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  • 是时候考虑升级 JDK 17 了

    Spring,作为 Java EE 的事实规范,在2022年11月16日发布了最新的 6.0.0 GA 版本。这个版本是框架后续新生代的初始版本,拥抱持续创新的 OpenJDK 和 Java 生态。新的版本以 Java 17+ 作为 baseline,并迁移至 Jakarta EE 9+(即,使用
    命名空间)。

    而在基础设施方面,6.0 首次引入了
    ,并为 Spring 应用程序上下文提供了相应的 AOT 处理支持。这为 Spring Boot 3 的 GraalVM 原生镜像提供了支持。原生镜像的启动速度非常快,并且能减少 Java 应用程序占用的内存。此外,新版本中支持
    ,虚拟线程是轻量级的线程,能显著减少写入、维护的开销,在并发应用中有较高的吞吐量。

    其中很重要的一点是,新的 Spring 6.0 只支持 Java 17+ 了,并且在 Spring 相关的博客中也建议大家升级 JDK 到 17。

    JDK LTS

    下表是
    官方提供的 JDK 支持计划:

    是时候考虑升级 JDK 17 了

    那为什么是 JDK 17 呢?首先,在 JDK 8 之后只有 JDK 11 和 17 是 LTS(长期维护)版本,而实际上 11 又被大家公认为是过渡版本,对于 JDK 17,Oracle 官宣会提供支持到 2029 年,这给了业界一个相当长的期许,终于可以考虑替换已经诞生 8 年且在2019年1月已经
    的 JDK 8 了。

    开发者关心的功能升级

    下面我们看一下 JDK 从 8 升级到 17 的过程中,有哪些另开发者心动的功能呢?

    接口私有方法(JDK9)

    Java 8 支持在接口中编写默认(
    )方法,而从 Java 9 开始,可以在接口中包含私有方法。私有接口方法不能是抽象的。私有方法只能在接口内部使用:

    本地变量类型推断(JDK10)

    在 Java 10 之前版本中,当我们定义局部变量时,需要在赋值的左侧提供显式类型,并在赋值的右边提供实现类型:

    在 Java 10 以后,可以用下面的方式:

    虽然我们写代码的时候方便了,但其实这是 JDK 提供的语法糖,在编译成 class 文件时,这些 var 还是会用实际的类型替换。

    HTTP Client(JDK11)

    包中的
    最初在 JDK 9 中提供,后来在 JDK 10 升级,在 JDK 11 终于稳定成为标准功能,同时支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2。下面是用
    发一个
    请求的例子:

    Switch 表达式(JDK14)

    Switch 表达式是指可以通过
    进行赋值,在 Java 12 和 13 中陆续提供了功能预览,而在 Java 14 中成为标准功能。看下面的示例:

    也可以通过箭头函数直接返回,但是这两种方式不能混用:

    文本块(JDK15)

    文本块功能最开始在 Java 13 和 14 中提供预览,最终在 Java 15 成型,有了这个功能,定义 HTML、SQL 语句或者 JSON,都会更加方便:

    instanceof 的模式匹配(JDK16)

    在 JDK 16 以前,我们用
    是这样的:

    那 JDK 16 之后呢,是这样的,是不是瞬间清爽了:

    Record(JDK16)

    Java 被人诟病的一个原因是需要编写太多的模板代码,在新建一个 POJO 时,我们需要提供 getters,setters。Lombok 通过 IDE 工具简化了这个过程,而 Java 16 引入的
    类型也同样减少了这种类型的样板代码。需要注意的是,
    都是
    的,且成员变量也都是
    的,但是可以支持实现接口,例如,

    。因此,简单的方法参数封装或者 DTO 都是 Record 适应的场景。

    Sealed Class(JDK17)

    我们都知道,带有
    修饰符的类是不能继承的,那如果有些情况,我们还是希望能扩展类的功能,但是限制只有某些类能继承呢?

    在 Java 15 和 16 中引入了 Sealed Class 的功能预览,在 Java 17 中作为标准功能提供。Sealed Class 只允许特定的类继承。

    使用 Sealed Class 还有几点注意事项:

    • 被许可的子类,必须在编译时能被父类访问到。

    • 被许可的子类,必须直接继承 Sealed 父类。

    • 被许可的子类,必须带有


      三个修饰符之一。

    • 被许可的子类必须在同一个 Java 模块中。

    小结

    JDK 版本的升级会引入新的编程语言功能,能进一步提高开发者编写程序的效率,以前需要好几行才能完成的功能,现在一行就搞定了。而新的概念和模块推出,也可以优化软件架构,减少对第三方库的依赖。

    性能提升

    JDK 17 不只是提供了开发者关心的一些编程语言功能,在与旧版本的 JDK 相比,性能也得到了很大的提升。与 JDk 8 和 JDK 11 这两个 LTS 相比,性能的提升主要得益于 JVM 中引入的新功能和改进,特别是 GC 方面的提升。

    JDK 17 目前支持的垃圾收集器有:

