Java: fill the gaps

Records: обзор Записи (records) появились как превью фича в java 14. В этом посте разберём, что такое записи, чем отличаются от классов и как их использовать. Записи определяют неизменяемый набор значений:

record Point(int x, int y) {}

Создаются так же, как и другие классы:

Point p = new Point(1,2);

В чём особенность? 🔸 Поля нельзя поменять: ни внутри методов, ни через рефлекшн 🔸 Нет приватных полей 🔸 Не участвуют в наследовании 🔸 Конструктор по умолчанию не пустой, а с заданными полями 🔸 Добавлены геттеры по умолчанию:

p.x()
p.y()

🔸 toString по умолчанию

Point[x=1, y=2]

🔸 equals и hashcode по умолчанию 🔸 Для сериализации не нужен serialVersionUID Запись - специальный класс для хранения данных. record Point компилируется в

public final class Point extends java/lang/Record

Все остальные функции класса сохраняются: ✅ Определять методы ✅ Реализовать интерфейсы ✅ Добавлять static поля и методы ✅ Ставить аннотации ✅ Использовать дженерики Ещё одна особенность records — конструктор. Конструктор по умолчанию содержит все поля и называется канонический конструктор:

public Point(int x, int y){
    this.x=x;
    this.y=y;
}

Он доступен по умолчанию, его можно не писать. Переопределяйте конструктор, если нужно добавить проверку аргументов:

public Point(int x, int y){
  if (x>100) throw new …
    this.x=x;
    this.y=y;
}

Для канонического конструктора есть краткая запись. Можно опустить присвоение переменных и оставить только нужные проверки:

public Point {
  if (x>100) throw new ...
}

Другие конструкторы должны вызывать канонический:

public Point(int x) {
  this(x,0);
}

Где использовать записи: 1️⃣ В многопоточных алгоритмах Неизменяемые значения не нужно синхронизировать. 2️⃣ Data Transfer Object (DTO) Для отправки данных пользователю или в другую систему.

record UserDTO(long id, String name) {
  public UserDTO(User user) {…}
}

3️⃣ Как промежуточные значения в Stream API Для упрощения сложного кода и большей читаемости. 4️⃣ Как составное возвращаемое значение Когда не хочется создавать отдельный класс ради одного метода:

record MinMax<T>(T min, T max) {} 

❗️Правильный ответ на вопрос перед постом: В записях поля неизменны, также записи не участвуют в наследовании и не содержат приватных полей.

Релизный цикл в java, часть 2 С 2017 года java выходит раз в полгода. В прошлом посте обсудили релизы, а в этом обсудим жизненный цикл нововведений. Фичи в java проходит две стадии: 1️⃣ Предварительная — по умолчанию не работает. Полностью готова, но открыта для обратной связи. Методы и реализация неокончательные. 2️⃣ Финальная — доступна по умолчанию. Терминология в JDK посложнее, названия стадий зависят от типа фичи: 🔸Новый синтаксис, класс: Preview / Standard 🔸JVM функционал: Experimental / Production 🔸Утилиты, новое API: Incubator / Standard В списке фич новой версии «предварительный» статус указывают в скобках:

360: Sealed Classes (Preview)
383: Foreign-Memory Access API (Second Incubator)
384: Records (Second Preview)

Чем ближе выход java, тем больше статей о новых фичах — records, text blocks, sealed classes и т. д. Многие разработчики грустят: — Скоро java 15 выйдет, а в проекте 8 версия. Технологии идут вперёд, а я трачу лучшие годы на легаси(( У всех крупных проектов такая ситуация. Ближайшая LTS версия java выйдет в сентябре 2021. Большинство фич, о которых пишут статьи, сейчас в превью стадии. Они не доступны по умолчанию и войдут в обиход большинства проектов не раньше конца 2021 года. Но можно попробовать уже сейчас: 1️⃣ Intellij IDEA File → Project Structure → Project → Project Language Level В списке выбрать версию с пометкой (Preview) 2️⃣ Maven В плагины, которые работают с кодом (maven-compiler-plugin, maven-surefire-plugin) добавить секцию

<configuration>
  <argLine>--enable-preview</argLine>
</configuration>

3️⃣ При компиляции через консоль добавить 2 аргумента javac --release 13 --enable-preview Обратная связь по превью фичам собирается в Java Bug Database.

