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如果你不喜歡這個文字版的,可以參考官方做的這個 Java 內幕新聞第 20 期 - 關於 Java 18 你想知道的一切: -B站視頻地址 -知乎視頻地址
Java 18 於今天(2022-3-22)發佈 GA 版本了,今天也是我和我寶寶領證一週年的日子,爲了紀念今天,特此奉上 - 關於 Java 18 你想知道的一切
正式發佈的新特性
簡易 HTTP 服務器
相關 JEP:
- JEP 408: Simple Web Server 如果大家想要深入瞭解用法,強烈大家看一下這個視頻:Java內幕新聞第16期[熟肉]-Java18 web服務器
爲了方便大家快速建立一個 HTTP 服務器來掛載一些靜態文件,實現快速簡易測試,演示某些功能,JDK 18 附帶了一個簡易的 HTTP 服務器 - 在 bin 目錄下多了一個工具 jwebserver
可以通過下面的命令行來啓動一個簡易的 HTTP 服務器:
可以指定的參數包括:
-b addr
or--bind-address addr
:指定綁定地址,默認 addr 是:127.0.0.1 or ::1 (loopback)
-d dir
or--directory dir
:指定掛載目錄,默認 dir 是當前目錄,掛載後可以獲取文件夾內的內容-o level
or--output level
:指定日誌級別,默認 level 是 info(可以是:none | info | verbose)-p port
or--port port
:指定端口,默認 port 是 8000
訪問可以看到這個相當於是掛載目錄的簡單文件服務器:
同時也能在啓動的 console 中看到請求的 accesslog:
127.0.0.1 - - [March 21st, 2022:14:25:48 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 -
它只服務於 HEAD 和 GET 請求,不支持身份驗證、訪問控制、加密等。
你可以通過使用 com.sun.net.httpserver
下的類,自定義這個 HTTP 服務器的配置,自定義 HttpHandler,Filter 這些,例如:
互聯網地址解析 SPI
相關 JEP:
原來 Java 中的互聯網地址解析是內置的解析器,即使用本地 'hosts' 文件和 DNS 的組合;Java 18 之後,爲互聯網地址解析定義了 SPI,這樣,'java.net.InetAddress' 可以使用除內置的解析器之外的解析器。
這個主要是爲了:
- 爲 Project Loom 做準備:'java.net.InetAddress' 的解析操作目前在操作系統調用中阻塞。這對於 Loom 的虛擬線程來說是個問題,因爲這也會阻塞虛擬線程使得調度器無法切換到另一個虛擬線程。通過抽象這個爲 SPI 來提供另一個解析器實現非阻塞的 DNS 解析。
- 兼容新的網絡協議:可以實現新的解析協議的無縫集成,比如 DNS over QUIC/TLS/HTTPS。
- 定製改造解析結果:使框架和應用程序能夠更好地控制解析結果,並允許現有的庫使用自定義解析器進行改造。
- 更好的測試:比如你可以實現自己的 SPI 模擬遠程請求實際解析到本地的某些地址等等。
這個 SPI 究竟是哪個類,可以參考 java.util.ServiceLoader 的使用,通過裏面的 api 指定如下 SPI 接口的實現:java.net.spi.InetAddressResolverProvider
Finalization 的 Deprecate For Removal
相關 JEP:
Java finalization 是 Java 一開始就有的特性,當初設計出來的時候是爲了讓我們避免資源泄漏:當沒有人引用保存資源的實例時然後執行一段代碼來回收資源。本着這個思路,就會聯想到垃圾回收器知道什麼時候是要回收一個對象,所以就利用垃圾回收的機制來執行這段代碼就好了。所以,設計出 Object 的 finalize()
方法,Java 類可以覆蓋這個方法,在裏面填寫關閉資源的代碼。這段代碼會在對象被回收的某個時候被調用。但是這種機制帶來了如下幾個問題:
- 假設你的 JVM 老年代增長的很慢,如果你的需要 finalize 的對象進入了老年代,那麼可能很久對象都不會被回收。
- 假設你的需要 finalize 的對象突然增多,創建這種對象的速度要快於 GC 進行收集以及執行
finalize()
方法的速度,這樣會造成雪崩 - 由於無法確定哪個線程執行
finalize()
方法,按照什麼順序執行這些finalize()
方法,因此在這個方法中不能有影響線程安全的代碼,以及亂引用外部對象導致對象又“復活”了
並且,這種 Finalization 還是一個歷史包袱,所有的垃圾回收器代碼都要不斷維護這個執行這些 finalize()
方法的機制,影響了這些垃圾回收器的迭代,並且由於 Finalization 的存在導致 GC 要佔用的內存頁增加了,ZGC 估計 1.5% 的內存佔用只是爲了 Finalization 用的。
所以,其實從 Java 9 開始就標記 Object 的 finalize()
方法爲 Deprecated 了,現在從 Java 18 開始,正式標記爲 Deprecated for removal,也就是不久的將來,這個方法會被完全去掉。
如何驗證移除 Finalization 對你的項目是否有影響?
