add(int l, int r)
    case Sub(int l, int r) -> l - r; // record Sub(int l, int r)
    case Num(int i) -> i; // record Num(int i)
    default -> throw new UnsupportedOparation();
    }
    

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33. ライブラリ
    • Helpful NullPointerException
    • JFR event streaming
    • Foreign Memory Access(Incubator)
    

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34. ライブラリ
    • Helpful NullPointerException
    • JFR event streaming
    • Foreign Memory Access(Incubator)
    

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35. Helpful NullPointerException
    • JavaプログラマはNPEが大好きだけどメッセージが不親切
    • Java 14ではNPEのメッセージが親切になる
    String s = null;
    println(s.length());
    Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at Sample.main(mysample.java:4)
    String s = null;
    println(s.length());
    Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:
    Cannot invoke "String.length()" because "Sample.s" is null
    at Sample.main(mysample.java:4)
    

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36. これでもっとNPEが大好きに！
    

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37. Helpful NullPointerException
    • `-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages`が必要
    • 将来のバージョンではデフォルトに
    • JShellの場合
    • `-R-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages`をつける
    

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38. ライブラリ
    • Helpful NullPointerException
    • JFR event streaming
    • Foreign Memory Access(Incubator)
    

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39. JFRとは?
    • JFR(JDK Flight Recorder) はOpenJDK 11でオープンソースと
    して導入
    • それまではOracle JDKの商用機能だった
    • 名前もJava Flight Recorder
    • 飛行機のフライトレコーダのようにJVMの実行時の状況を確認
    する
    • データはファイルにダンプされる
    • 同じくオープンソース化されたJMCで
    データを見る
    • (JDK Mission Control)
    

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40. JFR Event Streaming
    • イベントとして処理できるようになったので監視に使いやすく
    なった
    

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41. ライブラリ
    • Helpful NullPointerException
    • JFR event streaming
    • Foreign Memory Access(Incubator)
    

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42. Foreign Memory Access API
    • Javaヒープ外のメモリを扱う
    • 大きいメモリ
    • GCの影響を排除する
    • これまでのオフヒープメモリの利用方法
    • Unsafe
    • 安全ではない
    • 解放済みメモリにアクセスするとJVMがクラッシュする
    • nioのDirect ByteBuffer
    • intでインデックスアクセスするので2GBまで
    • メモリの解放はGC依存
    • JNI
    • めんどい
    • Cヘッダーが必要
    • 遅い
    

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43. @PreviewFeature
    • Java 13まで
    • preview機能用のAPIは単に@Deprecated
    • ‘—enable-feature’なしで使えていた
    • Java 14から
    • @PreviewFeatureアノテーションが導入された
    • preview機能関連のAPIを使うには‘—enable-feature’が必要
    • String#formatted
    

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44. ツール
    • Packaging Tool(Incubator)
    

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45. Packaging Tool
    • Javaランタイムを含んだアプリケーションパッケージ
    • ネイティブのパッケージングフォーマット
    • Windows
    • exe, msi
    • macOS
    • pkg, dmg
    • Linux
    • deb, rpm
    

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46. 手順
    • コンパイル
    • javac App.class
    • JARの作成
    • jar cf target/app.jar App.class
    • パッケージの作成
    • jpackage --name myapp --input target --main-jar app.jar --main-
    class App
    

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47. 結果
    • 45MBのインストーラ
    • 124MBのアプリサイズ
    • アンインストーラも作成される
    • メニューの登録
    • --win-menu
    

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48. もっとコンパクトにしたい場合
    • カスタムランタイム
    • 最低限のモジュールを含んだJavaランタイム
    • カスタムランタイムの作成
    • jlink --add-modules `jdeps --print-module-deps App.class` --output
    myrt
    • カスタムランタイムを使ったパッケージの作成
    • jpackage --name myapp_min --input target --main-jar app.jar --
    main-class App --runtime-image myrt
    • 結果
    • 28MBのインストーラ、78MBのアプリ
    

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49. もっと詳しく
    • 「Java 14」でぐぐる
    

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