Релизный цикл в java 15 сентября выйдет новая java — версия под номером 15. В этом посте разберёмся, каковы шансы увидеть её на вашем продакшене. Java — распространённый язык, и требования к каждому релизу высоки. Ожидается, что новая версия будет удобной и быстро работать на всех процессорах. Разработка и тестирование занимают время, поэтому раньше java выходила раз в 3-5 лет. Между версиями выходили апдейты – исправления ошибок и безопасности. Долгие релизы замедляют развитие. В 2017 году производители JVM перешли на короткие циклы: теперь новая версия выходит раз в полгода. Новые фичи быстрее попадают к пользователям, и можно быстро получить обратную связь. ❓В чём проблема? В больших проектах десятки микросервисов, сотни и тысячи серверов. Переводить инфраструктуру на новые версии каждые полгода — так себе задача. При этом важно получать обновления, чтобы не было пробелов в безопасности. В таких случаях подойдёт java с пометкой LTS (Long Time Support). Последняя LTS— java 11. Следующая — java 17, выйдет в сентябре 2021 года. ❓Чем LTS версия отличается от обычной? Каждая версия java— проект с отдельной кодовой базой. Если в коде JVM найдена ошибка, то в идеале она исправляется во всех версиях, и апдейт уходит всем пользователям. Чем больше версий поддерживается, тем больше времени занимает исправление ошибки, тестирование и подготовка апдейта. В случае пробелов с безопасностью время терять нельзя. Поэтому обновление готовится только для последней версии (java 14) и для LTS версии (java 11). Таким образом, java LTS получает апдейты в течение нескольких лет, остальные версии — в течение полугода. На продакшене должна быть безопасная версия с наименьшим количеством ошибок. Поэтому доступны три варианта: 🔸Обновлять инфраструктуру каждые полгода 🔸Оставаться на LTS и обновляться раз в 3 года 🔸Платить за поддержку другой версии Выбор зависит от размеров проекта и сложности обновления. Ответ на вопрос перед постом В больших системах тяжело менять версию каждые полгода, но важно получать все обновления. Поэтому подходящий вариант — придерживаться последней LTS версии - java 11.

Intellij IDEA: редактирование кода Несколько простых приёмов для быстрой работы. Легендарные комбинации Ctrl + C Ctrl + V Ctrl + X работают со всей строкой, на которой стоит курсор, не нужно ничего выделять. Удалить всю строку:

Ctrl + Y

Дублировать строку:

Ctrl + D 

Чтобы выделить часть кода:

Ctrl + W

При каждом нажатии W захватывается всё большая область. Чтобы переместить выделенный код: Ctrl + Shift + ⬆️ Ctrl + Shift + ⬇️

​Аккаунт ищётся по id в кэше и в базе данных. В кэше нужный объект есть. Что напечатается в консоли?

Ребята, я выставила неверный правильный ответ, поэтому перезалью вопрос

Optional: полезные методы В прошлом посте мы рассмотрели основные ошибки применения Optional. Сегодня рассмотрим 6 приёмов, чтобы сделать код короче и выразительнее Обычно с Optional работают так: 🔸Проверить наличие через isPresent() 🔸Вытащить значение через get() 🔸Обработать результат Это ок, но встроенные методы Optional позволяют обойтись без связки isPresent + get. 1️⃣ Значение по умолчанию: orElse / orElseGet ❌Вместо сложной конструкции

if (opt.isPresent()) {
   return opt.get();
} else return "default";

используйте метод orElse:

