Java 9正式发布：这次Jigsaw终于来了

在历经多次跳票之后，Java 9 终于在千呼万唤中正式发布。从这个版本开始，Java 将每半年发布一个版本。作为霸占编程语言排行榜鳌头多年的老牌语言，Java 9 中有哪些不得不说的新特性？Java 语言的未来又将如何？

针对 Java 9 新特性的介绍已经非常多了，我这里不想再做一个百科全书一样的列表，希望从不同角度简要点评部分特性。

Jigsaw

首先，谈到 Java 9 大家往往第一个想到的就是 Jigsaw 项目，这是一个雄心勃勃的项目。

大家知道，Java 已经发展超过 20 年，Java 和相关生态在不断丰富的同时也越来越暴露出一些问题，比如 Java 运行环境的膨胀和臃肿，各种类库和工具在提供强大功能的同时，也越来越复杂，不同版本的类库交叉依赖导致 Jar Hell 等让人头疼的问题，这些都阻碍了 Java 开发和运行效率的提升。

但是由于兼容性等各方面的掣肘，对 Java 进行大刀阔斧的革新越来越困难，Jigsaw 从 Java 7 阶段就开始筹备，Java 8 阶段进行了大量工作，终于在 Java 9 里落地，有种千呼万唤始出来的意味。

Jigsaw 项目的目标是改进 Java SE 平台，使其可以适应不同大小的计算设备；改进其安全性，可维护性，提高性能；简化各种类库和大型应用的开发和维护。

这个项目的工作量和难度大大超出了初始规划。JSR 376 Java 平台模块化系统作为 Jigsaw 项目的核心, 其主体部分被分解成 6 个 JEP

• 200: The Modular JDK
• 201: Modular Source Code
• 220: Modular Run-Time Images
• 260: Encapsulate Most Internal APIs
• 261: Module System
• 282: jlink: The Java Linker

可以看到这是一个庞大的系统工程，Java 的方方面面，包括 JDK 编译工具，运行时，Java 公共 API 和私有代码等等，完全是一个整体性的改变。

随着 Java 平台模块化系统的落地，开发人员无需再为不断膨胀的 Java 平台苦恼，例如，您可以使用 jlink 工具，根据需要定制运行时环境。这对于拥有大量镜像的容器应用场景或复杂依赖关系的大型应用等，都具有非常重要的意义。

从软件开发实践的角度，Java 语言层面提供对模块的支持，可以鼓励（当然在某种程度上也可以看作强制）更加规范的开发实践，利用业界在开发领域几十年的经验、教训总结出的最佳实践，促进 Java 生态的健康发展。比如，更加完善的隐藏实现细节，这不仅可以促进面向接口、约定的编程，也可以避免可能的安全风险等。

不过，换个角度来说，天下没有免费的午餐，由于 JPMS 是语言平台层面的支持，它并不是完全透明的，也就是说不管用户是否真的需要或从中收益，都会或多或少的受其影响。

对此，我们可以从 JPMS 评审中针对类似深度反射限制之类的激烈争吵中，深刻体会到。比如，针对反射访问控制，最终 Java 9 开发团队，采取了相对折中的办法，在反射领域默认保持 Java 8 的默认行为。Java 9 在兼容性方面，相比于过往的版本，采取了更大的容忍度。

不过，Java 9 的相当一部分特性仍然是对用户透明的。只要升级到 Java 9，不需要或者很少需要用户参与动作就能获益。比如，更加紧凑的字符串实现；改进的竞争锁机制；改进安全应用性能 ；利用特定 CPU 指令优化 GHASH 和 RSA 等等，这些都是开箱即用、触手可得的改进。

Java 9 值得关注的新特性

对于部分开发者来说，探究 Java 内部 API 或者平台底层能力是一件非常酷的事情，但这往往并不是非常容易，比如部分能力可能并没有在历史版本的公共 API 中暴露出来（比如 Unsafe 相关），或者需要特定领域的知识。在 Java 9 中，不要错过 JEP 193: Variable Handles 和 JEP 274: Enhanced Method Handles，JEP 259: Stack-Walking API，JEP 285: Spin-Wait Hints 等特性。

另外，Java 9 中还有很多承上启下的特性，为未来创新打下基础或者整合、规范现有碎片化的功能，我会介绍一些有代表性的新特性。

在 Java 虚拟机领域，JEP 271: Unified GC Logging 和 JEP 158：Unified JVM Logging，对各种 JVM 日志进行了统一，大家终于不用为各种碎片化的日志选项苦恼了。

