Les futurs fonctionnalités après java 20

Date de publication : May 9, 2023
Dernière mise-à-jour : May 10, 2023

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Java Next - From Amber to Loom, from Panama to Valhalla

Inpiré de la présentation de Nicolai PARLOG - Site

Il existe quatre projets pour résoudre les problèmes de java et pour le faire évoluer :

Amber
Loom
Panama
Valhalla

Nous allons les passer en revue un par un. Suivant le degré de maturité, on peut s’ amuser à parier quand est-ce qu’une fonctionnalité d’un des projets sera intégrée dans la JDK.

Amber

Le but d’Amber est d’explorer et d’intégrer des fonctionnalités qui pourrait améliorer la lisibilité et la productivité dans java. Le projet est maintenu par Brian Goetz (architecte oracle et auteur de java concurrency).

Amber est connu pour les fonctionnalités suivantes :

le mot clef var
les record
le switch case
…

Pour plus d’information, vous pouvez consulter leur site.

String Template

La JEP 430 permet d’intéger les string ou les bloques de texte avec des expressions embarqués et des processeurs. Qu’est ce que cela veut dire dans la pratique ?

Probème

La concaténation de string avec la dernière version du jdk (20):

Concaténation est difficile à lire

String addition = x + " plus " + y + " equals " + (x + y);
System.out.println(addition);

#> 2 plus 3 equals 5

Concaténation via StringBuilder est très verbeux

 addition = new StringBuilder()
   .append(x)
   .append(" plus ")
   .append(y)
   .append(" equals ")
   .append(x + y)
   .toString();
System.out.println(addition);

#> 2 plus 3 equals 5

Le formatter de string n’est pas très lisible

addition = String.format("%2$d plus %1$d equals %3$d", x, y, x + y);
System.out.println(addition); 

// ou
addition = "%2$d plus %1$d equals %3$d".formatted(x, y, x + y);
System.out.println(addition);

#> 2 plus 3 equals 5

Le message formatter est boiler plate

// Via le message formatter
MessageFormat mf = new MessageFormat("{0} plus {1} equals {2}");
addition = mf.format(new Integer[] {x, y, x + y});
System.out.println(addition);

Solution

La première solution étudiée est l’interpolation qui est populaire dans beaucoup d’autre langage.

// Interpolation
// Python         f"{x} plus {y} equals {x + y}"
// Scala          s"$x plus $y equals ${x + y}"

Cependant, cette solution n’est pas retenu car elle permet des attaques de type SQLInjection, XML code injection… Il faut faire mieux. Pourquoi pas typer le contenu du texte avec l’injection de paramètre.

var property = "Hello World";
var stringTemplate = STR. """
        Mon message \{property}
    """;

var filtre= "user"";
var stringTemplate = SQL. """
        SELECT u.name, u.groups
        FROM user u 
        WHERE u.groups = \{filtre}
    """;
----

Le typage nous permet de gérer les caractères spéciaux et d'échappements _(escape)_. Mais pour une expression SQL, il serait mieux de retourner
un `Statement` comme ci-dessous : 

```java
Statement statement = SQL. """
         SELECT u.name, u.groups
         FROM user u
         WHERE u.groups = \{filtre}
     """;
----

*Template expression* est composée de :

* un template : le texte
* un processeur : SQL, FMT, STR...

`FMT` et `STR` sont des processeurs fournis par le jdk. Cependant, il est possible de définir ces propres processeurs.
Ci-dessous, l'interface qui ouvre l'accès à des processeurs utilisateurs.

```java
package java.lang;
public interface StringTemplate {
    @FunctionalInterface
    public interface Processor<R, E extends Throwable> {
        R process(StringTemplate st) throws E;
    }
}

Ci-dessous, deux exemples de processeur qu’il sera possible de créer :

Un processeur simple interpolation
Un processeur JSON

StringTemplate.Processor<String, RuntimeException> INTER =
    StringTemplate.Processor.of(StringTemplate::interpolate);

String s = INTER."\{x} plus \{y} equals \{x + y}";

class JSONException extends Exception {}

StringTemplate.Processor<JSONObject, JSONException> JSON_VALIDATE =
    (StringTemplate st) -> {
        String stripped = st.interpolate().strip();
        if (!stripped.startsWith("{") || !stripped.endsWith("}")) {
            throw new JSONException("Missing brace");
        }
        return new JSONObject(stripped);
    };

String name    = "Joan Smith";
String phone   = "555-123-4567";
String address = "1 Maple Drive, Anytown";

try {
    JSONObject doc = JSON_VALIDATE."""
        {
            "name":    "\{name}",
            "phone":   "\{phone}",
            "address": "\{address}"
        };
        """;
} catch (JSONException off_at_me) {
    throw off_at_me;
}

Simplification du main

Le but est qu’un débutant n’a pas à savoir tout ce qui compose la méthode main.

