Java 10正式发布,最新特性全解读

作者|张建锋编辑|郭蕾

北京时间 3 月 21 日,Oracle 官方宣布 Java 10 正式发布。这是 Java 大版本周期变化后的第一个正式发布版本(详见这里),非常值得关注。你可以点击以下地址即刻下载:

http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html

去年 9 月,Oracle 将 Java 大版本周期从原来的 2-3 年,调整成每半年发布一个大的版本。而版本号仍延续原来的序号,即 Java 8、Java 9、Java 10、Java 11.....

但和之前不一样的是,同时还有一个版本号来表示发布的时间和是否为 LTS(长期支持版本),比如 Java 10 对应 18.3。如下示例:

/jdk-10/bin$ ./java -versionopenjdk version "10" 2018-03-20OpenJDK Runtime Environment 18.3 (build 10+46)OpenJDK 64-Bit Server VM 18.3 (build 10+46, mixed mode)

需要注意的是 Java 9 和 Java 10 都不是 LTS 版本。和过去的 Java 大版本升级不同,这两个只有半年左右的开发和维护期。而未来的 Java 11,也就是 18.9 LTS,才是 Java 8 之后第一个 LTS 版本(得到 Oracle 等商业公司的长期支持服务)。

这种发布模式已经得到了广泛应用,一个成功的例子就是 Ubuntu Linux 操作系统,在偶数年 4 月的发行版本为 LTS,会有很长时间的支持。如 2014 年 4 月份发布的 14.04 LTS,Canonical 公司和社区支持到 2019 年。类似的,Node.js,Linux kernel,Firefox 也采用类似的发布方式。

Java 未来的发布周期,将每半年发布一个大版本,每个季度发布一个中间特性版本。这样可以把一些关键特性尽早合并入 JDK 之中,快速得到开发者反馈,可以在一定程度上避免 Java 9 两次被迫推迟发布日期的尴尬。

下图为 2017 年 JavaOne 大会时,Oracle 公开的未来 Java 版本发布和支持周期图。

Java 10 新特性

这次发布的 Java 10,新带来的特性并不多。

根据官网公开资料,共有 12 个 JEP(JDK Enhancement Proposal 特性加强提议),带来以下加强功能:

JEP286,var 局部变量类型推断。

JEP296,将原来用 Mercurial 管理的众多 JDK 仓库代码,合并到一个仓库中,简化开发和管理过程。

JEP304,统一的垃圾回收接口。

JEP307,G1 垃圾回收器的并行完整垃圾回收,实现并行性来改善最坏情况下的延迟。

JEP310,应用程序类数据 (AppCDS) 共享,通过跨进程共享通用类元数据来减少内存占用空间,和减少启动时间。

JEP312,ThreadLocal 握手交互。在不进入到全局 JVM 安全点 (Safepoint) 的情况下,对线程执行回调。优化可以只停止单个线程,而不是停全部线程或一个都不停。

JEP313,移除 JDK 中附带的 javah 工具。可以使用 javac -h 代替。

JEP314,使用附加的 Unicode 语言标记扩展。

JEP317,能将堆内存占用分配给用户指定的备用内存设备。

JEP317,使用 Graal 基于 Java 的编译器,可以预先把 Java 代码编译成本地代码来提升效能。

JEP318,在 OpenJDK 中提供一组默认的根证书颁发机构证书。开源目前 Oracle 提供的的 Java SE 的根证书,这样 OpenJDK 对开发人员使用起来更方便。

JEP322,基于时间定义的发布版本,即上述提到的发布周期。版本号为$FEATURE.$INTERIM.$UPDATE.$PATCH,分别是大版本,中间版本,升级包和补丁版本。

部分特性说明

1. var 类型推断。

这个语言功能在其他一些语言 (C#、JavaScript) 和基于 JRE 的一些语言 (Scala 和 Kotlin) 中,早已被加入。

在 Java 语言很早就在考虑,早在 2016 年正式提交了 JEP286 提议。后来举行了一次公开的开发者调查,获得最多建议的是采用类似 Scala 的方案,“同时使用 val 和 var”,约占一半;第二多的是“只使用 var”,约占四分之一。后来 Oracle 公司经过慎重考虑,采用了只使用 var 关键字的方案。

