重磅:JDK11正式发布!史上最全特性完整解读!

原文出处: 阿飞的博客

千呼万唤,JDK11 于 2018-09-25 正式发布!你是不是和笔者一样还在使用JDK8 呢?甚至有些开发者还在使用 JDK7!没关系,让我们先一睹 JDK11 的风采。

JDK11发布计划

  • 2018/06/28        Rampdown Phase One (fork from main line)
  • 2018/07/19        All Tests Run
  • 2018/07/26        Rampdown Phase Two
  • 2018/08/16        Initial Release Candidate
  • 2018/08/30        Final Release Candidate
  • 2018/09/25        General Availability

说明:GA即General Availability,也就是官方推荐可以广泛使用的版本。

JDK11特性一览

  • 181: Nest-Based Access Control
  • 309: Dynamic Class-File Constants
  • 315: Improve Aarch64 Intrinsics
  • 318: Epsilon: A No-Op Garbage Collector
  • 320: Remove the Java EE and CORBA Modules
  • 321: HTTP Client (Standard)
  • 323: Local-Variable Syntax for Lambda Parameters
  • 324: Key Agreement with Curve25519 and Curve448
  • 327: Unicode 10
  • 328: Flight Recorder
  • 329: ChaCha20 and Poly1305 Cryptographic Algorithms
  • 330: Launch Single-File Source-Code Programs
  • 331: Low-Overhead Heap Profiling
  • 332: Transport Layer Security (TLS) 1.3
  • 333: ZGC: A Scalable Low-Latency Garbage Collector
       (Experimental)
  • 335: Deprecate the Nashorn JavaScript Engine
  • 336: Deprecate the Pack200 Tools and API

特性详解

接下来对每个特性进行详细解读。

JEP 318: Epsilon: A No-Op Garbage Collector

JDK 上对这个特性的描述是:开发一个处理内存分配但不实现任何实际内存回收机制的 GC,一旦可用堆内存用完,JVM 就会退出。

如果有 System.gc() 的调用,实际上什么也不会发生(这种场景下和 -XX:+DisableExplicitGC 效果一样),因为没有内存回收,这个实现可能会警告用户尝试强制 GC 是徒劳。

用法非常简单:-XX:+UseEpsilonGC


动机

提供完全被动的 GC 实现,具有有限的分配限制和尽可能低的延迟开销,但代价是内存占用和内存吞吐量。

众所周知,Java 实现可广泛选择高度可配置的 GC 实现。 各种可用的收集器最终满足不同的需求,即使它们的可配置性使它们的功能相交。 有时更容易维护单独的实现,而不是在现有 GC 实现上堆积另一个配置选项。

它的主要用途如下:

  • 性能测试(它可以帮助过滤掉GC引起的性能假象);
  • 内存压力测试(例如,知道测试用例应该分配不超过 1 GB 的内存,我们可以使用 -Xmx1g 配置 -XX:+UseEpsilonGC ,如果违反了该约束,则会 heap dump 并崩溃);
  • 非常短的 JOB 任务(对于这种任务,接受 GC 清理堆那都是浪费空间);
  • VM接口测试;
  • Last-drop 延迟&吞吐改进;

JEP 320: Remove the Java EE and CORBA Modules

Java EE 和 CORBA 两个模块在 JDK9 中已经标记”deprecated“,在JDK11 中正式移除。JDK 中 deprecated 的意思是在不建议使用,在未来的 release 版本会被删除。


动机

JavaEE 由 4 部分组成:

  • JAX-WS (Java API for XML-Based Web Services),
  • JAXB (Java Architecture for XML Binding)
  • JAF (the JavaBeans Activation Framework)
  • Common Annotations.