如果你使用了 JFR,可以通過 Java 18 後加入的 JFR 事件 jdk.FinalizerStatistics
,來看出你的 JVM 中是否有 Finalization
如果你沒有開啓 JFR,那麼我推薦你使用下 JFR,很好用,參考:JFR 全解
如果你不想通過 JFR,那麼你可以先在你的程序運行的時候,記錄下:
- JVM 內存使用情況,建議開啓 Native Memory Tracking,參考:JVM相關 - 深入理解 System.gc()
- 進程相關的文件描述符數量
- Direct Buffer 以及 MMAP Buffer 使用量:可以通過 JMX 的 MBean 查看,例如:
記錄好之後,啓動參數加上 --finalization=disabled
,這個參數讓所有的 Finalization 機制失效,對比下內存用量,判斷是否依賴了 Finalization。
默認編碼爲 UTF-8
相關 JEP:
Java 中很多方法都帶有字符編碼集的參數,例如:
new String(new byte[10]);
new String(new byte[10], Charset.defaultCharset());
如果不傳的話,就是使用系統的默認字符集,例如 Linux, MacOS 上面一般是 UTF-8,Windows 上面就不是 UTF-8 了。從 Java 18 開始,默認字符集不再和操作系統有關,就是 UTF-8。
如果你的運行操作系統就是 Linux, MacOS,或者你的啓動參數本身有 -Dfile.encoding=COMPAT
那麼基本對你沒有任何影響。
如果你想改回原來那種根據操作系統環境指定默認字符集的方式,可以使用這個啓動參數:-Dfile.encoding=COMPAT
通過方法句柄(MethodHandle)重新實現 Java 反射接口
相關 JEP:
在 JDK 18 之前,有三種用於反射操作的 JDK 內部機制:
- 虛擬機本地方法
- 動態生成的字節碼 stub (Method::invoke, Constructor::newInstance) 和依賴 Unsafe 類的字段訪問(Field::get and set):主要在
java.lang.reflect
下 - 方法句柄(MethodHandle 類):主要在
java.lang.invoke
下
每次給 Java 添加一些新的結構特性,例如 Record 這些,都需要同時修改這三個的代碼,太費勁了。所以 Java 18 中通過使用 java.lang.invoke
下的類實現了第二種的這些 API,來減少未來添加新的語言特性所需要的工作量。這也是爲了 Project Valhalla 的原生值類型(可以棧上分配,類似於 c 語言的 struct,還有其他語言的 inline class)做準備。
可編譯的 Javadoc 代碼段
相關 JEP:
乾淨整潔更新及時並且有規範的示例的 API 文檔會讓你獲益良多,並且如果 API 文檔的代碼如果能編譯,能隨着你的源碼變化而變化,就更完美了,Java 18 就給了 Javadoc 這些特性。
我們編寫一個 Maven 項目試一下(代碼庫地址:https://github.com/HashZhang/code-snippet-test )
首先,我們想在普通 maven 項目的 src/main/java
和 src/test/java
以外新添加一個目錄 src/demo/java
用於存放示例代碼。因爲示例代碼我們並不想打包到最後發佈的 jar 包,示例代碼也需要編譯,所以我們把這個示例代碼目錄標記爲測試代碼目錄(爲啥不放入 src/test/java
,因爲我們還是想區分開示例代碼與單元測試代碼的): 我們需要 maven 插件來執行生成 javadoc,同時我們要指定代碼段掃描的目錄(即你的源碼中,執行代碼段文件所處於的目錄,這個目錄我們這裏和源碼目錄 src/main/java
隔離開了,是 src/demo/java
):
首先,我們創建我們的 API 類,即:
可以看到,我們在註釋中指定了代碼段讀取的文件以及讀取的區域,我們現在來編寫示例代碼:
從示例代碼中,我們可以看到對於引用區域的指定(位於 @start
與 @end
之間).
目前項目結構是:
執行 mvn javadoc:javadoc
,在 target/site
目錄下就能看到生成的 Javadoc,Javadoc 中可以包含你項目中的代碼段:
你還可以高亮你的一些註釋,或者使用 CSS 編輯樣式,這裏就不再贅述了
預覽的新特性
Switch 模式匹配(第二次預覽)
Java 17 中正式發佈了 Sealed Class(封閉類),在這特性的基礎上,我們可以在 Switch 中進行模式匹配了,舉一個簡單的例子:
在某些情況下,我們可能想枚舉一個接口的所有實現類,例如:
我們如何能確定我們枚舉完了所有的 Shape 呢? Sealed Class 這個特性爲我們解決這個問題,Sealed Class 可以在聲明的時候就決定這個類可以被哪些類繼承:
Sealed Class (可以是 abstract class 或者 interface )在聲明時需要指定所有的實現類的名稱。針對繼承類,有如下限制:
- Sealed Class 的繼承類必須和 Sealed Class 在同一個模塊下,如果沒有指定模塊,就必須在同一個包下
- 每個繼承類必須直接繼承 Sealed Class,不能間接繼承
- 每個繼承類必須是下面三種之一:
- final 的 class,Java Record 本身就是 final 的
- sealed 的 class,可以進一步指定會被哪些子類實現
- non-sealed 的 class,也是一種擴展,但是打破 Sealed Class 的限制,Sealed Class 不知道也不關心這種的繼承類還會有哪些子類。
舉個例子即:
加入了 Switch 模式匹配之後,上面的 area 方法就可以改寫成(我們需要在編譯參數和啓動參數中加上 --enable-preview
啓用預覽):
如果你這裏不寫 default,並且,少了一種類型的話,例如:
那麼就會報編譯錯誤,這就是 switch 模式匹配的窮舉性檢查
在第二次預覽中,主要修復了針對包含參數泛型的封閉類的窮舉性檢查,即有如下封閉類:
對於下面的代碼,窮舉性檢查就不會誤報編譯錯誤了:
這個特性還在不斷改善,大家可以試一下,並可以向這裏提意見交流:https://mail.openjdk.java.net/pipermail/amber-spec-experts/2022-February/003240.html
孵化中的新特性
外部函數與內存 API(第二次孵化)
相關 JEP:
這個是 Project Panama(取名自巴拿馬運河)帶來的一個很重要的孵化中的特性,就像連接太平洋和大西洋的巴拿馬運河一樣,Project Panama 希望將 Java 虛擬機與外部的非 Java 庫連接起來。這個特性就是其中最重要的一部分
這個特性主要目的是:
- 首先,提供具有類似性能和安全特性 ByteBuffer API 的替代方案,修補了原有 API 的一些缺點(很多需要訪問堆外內存的庫,例如 Netty 操作直接內存作爲緩存池這種,都會從中受益)
- 其次,通過用更多面向 Java 的 API 來代替 JNI,使本機庫更易訪問,也就是你可以通過 Java 代碼直接調用系統庫
- 最後,統一替換掉
sun.misc.Unsafe
裏面關於內存訪問的 API,換成了更易於使用的封裝。
這裏有一個例子,是關於使用 Foreign Linker API 實現使用 Java 直接調用 Windows 上面的 user32 庫裏面的 MessageBoxW
函數:
感興趣可以看一下這個視頻:Foreign Linker API: Java native access without C | Modern Java | JDK16 |Head Crashing Informatics 27
目前,一些有意思的正在使用外部函數與內存 API 實驗的項目:
Vector API(第三次孵化)
相關 JEP:
這也是 Project Panama 中的一個重要組成部分。其中最主要的應用就是使用了 CPU 的 SIMD(單指令多數據)處理,它提供了通過程序的多通道數據流,可能有 4 條通道或 8 條通道或任意數量的單個數據元素流經的通道。並且 CPU 一次在所有通道上並行組織操作,這可以極大增加 CPU 吞吐量。通過 Vector API,Java 團隊正在努力讓 Java 程序員使用 Java 代碼直接訪問它;過去,他們必須在彙編代碼級別對向量數學進行編程,或者使用 C/C++ 與 Intrinsic 一起使用,然後通過 JNI 提供給 Java。
一個主要的優化點就是循環,過去的循環(標量循環),一次在一個元素上執行,那很慢。現在,您可以使用 Vector API 將標量算法轉換爲速度更快的數據並行算法。一個使用 Vector 的例子:
注意使用處於孵化的 Java 特性需要加上額外的啓動參數將模塊暴露,這裏是--add-modules jdk.incubator.vector
,需要在 javac 編譯和 java 運行都加上這些參數,使用 IDEA 即:
測試結果:
其他使用,請參考:fizzbuzz-simd-style,這是一篇比較有意思的文章(雖然這個性能優化感覺不只由於 SIMD,還有算法優化的功勞,哈哈)
關於一些更加詳細的使用,以及設計思路,可以參考這個音頻:Vector API: SIMD Programming in Java
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