Oracle 一直在努力提高 Java 启动和运行时性能，希望其能够在更广泛的场景达到或接近本地语言的性能。但是，直到今天，谈到 Java，很多 C/C++ 开发者还是会不屑地评价为启动慢，吃内存。

简单说，这主要是因为 Java 编译产生的类文件是 Java 虚拟机可以理解的二进制代码，而不是真正的可执行的本地代码，需要 Java 虚拟机进行解释和编译，这带来了额外的开销。

JIT编译器可以在运行时将热点编译成本地代码，但是实际应用可能非常庞大，大型 Java 应用的预热往往非常耗时，而且非热点代码可能根本没有机会被 JIT 编译。

在 JDK 9 中， AOT作为实验特性被引入进来，开发者可以利用新的 jaotc 工具将重点代码转换成类似类库一样的文件，这样会大大降低启动开销。

另外 JVMCI 等特性，对于整个编程语言的发展，可能都具有非常重要的意义，虽然未必引起了广泛关注。目前 Graal Core API 已经被集成进入 Java 9，虽然还只是初始一小步，但是完全用 Java 语言来实现的可靠的、高性能的动态编译器，似乎不再是遥不可及，这是 Java 虚拟机开发工程师的福音。

与此同时，随着 Truffle 框架和 Substrate VM 的发展，已经让个别信心满满的工程师高呼“One VM to Rule Them All!”， 也许就在不远的将来 Ploygot 以一种另类的方式成为现实。

谈谈 Java 的未来

前面简短地谈了谈 Java 9 中的一些令人激动的特性，Java 9 在取得这些进步的同时，那么在其的研发过程中有哪些教训，当前和未来遇到了那些挑战呢？

首先，就是如何更加快速、敏捷地进行创新。在 Java 9 的开发过程中, 非常突出的一点就是，由于 Jigsaw 项目的延期，导致 Java 9 的发布一再推迟，这带来了很多负面影响。大批特性已经完成多时，却无法及时被实际应用采纳，开发者无法及时地从中获益，也很难尽早发现和反馈可能存在的问题或改进。这不禁让人反思 Java 传统的研发模式的局限性。

针对这些情况，Java 首席架构师 Mark Reinhold 已经发出倡议，建议从传统的以特性驱动的发布周期，转变为以时间驱动的（6 个月为周期）发布模式，并逐步的将 Oracle JDK 原有商业特性进行开源，Java Flight Recorder 等杀手级工具和特性，一定会大受开发者的欢迎。针对企业客户的需求，Oracle 将以三年为周期发布长期支持版本。

第二，随着云计算和 AI 等技术浪潮，当前的计算模式和场景正在发生翻天覆地的变化，不仅对 Java 的发展速度提出了更高要求，也深刻影响着 Java 技术的发展方向。传统的大型企业或互联网应用，正在被云端，容器化应用、模块化的微服务甚至是函数所替代。

Java 需要在新的计算场景下，改进开发效率。这话说的有点笼统，我谈一些自己的体会，Java 代码虽然进行了一些类型推断等改进，更易用的集合 API 等，但仍然给开发者留下了过于刻板、形式主义的印象，这是一个长期的改进方向，例如，JEP 286: Local-Variable Type Inference；持续改进并发计算框架，Java 的并发特性非常强大和系统，但某种程度上过于复杂，在今年的 JVMLS 上，阿里巴巴 AJDK 组介绍了利用协程改进并发的实践，这是一个令人眼前一亮的创新；Java 非常需要更加友好的本地代码支持，相关的特性有很多好的想法和尝试，比如 Panama 项目；Value Types 和改进的泛型，有兴趣可以参考 Valhalla 项目。

最后，进一步改进启动和运行性能、优化计算资源使用。目前，相当一部分的 Java 类库和虚拟机特性都是针对长时间、大数据量、高并发等复杂任务进行的优化，但是在部分云计算场景中，比如越来越引起大家关注的 FaaS 应用，短时间、无状态的函数正在成为常见的计算单元。那么在这种场景下，Java 必须进行相应的改进和创新，才能保持和强化目前在软件开发领域的竞争力。比如，提高 Java 运行时启动速度，尤其是在容器环境的初始化表现；保证 CPU 等计算资源调度能力能够适应容器环境的新情况，最直接的就是 Java 平台需要支持基于 cgroup 等技术的资源管理；针对新场景下的 GC 优化；如何提高数据密度和计算效率等等。

以上很多方面往往不是孤立的，也不是非常简单就可以完成的，很多改进都是依赖于相关语言基础技术的进步和突破，Java 的进步需要持之以恒的耐心和持续的努力与投入。