但是这个特性和 JavaSE 关系不大。并且 JavaEE 被维护在 Github(https://github.com/javaee)中,版本同步造成维护困难。最后,JavaEE 可以单独引用,maven 中心仓库也提供了 JavaEE(http://mvnrepository.com/artifact/javax/javaee-api/8.0),所以没必要把 JavaEE 包含到 JavaSE 中。

至于 CORBA ,使用 Java 中的 CORBA 开发程序没有太大的兴趣。因此,在JavaEE 就把 CORBA 标记为 “Proposed Optional” ,这就表明将来可能会放弃对这些技术的必要支持。

JEP 321: HTTP Client (Standard)

将 JDK9 引进并孵化的 HTTP 客户端 API 作为标准,即 HTTP/2 Client。它定义了一个全新的实现了 HTTP/2 和 WebSocket 的 HTTP 客户端 API,并且可以取代 HttpURLConnection。


动机

已经存在的 HttpURLConnection 有如下问题:

  • 在设计时考虑了多种协议,但是现在几乎所有协议现已不存在。
  • API 早于 HTTP/1.1 并且太抽象;
  • 使用很不友好;
  • 只能以阻塞模式工作;
  • 非常难维护;

JEP 323: Local-Variable Syntax for Lambda Parameters

在声明隐式类型的lambda表达式的形参时允许使用var。


动机

lamdba 表达式可能是隐式类型的,它形参的所有类型全部靠推到出来的。隐式类型 lambda 表达式如下:

(x, y) -> x.process(y)

Java SE 10让隐式类型变量可用于本地变量:

var foo = new Foo();
for (var foo : foos) { ... }
try (var foo = ...) { ... } catch ...

为了和本地变量保持一致,我们希望允许 var 作为隐式类型 lambda 表达式的形参:

(var x, var y) -> x.process(y)

统一格式的一个好处就是 modifiers 和 notably 注解能被加在本地变量和 lambda 表达式的形参上,并且不会丢失简洁性:

@Nonnull var x = new Foo();
(@Nonnull var x, @Nullable var y) -> x.process(y)

JEP 324: Key Agreement with Curve25519 and Curve448

用 RFC 7748 中描述到的 Curve25519 和 Curve448 实现秘钥协议。 RFC 7748 定义的秘钥协商方案更高效,更安全。这个 JEP 的主要目标就是为这个标准定义 API 和实现。


动机

密码学要求使用 Curve25519 和 Curve448 是因为它们的安全性和性能。JDK 会增加两个新的接口 XECPublicKey 和 XECPrivateKey,示例代码如下:

KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("XDH");
NamedParameterSpec paramSpec = new NamedParameterSpec("X25519");
kpg.initialize(paramSpec); // equivalent to kpg.initialize(255)
// alternatively: kpg = KeyPairGenerator.getInstance("X25519")
KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();

KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance("XDH");
BigInteger u = ...
XECPublicKeySpec pubSpec = new XECPublicKeySpec(paramSpec, u);
PublicKey pubKey = kf.generatePublic(pubSpec);

KeyAgreement ka = KeyAgreement.getInstance("XDH");
ka.init(kp.getPrivate());
ka.doPhase(pubKey, true);
byte[] secret = ka.generateSecret();

JEP 327: Unicode 10

更新平台 API 支持 Unicode 10.0版本(Unicode 10.0 概述:Unicode 10.0 增加了 8518 个字符, 总计达到了 136,690 个字符. 并且增加了 4 个脚本, 总结 139 个脚本, 同时还有 56 个新的 emoji 表情符号。参考:http://unicode.org/versions/Unicode10.0.0/)。


动机

Unicode 是一个不断进化的工业标准,因此必须不断保持 Java 和 Unicode 最新版本同步。

JEP 328: Flight Recorder

提供一个低开销的,为了排错Java应用问题,以及JVM问题的数据收集框架,希望达到的目标如下:

  • 提供用于生产和消费数据作为事件的API;
  • 提供缓存机制和二进制数据格式;
  • 允许事件配置和事件过滤;
  • 提供OS,JVM和JDK库的事件;

动机

排错,监控,性能分析是整个开发生命周期必不可少的一部分,但是某些问题只会在大量真实数据压力下才会发生在生产环境。

Flight Recorder记录源自应用程序,JVM和OS的事件。 事件存储在一个文件中,该文件可以附加到错误报告中并由支持工程师进行检查,允许事后分析导致问题的时期内的问题。工具可以使用API从记录文件中提取信息。

多说一句:Flight Recorder的名字来源有点像来自于飞机的黑盒子,一种用来记录飞机飞行情况的的仪器。而Flight Recorder就是记录Java程序运行情况的工具。