✅ return opt.orElse("default");

❗️ Используйте orElse только с константами или простыми операциями, потому что выражение в orElse вычисляется всегда: ❌ getFromCache(id) .orElse(getFromDB(id) getFromDB выполнится, даже если getFromCache вернёт результат. Для тяжёлых операций используйте метод orElseGet: ✅ getFromCache(id) .orElseGet(()→getFromDB(id)) Здесь getFromDB выполнится, только если результат getFromCache пустой. 2️⃣ Бросить эксепшн, если результата нет: orElseThrow

return opt.orElseThrow(NotFoundException::new)

В Java 10 появился метод без параметров:

opt.orElseThrow()

Если в opt нет значения, код выбросит NoSuchElementException. 3️⃣ Проверка условия: filter Вместо isPresent + get + проверка условия используйте метод filter:

value.filter(v→v.length()<4)
     .ifPresent(…)

4️⃣ Преобразования: map / flatMap Для манипуляций значением Optional используйте метод map:

opt.map(Account::getAddress)
   .map(String::toUpperCase)
   .orElse("default");

flatMap используется, если метод отображения возвращает Optional

Optional<String>getAddress(){…}

opt.flatMap(Account::getAddress)

5️⃣ Методы для Stream API (Java 9) Когда в стриме один метод возвращает Optional, его часто обрабатывают так: ❌.filter(Optional::isPresent) .map(Optional::get) Метод flatMap пригодится и здесь. Все пустые значения отфильтруются: ✅ .flatMap(Optional::stream) 6️⃣ Сравнение Optional Обычно делают так:

op1.get().equals(op2.get())

❌ Если хотя бы один Optional пустой, будет NullPointerException Сравнивайте Optional напрямую: ✅ op1.equals(op2) Ответ на задачу перед постом Независимо от успеха getFromCache, метод orElse выполнится в любом случае, поэтому ответ

CACHE DB 15

Чтобы не выполнять лишний код, используйте метод orElseGet

​Аккаунт ищётся по id в кэше и в базе данных. В кэше нужный объект есть. Что напечатается в консоли?

5 ошибок при использовании Optional Optional — удобный инструмент, который появился в java 8. В документации его цель явно обозначена — возвращаемое значение из метода, когда результата может не быть. Например, функция поиска может найти нужный элемент, а может и не найти. В этой ситуации отлично подойдёт Optional:

Optional<String> search()

Самые частые ошибки при использовании: 1️⃣ Входные параметры Optional в методах и конструкторах Класс становится неудобным, приходится добавлять лишние обёртки и подгонять параметры. ❌ void init(Optional<String> value) {…} Проверяйте параметры на null в начале метода: ✅ void init (String value) { if (value == null) … } 2️⃣ Усложнение кода С появлением Stream API усилился тренд на Fluent API: это когда действия соединяются в одну цепочку. Не создавайте Optional только ради этого, пишите простой код.

❌return Optional.ofNullable(value).orElse("default");

✅return value==null ? "default":value;

3️⃣ Отложенная обработка Optional Идеально, если обработка происходит сразу после возвращения из метода:

Optional<String> valueOpt = …
String value = valueOpt.orElse("default");

4️⃣ Optional с коллекциями Возвращайте пустой список, если элементов нет: ❌ public Optional<List<Integer>> search(…) ✅ public List<Integer> search(…) 5️⃣ Работа с примитивами Для примитивов int, long и double используйте специальные Optional классы: ✅ OptionalInt ✅ OptionalDouble ✅ OptionalLong Нет затрат на создание объекта, а код становится чуть короче и понятнее. Методов меньше, чем в Optional, но при интенсивной работе с примитивами возможен прирост производительности. Ответ на вопрос перед постом ❌ List<Student> search(Optional<String> city) ❌ void init(Optional<String> conf) Входные параметры лучше проверять внутри метода ❌ Optional<List<Student>> all() Лучше вернуть пустой список, если элементов нет