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

class HelloWorld { 
    void main() { 
        System.out.println("Hello World");
    }
}

Plus d’information sur Paving the on-ramp.

Super This is relaxed

Le but est d’enlever la retriction d’appeler en premier super() et this().

Panama

Panama permet l’interconnection entre la JVM et le monde native de votre OS.

Panoma travaille sur deux modules :

Vector API
Fonction et mémoire externe API

Vector API

Le but est d’optimiser les opérations arithmétiques sur les vecteurs avec les instructions et les registres processeurs. Du travail est déjà fait par la jvm, cependant, il est très simple de perdre une optimization et la rendre explicite permet de la garder.

Fonction et mémoire externe API

Le but est de fournir une alternative plus facile, plus performante et plus sécurisé que JNI et sun.misc.Unsafe.

Il sera possible de mettre en mémoire hors de la heap, ce qui est critique pour les applications qui repose sur Lucene, TensorFlow, Netty et Ignite.

Ci-dessous, un exemple complet tiré de la jep-242 - API :

// 1. Find foreign function on the C library path
Linker linker = Linker.nativeLinker();
SymbolLookup stdlib = linker.defaultLookup();
MethodHandle radixSort = linker.downcallHandle(
                             stdlib.lookup("radixsort"), ...);
// 2. Allocate on-heap memory to store four strings
String[] javaStrings   = { "mouse", "cat", "dog", "car" };
// 3. Allocate off-heap memory to store four pointers
SegmentAllocator allocator = SegmentAllocator.implicitAllocator();
MemorySegment offHeap  = allocator.allocateArray(ValueLayout.ADDRESS, javaStrings.length);
// 4. Copy the strings from on-heap to off-heap
for (int i = 0; i < javaStrings.length; i++) {
    // Allocate a string off-heap, then store a pointer to it
    MemorySegment cString = allocator.allocateUtf8String(javaStrings[i]);
    offHeap.setAtIndex(ValueLayout.ADDRESS, i, cString);
}
// 5. Sort the off-heap data by calling the foreign function
radixSort.invoke(offHeap, javaStrings.length, MemoryAddress.NULL, '\0');
// 6. Copy the (reordered) strings from off-heap to on-heap
for (int i = 0; i < javaStrings.length; i++) {
    MemoryAddress cStringPtr = offHeap.getAtIndex(ValueLayout.ADDRESS, i);
    javaStrings[i] = cStringPtr.getUtf8String(0);
}
assert Arrays.equals(javaStrings, new String[] {"car", "cat", "dog", "mouse"});  // true

Valhalla

Valhalla est un projet qui veut permettre de déclarer des structures primitives (values) et des classes (identities). Les problèmes sont avec les identités :

plus de mémoire pour le headers
la mutabilité
les locks à gérer

Est-ce nécessaires que tout soit identité ? Non, les values classes pourraient permettre :

de garantir l’immutabilité
plus d’optimization

value record Name(String first, String last) {
    public String full() {
        return "%s %s".formatted(first, last);
    }
}

identity record Node(String label, Node next) {
    public String list() {
        return label + (next == null) ? "" : ", " + next.list();
    }
}

Loom

Loom peut actuellement être résumer en deux parties :

Virtual Thread permet de décorréler les threads systèmes des threads java. Attention, les virtuals threads ne vont pas remplacer les java.lang.Thread.
La concurrence structurée (Structured concurrency) est une approche pour la programmation multithread qui préserve la lisibilité, maintenir et l’observalibité du code.

Voir la section suivante pour plus de détails sur les threads ou il est possible de consulter leur wiki.

Bonus

Les actualités des version de java et de la sécurité
Les articles states of
which jdk