JEP 329: ChaCha20 and Poly1305 Cryptographic Algorithms

实现RFC 7539中指定的 ChaCha20 和 ChaCha20-Poly1305 两种加密算法。


动机

唯一一个其他广泛采用的RC4长期以来一直被认为是不安全的,业界一致认为当下ChaCha20-Poly1305是安全的。

JEP 330: Launch Single-File Source-Code Programs

增强Java启动器支持运行单个Java源代码文件的程序。


动机

单文件程序是指整个程序只有一个源码文件,通常是早期学习Java阶段,或者写一个小型工具类。以HelloWorld.java为例,运行它之前需要先编译。我们希望Java启动器能直接运行这个源码级的程序:

java HelloWorld.java

等价于:

javac -d <memory> HelloWorld.java
java -cp <memory> helloWorld</code> <code class="">java Factorial.java 3 4 5

等价于:

javac -d <memory> Factorial.java
java -cp <memory> Factorial 3 4 5

到JDK10为止,Java启动器能以三种方式运行:

  1. 启动一个class文件;
  2. 启动一个JAR中的main方法类;
  3. 启动一个模块中的main方法类;

JDK11再加一个,即第四种方式:启动一个源文件申明的类。

JEP 331: Low-Overhead Heap Profiling

提供一种低开销的Java堆分配采样方法,得到堆分配的Java对象信息,可通过JVMTI访问。希望达到的目标如下:

  • 足够低的开销,可以默认且一直开启;
  • 能通过定义好的程序接口访问;
  • 能采样所有分配;
  • 能给出生存和死亡的Java对象信息;

动机

对用户来说,了解它们堆里的内存是很重要的需求。目前有一些已经开发的工具,允许用户窥探它们的堆,比如:Java Flight Recorder, jmap, YourKit, 以及VisualVM tools.。但是这工具都有一个很大的缺点:无法得到对象的分配位置。headp dump以及heap histo都没有这个信息,但是这个信息对于调试内存问题至关重要。因为它能告诉开发者,他们的代码发生(尤其是坏的)分配的确切位置。

JEP 332: Transport Layer Security (TLS) 1.3

实现TLS协议1.3版本。(TLS允许客户端和服务端通过互联网以一种防止窃听,篡改以及消息伪造的方式进行通信)。


动机

TLS 1.3是TLS协议的重大改进,与以前的版本相比,它提供了显着的安全性和性能改进。其他供应商的几个早期实现已经可用。我们需要支持TLS 1.3以保持竞争力并与最新标准保持同步。这个特性的实现动机和Unicode 10一样,也是紧跟历史潮流。

JEP 333: ZGC: A Scalable Low-Latency Garbage Collector (Experimental)

ZGC:这应该是JDK11最为瞩目的特性,没有之一。但是后面带了Experimental,说明还不建议用到生产环境。看看官方对这个特性的目标描述:

  • GC暂停时间不会超过10ms;
  • 即能处理几百兆小堆,也能处理几个T的大堆(OMG);
  • 和G1相比,应用吞吐能力不会下降超过15%;
  • 为未来的GC功能和利用colord指针以及Load barriers优化奠定基础;
  • 初始只支持64位系统;

动机

GC是Java主要优势之一。然而,当GC停顿太长,就会开始影响应用的响应时间。消除或者减少GC停顿时长,Java将对更广泛的应用场景是一个更有吸引力的平台。此外,现代系统中可用内存不断增长, 用户和程序员希望JVM能够以高效的方式充分利用这些内存,并且无需长时间的GC暂停时间。

ZGC一个并发,基于region,压缩型的垃圾收集器,只有root扫描阶段会STW,因此GC停顿时间不会随着堆的增长和存活对象的增长而变长。

ZGC和G1停顿时间比较:

ZGC
                avg: 1.091ms (+/-0.215ms)
    95th percentile: 1.380ms
    99th percentile: 1.512ms
  99.9th percentile: 1.663ms
 99.99th percentile: 1.681ms
                max: 1.681ms

G1
                avg: 156.806ms (+/-71.126ms)
    95th percentile: 316.672ms
    99th percentile: 428.095ms
  99.9th percentile: 543.846ms
 99.99th percentile: 543.846ms
                max: 543.846ms

用法:-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC,因为ZGC还处于实验阶段,所以需要通过JVM参数UnlockExperimentalVMOptions 来解锁这个特性。

参考:http://openjdk.java.net/projects/jdk/11/

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