Java 15: sealed classes В сентябре выйдет Java 15 с новой фичей: sealed classes. Sealed классы и интерфейсы явно определяют список наследников:

public sealed class Shape
   permits Circle, Rectangle

Классы, которых нет в блоке permits, не могут наследоваться от sealed класса. Проверка идёт во время компиляции или в IDE. В Intellij IDEA уже в июле добавили поддержку sealed типов. Плюс в java.lang.Class добавилось два метода:

🔸ClassDesc[] getPermittedSubclasses()
🔸boolean isSealed()

❓Зачем? Глобальная цель - поддержка pattern matching. Чтобы вместо

if (s instanceof Circle) {…}
else if (s instanceof Rectangle) {…}

использовать switch:

switch (s) {
  case Circle c    -> …
  case Rectangle r -> …

❓Где пригодятся sealed классы? При реализации паттерна State. Раньше конечный набор состояний выражался только через enum:

enum State {NEW, VERIFIED;}

❌ Все элементы и методы хранятся вместе. Если методов много, то размер файла растёт, и читаемость снижается. ❌ Значения в конструкторе жёстко задаются на этапе компиляции.

enum State {
    NEW(12);
    int rating;
    State(int rating) {…}
}

Теперь с помощью sealed класса: ✅ Каждое состояние в отдельном файле. ✅ Экземпляры создаются во время работы программы. Конструктор принимает параметры, а не константы.

​Паттерны GoF: инструкция по изучению В 1994 вышла книжка Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Авторов часто называют Gang of Four — Банда четырёх, а описанные в книге приёмы - паттернами GoF. ❓Зачем? Паттерны активно используются на практике, а ещё помогут: 🔸Общаться с коллегами на одном языке и быстро обсуждать идеи. 🔸Проходить собеседования на джуниор и мидл позиции. ❓Что читать? ❌ Книга "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software" Та самая книга. 1994 год, 440 страниц, примеры на С++. В 2020 году вышло обновлённое издание, но стиль изложения не изменился, читать тяжело. ❌ Википедия Текст и диаграммы скопированы из книги Design patterns. 😐 Книга "Head First: Паттерны проектирования" Простые описания, много картинок и примеров, но очень растянуто — 650 страниц. ✅ Каталог паттернов Читать приятно, много схем и картинок. Всё по полочкам: какая проблема решается, преимущества и недостатки паттерна, сравнение паттернов между собой. Есть примеры на java. Ресурс не идеален, но это лучшее по теме паттернов в интернете. ❓Какие сложности могут быть? 1️⃣ Формализм Паттерны сами по себе простые. Некоторые из них вы использовали, не осознавая этого. Но определения паттернов максимально формальные. Все ресурсы описывают цель паттерна Мост так: «Отделить абстракцию от реализации так, чтобы то и другое можно было изменять независимо» Поэтому ориентируйтесь на примеры и картинки. 2️⃣ Непонятна разница между паттернами Исходные задачи могут быть разными, а реализация в коде одна и та же. Это нормально, и часто встречается в структурных паттернах. 3️⃣ Мало реальных примеров Для объяснения часто берут вымышленные примеры, хотя к каждому паттерну можно подобрать пример из JDK или Spring. 4️⃣ Не все одинаково полезны Одни используются чаще, чем другие. Некоторые паттерны никогда не придётся писать самостоятельно: ▪️Итератор есть в каждой коллекции. ▪️Команда передаётся в лямбда выражениях. ▪️Синглтон легко создать через аннотацию Component в Spring. Каждый паттерн - готовое решение конкретной проблемы. На практике всё может быть интереснее как по задачам, так и по реализации. Например, паттерн Builder может помочь при разработке многопоточных программ, а паттерн Proxy можно реализовать через AOP.