有了这个功能,开发者在写这样的代码时:

ArrayList myList = new ArrayList()

可以省去前面的类型声明,而只需要

var list = new ArrayList()

编译器会自动推断出 list 变量的类型。对于链式表达式来说,也会很方便:

var stream = blocks.stream();...int maxWeight = stream.filter(b -> b.getColor() == BLUE) .mapToInt(Block::getWeight) .max();

开发者无须声明并且 import 引入 Stream 类型,只用 stream 作为中间变量,用 var 关键字使得开发效率提升。

不过 var 的使用有众多限制,包括不能用于推断方法参数类型,只能用于局部变量,如方法块中,而不能用于类变量的声明,等等。

另外,我个人认为,对于开发者而言,变量类型明显的声明会提供更加全面的程序语言信息,对于理解并维护代码有很大的帮助。一旦 var 被广泛运用,开发者阅读三方代码而没有 IDE 的支持下,会对程序的流程执行理解造成一定的障碍。所以我建议尽量写清楚变量类型,程序的易读维护性有时更重要一些。

2. 统一的 GC 接口

在 JDK10 的代码中,路径为 openjdk/src/hotspot/share/gc/,各个 GC 实现共享依赖 shared 代码,GC 包括目前默认的 G1,也有经典的 Serial、Parallel、CMS 等 GC 实现。

3. 应用程序类数据(AppCDS)共享

CDS 特性在原来的 bootstrap 类基础之上,扩展加入了应用类的 CDS(Application Class-Data Sharing) 支持。

其原理为:在启动时记录加载类的过程,写入到文本文件中,再次启动时直接读取此启动文本并加载。设想如果应用环境没有大的变化,启动速度就会得到提升。

我们可以想像为类似于操作系统的休眠过程,合上电脑时把当前应用环境写入磁盘,再次使用时就可以快速恢复环境。

我在自己 PC 电脑上做以下应用启动实验。

首先部署 wildfly 12 应用服务器,采用 JDK10 预览版作为 Java 环境。另外需要用到一个工具 cl4cds[1],作用是把加载类的日志记录,转换为 AppCDS 可以识别的格式。

A、安装好 wildfly 并部署一个应用,具有 Angularjs, rest, jpa 完整应用技术栈,预热后启动三次,并记录完成部署时间

分别为 6716ms, 6702ms, 6613ms,平均时间为 6677ms。

B、加入环境变量并启动,导出启动类日志

export PREPEND_JAVA_OPTS="-Xlog:class+load=debug:file=/tmp/wildfly.classtrace"

C、使用 cl4cds 工具,生成 AppCDS 可以识别的 cls 格式

/jdk-10/bin/java -cp src/classes/ io.simonis.cl4cds /tmp/wildfly.classtrace /tmp/wildfly.cls

打开文件可以看到内容为:

java/lang/Object id: 0x0000000100000eb0java/io/Serializable id: 0x0000000100001090java/lang/Comparable id: 0x0000000100001268java/lang/CharSequence id: 0x0000000100001440......org/hibernate/type/AssociationType id: 0x0000000100c61208 super: 0x0000000100000eb0 interfaces: 0x0000000100a00d10 source: /home/shihang/work/jboss/wildfly/dist/target/wildfly-12.0.0.Final/modules/system/layers/base/org/hibernate/main/hibernate-core-5.1.10.Final.jarorg/hibernate/type/AbstractType id: 0x0000000100c613e0 super: 0x0000000100000eb0 interfaces: 0x0000000100a00d10 source: /home/shihang/work/jboss/wildfly/dist/target/wildfly-12.0.0.Final/modules/system/layers/base/org/hibernate/main/hibernate-core-5.1.10.Final.jarorg/hibernate/type/AnyType id: 0x0000000100c61820 super: 0x0000000100c613e0 interfaces: 0x0000000100c61030 0x0000000100c61208 source: /home/shihang/work/jboss/wildfly/dist/target/wildfly-12.0.0.Final/modules/system/layers/base/org/hibernate/main/hibernate-core-5.1.10.Final.jar....

这个文件用于标记类的加载信息。

D、使用环境变量启动 wildfly,模拟启动过程并导出 jsa 文件,就是记录了启动时类的信息。

export PREPEND_JAVA_OPTS="-Xshare:dump -XX:+UseAppCDS -XX:SharedClassListFile=/tmp/wildfly.cls -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:SharedArchiveFile=/tmp/wildfly.jsa"

查看产生的文件信息,jsa 文件有较大的体积。

/opt/work/cl4cds$ ls -l /tmp/wildfly.*-rw-rw-r-- 1 shihang shihang 8413843 Mar 20 11:07 /tmp/wildfly.classtrace-rw-rw-r-- 1 shihang shihang 4132654 Mar 20 11:11 /tmp/wildfly.cls-r--r--r-- 1 shihang shihang 177659904 Mar 20 11:13 /tmp/wildfly.jsa

E、使用 jsa 文件启动应用服务器

export PREPEND_JAVA_OPTS="-Xshare:on -XX:+UseAppCDS -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:SharedArchiveFile=/tmp/wildfly.jsa"

启动完毕后记录时长,三次分别是 5535ms, 5333ms, 5225ms,平均为 5364ms,相比之前的 6677ms 可以算出启动时间提升了 20% 左右。

这个效率提升,对于云端应用部署很有价值。

以上实验方法参考于技术博客 [2]。

4. JEP314,使用附加的 Unicode 语言标记扩展。

JDK10 对于 Unicode BCP 47 有了更多的支持,BCP 47 是 IETF 定义语言集的规范文档。使用扩展标记,可以更方便的获得所需要的语言地域环境。

如 JDK10 加入的一个方法,

java.time.format.DateTimeFormatter::localizedBy

通过这个方法,可以采用某种数字样式,区域定义或者时区来获得时间信息所需的语言地域本地环境信息。

附:从链接 [3] 可以看到 JDK10 所有的方法级别改动。

5. 查看当前 JDK 管理根证书。

自 JDK9 起在 keytool 中加入参数 -cacerts,可以查看当前 JDK 管理的根证书。而 OpenJDK9 中 cacerts 为空,这样就会给开发者带来很多不变。

EP318 就是利用 Oracle 开源出 Oracle JavaSE 中的 cacerts 信息,在 OpenJDK 中提供一组默认的根证书颁发机构证书,目前有 80 条记录。

/jdk-10/bin$ ./keytool -list -cacertsEnter keystore password: Keystore type: JKSKeystore provider: SUNYour keystore contains 80 entriesverisignclass2g2ca [jdk], Dec 2, 2017, trustedCertEntry,Certificate fingerprint (SHA-256): 3A:43:E2:20:FE:7F:3E:A9:65:3D:1E:21:74:2E:AC:2B:75:C2:0F:D8:98:03:05:BC:50:2C:AF:8C:2D:9B:41:A1......

下一版本展望

下一个 Java 大版本会是 Java 11,也是 Java 8 之后的 LTS 版本,预计会在今年的 9 月份发布。目前只有四个 JEP,更多加强提议会逐步加入。

这个版本会充分发挥模块化的能力,把当前 JDK 中的关于 JavaEE 和 Corba 的部分移除,变得更加紧凑。

虽然 JDK9 最大的亮点是模块化,但 Java 业界广泛接纳并且适应需要一个过程。当前已经有一些支持模块化的类库,如 log4j2,但大多数还未支持。

可以预见 JDK11 发布之后,模块化特性就成为长期支持特性,会有越来越多的类库提供对模块化的支持。

Java 依然会是最适合应用开发的语言和平台,庞大的社区和广泛的开发者,会不断促使 Java 不断完善优化,在各个编程领域继续发扬光大。

对文中引用文章原作者表示致谢!引用的图示,数据和方法都属于原作者。

[1]: https://simonis.github.io/cl4cds/

[2]: https://marschall.github.io/2018/02/18/wildfly-appcds.html

[3]: https://gunnarmorling.github.io/jdk-api-diff/jdk9-jdk10-api-diff.html#java.time.format.DateTimeFormatter

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