    1. Parallel GC – JDK 8 和早期 JDK 的默认收集器,关注
      吞吐量
      ,尝试在最小延迟的情况下尽快完成工作并提高吞吐量。

    2. Garbage First(G1)- JDK 9 开始使用的默认收集器,G1 关注
      总体平衡的性能
      ,会尝试在吞吐量和延迟和吞吐量之间做平衡。

    3. ZGC(JDK 15) 和 Shenandoah GC(JDK 12)- 这两个收集器关注
      延迟
      ,通过牺牲吞吐量达到低延迟。ZGC 的启用方式:

    4. Serial GC – 关注
      资源占用和启动时间
      。这个收集器更像是一个简化版的 Parallel GC,仅使用单线程进行处理。

    可以看到,不同的收集器关注的性能方面是不一样的,而决定使用哪个收集器,有时候也不是非常容易。首先我们需要搞清楚的是,我们的性能目标是什么?希望提高业务的吞吐量、减少业务的延迟还是减少资源的占用?当然,我们希望最好这几点能同时满足,但是 GC 是没有办法在每个方面都做到极致的,毕竟设计这些 GC 的时候,是目标场景做了一些权衡的。再看一下这三大需要提升的场景:

    • 吞吐量 – 减少 GC 对完成单位时间内业务会话量的影响。

    • 延迟 – 减少 GC 对单个业务会话的影响。

    • 资源占用 – 减少 GC 使用的额外资源。

    下面我们看看使用 16GB 堆内存和
    基准测试对前三个收集器的测试结果。

    吞吐量

    是时候考虑升级 JDK 17 了

    测试结果中,数值越高表示性能越好,可以看到,JDK 17 中,ZGC 的性能提升了 20%,Parallel GC 和 G1 也分别有超过 10% 的提升。

    延迟

    是时候考虑升级 JDK 17 了

    从延迟的角度看,性能提升更加显著。在缩短 GC 暂停时间所投入的工作有了回报。其中 G1 提升效果最佳,ZGC 也不错。但是由于我们的基准测试是测量应用程序的延迟,所以还有数据在这个图表是看不到的。ZGC 在暂停时间上表现非常优异,下面的图表展示暂停时间的提升(数值越小越好),我们可以看到 ZGC 的超预期性能:

    是时候考虑升级 JDK 17 了

    在这里,我们分析原始性能数字(每个柱子上的数字),因为图表按照数据尺度做了归一化,看上去有点奇怪。正如我们所看到的,JDK 17 中的 ZGC 的表现远低于其亚毫秒暂停时间的目标。G1 的目标是在延迟和吞吐量之间保持平衡,其暂停时间目标也低于其默认暂停时间目标 200ms。此图表最右边的柱子展示不同的收集器如何处理可伸缩性。ZGC 的设计是暂停时间不随堆大小而增大,我们清楚地看到,当堆扩展到 128 GB 时就是这种情况。从暂停时间的角度来看,G1 比 Parallel 更好地处理较大的堆,因为 G1 也具有保持暂停时间目标的逻辑。

    资源占用

    是时候考虑升级 JDK 17 了

    图中比较了三个不同收集器对本地内存的使用峰值。从结果看 Parallel 和 ZGC 都非常稳定,因此我们只能比较使用内存的绝对数值,而 G1 在这方面确实有所改进。

    小结

    无论使用哪种收集器,与旧版本相比,JDK 17 的整体性能都有很大的提升。在 JDK 8 中,默认使用 Parallel,但在 JDK 9 中改为了 G1。之后,G1 的改进速度就超过了 Parallel,但在有些情况下可能 Parallel 仍然是最好的选择。而 ZGC(JDK 15)的加入,为我们提供了第三种高性能 GC 的选择。

    结语

    开发环境方面,JDK 升级已经是大趋势,
    已经支持 Jarkata EE,
    也要求 JDK 11+。而最著名的开源框架 Spring 已经带头走在了更新 JDK 的康庄大道上,那么其他使用 Spring 的技术框架肯定会慢慢跟上。比如,
    也会在明年一季度的版本中适配 Spring 6 和 Boot 3;JHipster 更加激进,从 Spring RC 版本推出时,已经开始尝试适配。

    运行环境方面,JDK 17+ 带来的性能提升总体来说能达到约 20%,但是对于实际运行的生产系统,这点提升可能不足以吸引运维部门做升级,毕竟堆硬件也能提升性能。而升级 JDK 还有可能引入新的安全问题。

    因此,对开发人员来说,我们建议尽早切换至 JDK 17,尝试新的语言特性,提升自己的技能。尽管可能会面临新 JDK 中的安全问题,但是由于新版本正处在积极开发支持中,如果有问题也会很快解决。而对于企业来说,如果担心安全问题影响线上系统,可以缓一缓再使用。另外,如果考虑去 Oracle,则可以选择 OpenJDK,一些有实力的大企业也会使用 OpenJDK 构建自己的 JDK。

    随着技术的发展,越来越多的框架的新版本都会陆续支持新版的 JDK,企业肯定会慢慢的融入升级的大军之中。

    参考文章:

    1. 链接

    2. 链接

    3. 链接

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