​Intellij IDEA: Memory view ❓Как в IDEA посмотреть количество объектов в памяти? По умолчанию подсчёт объектов при дебаге выключен, потому что это тяжелая операция и сильно тормозит процесс отладки. Чтобы включить: 1️⃣ В окне Debug найдите вкладку Memory View. 2️⃣ Нажмите на шестерёнку в Memory View и выберите ✅ Update Loaded Classes On Debugger Stop Картинка с инструкцией внизу⬇️ Что показывает: 🔸Count - количество экземпляров 🔸Diff - изменения с прошлого шага При каждой остановке информация о количестве объектов обновляется. Так можно наглядно посмотреть на работу String pool. Помните, был вопрос: Сколько строк создаётся в конструкции:

String s = new String("Java");

Откроем Memory View. После выполнения строки напротив класса java.lang.String увидим Diff +2. Поменяем код на

String java = "Java";
String s = new String("Java");

Запустим снова. "Java" в первой строке отправилась в String pool. Теперь после выполнения второй строки напротив java.lang.String будет Diff +1.

Как JVM работает со строками, часть 2 Ссылка на часть 1. Сегодня рассмотрим ещё 2 простых, но эффективных приёма JVM по оптимизации строк. Оба связаны со внутренним устройством String: byte[] value — текст byte coder — тип кодировки

int hash

1️⃣ String Deduplication (Java 8) При использовании оператора new в памяти создаётся новый объект:

String str = new String("12");

Отдельный JVM поток ищет в памяти экземпляры String и записывает их текст в хэш-таблицу:

hash → byte[]

Если поток находит дубликат, то заменяет ссылку в повторяющейся строке на ссылку из хэш-таблицы:

str.value = hashtable.value

На текст дубликата больше нет ссылок, поэтому он удалится сборщиком мусора. Так можно сэкономить 5-30% памяти. Опция String Deduplication работает только со сборщиком G1, и по умолчанию отключена. ❓Почему заменяется только текст, а не вся строка? Ссылки на строчку могут быть в десятках мест. Текст — внутреннее поле, его заменить гораздо проще ❓Почему совместим только с G1? Нашла только один комментарий по теме: G1 – единственный сборщик мусора, в котором есть pinned regions. Это области, в которых не происходит дефрагментация. Но почему нельзя разместить хэш-таблицу в другом месте — непонятно😕 ❓Почему опция по умолчанию не работает? Deduplication хорошо экономит память, когда в программе через оператор new создаётся много похожих строк-долгожителей. Тогда экономится больше памяти, чем затраты на копирование в хэш-таблицу. По статистике OpenJDK таких случаев мало, поэтому StringDeduplication по умолчанию отключен. Для активации добавьте при запуске VM флажок:

-XX:+UseStringDeduplication

Чтобы посмотреть, сколько памяти сэкономил Deduplication, можно вывести статистику Xlog:

-Xlog:stringdedup*=debug

2️⃣ Оптимизация хэш-кода (Java 13) Хэшкод строки играет важную роль в хэш-таблицах String pool, Deduplication и других процессах JVM. Внутри класса String хэш хранится как примитив:

int hash

Вычисляется и сохраняется при первом вызове hashcode():

if (hash == 0) {
    hash = ...
}

⛔️Минус такого решения: Если хэш равен 0, то он пересчитывается каждый раз. Шанс этого очень низкий, но в Java 13 в String добавился флаг для нулевого хэша:

boolean hashIsZero

Проверка того, что хэш-код ещё не посчитан, стала такой:

if (h == 0 && !hashIsZero)

Теперь хэш-код всегда считается один раз. Итого: оптимизацией строк идёт по всем фронтам: 1️⃣ Структура данных (Java 9: Compact Strings) 2️⃣ Кэширование (String pool) 3️⃣ Оптимизация частных случаев (Java 8: String Deduplication) 4️⃣ Микрооптимизации (Java 13: флажок hashIsZero)

А вот и второй вопрос, он должен был быть перед постом🤫 Сколько экземпляров String создаётся в этой строке кода: