本文是 Inside Java Newscast #1 的个人体验与解读。视频地址:点击这里
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- 0:00 - Intro
- 0:57 - Java 16 – Intro
- 1:16 - Java 16 – Records
- 1:43 - Java 16 – Type Pattern Matching
- 1:58 - Java 16 – Sealed Classes - Preview
- 2:25 - Java 16 – Stream API
- 2:51 - Java 16 – HTTP/2 API
- 3:14 - Java 16 – Unix Domain Sockets
- 3:32 - Java 16 – Project Panama (Incubating)
- 4:07 - Java 16 – JDK Flight Recorder
- 4:39 - Java 16 – jpackage
- 5:02 - Java 16 – Performance
- 5:23 - Java 16 – Security
- 5:48 - Java 16 – Ports
- 5:55 - Java 16 – Deprecations/Limitations
- 6:49 - Java 16 – Outro
- 7:08 - Java 17
- 7:22 - Java 17 – Another Port
- 7:34 - Java 17 – Applet for Removal
- 7:55 - Java 17 – Sealed Classes
- 8:12 - Outro
- JEP 359: Records(Preview)
- JEP 384: Records (Second Preview)
- JEP 395: Records
简单说来其实就是(编译后查看下字节码就能看出来),在编译后,根据 Record 源码插入相关域与方法的字节码,包括:
- 自动生成的 private final field
- 自动生成的全属性构造器
- 自动生成的 public getter 方法
- 自动生成的 hashCode(),equals(),toString() 方法:
- 从字节码可以看出,这三个方法的底层实现是 invokeDynamic 另一个方法
- 调用的是
ObjectMethods.java
这个类中的bootstrap
方法
文章图片
Record 这个特性当初是为了适应什么场景设计的,以及某些设计为何被舍弃,可以参考 Gotez 大佬的这篇文章 java-14-feature-spotlight. 其重中主要的看点总结如下:
1.Java Records 最常用于的地方就是方法多个返回结果,原来我们可能需要用 Apache-commons 里面的 Pair 或者 Tuple 这样的对象封装,或者自己新建一个类型。现在可以使用 Record。
2.第二个常见应用即在 Stream 中传递的过程中保持原有对象,并且减少运算,例如 Stream 排序:
List topN
= players.stream()
.sorted(Comparator.comparingInt(p -> getScore(p)))
.limit(N)
.collect(toList());
这么写的话,每次作比较都会调用一次
getScore(p)
,这个调用次数是 O(n^2)
。利用 Record 可以用比较少的代码和改动实现减少运算:record PlayerScore(Player player, Score score) {
// convenience constructor for use by Stream::map
PlayerScore(Player player) { this(player, getScore(player));
}
}List topN
= players.stream()
.map(PlayerScore::new)
.sorted(Comparator.comparingInt(PlayerScore::score))
.limit(N)
.map(PlayerScore::player)
.collect(toList());
最后再推荐下我写的这篇关于 Record 的序列化的一些解析和思考:Java Record 的一些思考 - 序列化相关
Java 16 – Type Pattern Matching 相关 JEP 地址:
- JEP 305: Pattern Matching for instanceof (Preview)
- JEP 375: Pattern Matching for instanceof (Second Preview)
- JEP 394: Pattern Matching for instanceof
Nicolai 对 Type Pattern Matching 的说明 Nicolai 的这篇文章 对 Type Pattern Matching 的说明非常详细,总结如下:
原来需要这么写的代码:
void feed(Animal animal) {
if (animal instanceof Elephant) {
((Elephant) animal).eatPlants();
}
else if (animal instanceof Tiger) {
((Tiger) animal).eatMeat();
}}
现在可以直接这么写:
void feed(Animal animal) {
if (animal instanceof Elephant elephant)
elephant.eatPlants();
else if (animal instanceof Tiger tiger)
tiger.eatMeat();
}
不需要空指针判断,因为 instanceof 已经自带 null 判断了,符合条件的 Type Pattern Matching 变量不会为 null。并且, Type Pattern Matching 不支持向上匹配,因为这个没有意义,即下面的代码会编译报错:
public void upcast(String string) {
// compile error
if (string instanceof CharSequence sequence)
System.out.println("Duh");
}
还有一个常用的地方即实现 equals:
// old
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o)
return true;
if (!(o instanceof Equals))
return false;
Type other = (Type) o;
return someField.equals(other.someField)
&& anotherField.equals(other.anotherField);
}// new
@Override
public final boolean equals(Object o) {
return o instanceof Type other
&& someField.equals(other.someField)
&& anotherField.equals(other.anotherField);
}
其实 Type Pattern Matching 是个语法糖 其实这个特性是一个语法糖,我们可以简单测试下:
public class TypePatternMatching {
public static void main(String[] args) {
Object object = new Object();
if (object instanceof String s) {
System.out.println("a");
}
}
}
查看编译后的字节码:
public class test.TypePatternMatching {
public test.TypePatternMatching();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1// Method java/lang/Object."":()V
4: returnpublic static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: new#2// class java/lang/Object
3: dup
4: invokespecial #1// Method java/lang/Object."":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: instanceof#7// class java/lang/String
12: ifeq28
15: aload_1
16: checkcast#7// class java/lang/String
19: astore_2
20: getstatic#9// Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
23: ldc#15// String a
25: invokevirtual #17// Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;
)V
28: return
}
可以看出,字节码其实和下面的写法是一样的:
public static void main(String[] args) {
Object object = new Object();
if (object instanceof String) {
String s = (String)object;
System.out.println("a");
}}
大家可以反编译下这个 class,就能看出来。
Java 16 – Sealed Classes - Preview Sealed Class 在 Java 17 已经发布了,相关的 JEP 如下:
- JEP 360: Sealed Classes (Preview)
- JEP 397: Sealed Classes (Second Preview)
- JEP 409: Sealed Classes
interface Shape { }
record Circle(double radius) implements Shape { }
record Rectangle(double width, double height) implements Shape { }double area(Shape shape) {
if (shape instanceof Circle circle)
return circle.radius() * circle.radius() * Math.PI;
if (shape instanceof Rectangle rect)
return rect.width() * rect.height();
throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
}
我们如何能确定我们枚举完了所有的 Shape 呢? Sealed Class 这个特性为我们解决这个问题,Sealed Class 可以在声明的时候就决定这个类可以被哪些类继承:
sealed interface Shape permits Rectangle, Circle {}
record Circle(double radius) implements Shape {}
record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}
double area(Shape shape) {
if (shape instanceof Circle circle)
return circle.radius() * circle.radius() * Math.PI;
if (shape instanceof Rectangle rect)
return rect.width() * rect.height();
throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
}
Sealed Class (可以是 abstract class 或者 interface )在声明时需要指定所有的实现类的名称。针对继承类,有如下限制:
- Sealed Class 的继承类必须和 Sealed Class 在同一个模块下,如果没有指定模块,就必须在同一个包下
- 每个继承类必须直接继承 Sealed Class,不能间接继承
- 每个继承类必须是下面三种之一:
- final 的 class,Java Record 本身就是 final 的
- sealed 的 class,可以进一步指定会被哪些子类实现
- non-sealed 的 class,也是一种扩展,但是打破 Sealed Class 的限制,Sealed Class 不知道也不关心这种的继承类还会有哪些子类。
sealed interface Shape permits Rectangle, Circle, Triangle, WeirdShape {}record Circle(double radius) implements Shape {}
record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}sealed interface Triangle extends Shape permits RightTriangle, NormalTriangle {}
record RightTriangle(double width, double height) implements Triangle {}
record NormalTriangle(double width, double height) implements Triangle {}static non-sealed class WeirdShape implements Shape {}
class Star extends WeirdShape {}double area(Shape shape) {
if (shape instanceof Circle circle)
return circle.radius() * circle.radius() * Math.PI;
if (shape instanceof Rectangle rect)
return rect.width() * rect.height();
if (shape instanceof RightTriangle rt)
return rt.width() * rt.height() / 2;
if (shape instanceof NormalTriangle nt)
return nt.width() * nt.height() / 2;
throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
}
如果结合 Pattern Matching for switch 这个特性,就能实现更加方便的写法,但是目前 Java 17 中,Pattern Matching for switch 还处于 Preview:JEP 406: Pattern Matching for switch (Preview)。我们需要在编译参数和启动参数中加上
--enable-preview
,这样就能像下面这样写代码:double area(Shape shape) {
return switch (shape) {
case Circle circle -> circle.radius() * circle.radius() * Math.PI;
case Rectangle rect -> rect.width() * rect.height();
case RightTriangle rt -> rt.width() * rt.height() / 2;
case NormalTriangle nt -> nt.width( ) * nt.height() / 2;
default -> throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
};
}
Java 16 – Stream API 更新 Java 16 中针对 Stream API 有两个更新,这里先提一个题外话,如果想看 JDK 不同版本之间有何差异,增加或者删除了哪些 API,可以通过下面这个链接查看:
- https://javaalmanac.io/jdk/17...
文章图片
同时,我们也可以通过 JDK 内置 jdeps 工具查找过期以及废弃API以及对应的替换
jdeps --jdk-internals -R --class-path 'libs/*' $project
libs是你的所有依赖的目录,$project是你的项目jar包,示例输出:
...
JDK Internal APISuggested Replacement
-------------------------------------
sun.misc.BASE64EncoderUse java.util.Base64 @since 1.8
sun.reflect.ReflectionUse java.lang.StackWalker @since 9
关于这个更新,我写了一篇文章进行解析:Java 16 中新增的 Stream 接口的一些思考,核心内容总结如下:
假设有邮件这个 Record 类,包含 id,以及发送到的邮箱和抄送到的邮箱:
record Mail(int id, Set sendTo, Set cc) {}
我们想找到一批邮件的所有不同的联系人,最后放到一个 List 中,可能会这么写:
Set collect = mails.stream().flatMap(mail -> {
Set result = new HashSet<>();
result.addAll(mail.sendTo());
result.addAll(mail.cc());
return result.stream();
}).collect(Collectors.toSet());
但是,这样写显然很不优雅,首先是对于每一个 Mail 都创建了额外的 Set 和对应的 Stream,并且,对于每个 mail 的 sendTo 还有 cc 都遍历了两遍(addAll 一遍,后续 Stream 又一遍)。其实我们的目前只是将 mail 中的 cc 以及 sendTo 取出来,用于参与后续的 Stream。在这种场景下,就非常适合用 mapMulti:
Set collect = mails.stream().mapMulti((mail, consumer) -> {
mail.cc().forEach(consumer::accept);
mail.sendTo().forEach(consumer::accept);
}).collect(Collectors.toSet());
可以看出:
- mapMulti 的入参是一个
BiConsumer
,其实就是使用其参数中的 consumer 接收参与 Stream 后续的对象 - mapMulti 的思路就是将参数中的需要参与后续 Stream 的对象传入 consumer 来继续 Stream
- consumer 没有限制对象类型,想要限制必须加上形参
否则最后返回的是
Set
而不是Set
collect(Collectors.toList())
,生成的 List 是 ArrayList
,是可变的。但是这次新加的 Api,toList 生成的是 UnmodifiableList
,是不可变的。所以这两个 API 不能直接互相替换,需要做一些检查确认没有更改才能替换。Java 16 – HTTP/2 API Java 16 中还引入了两个关于 HTTP/2 API 的 JDK 补充,参考:
- JDK-8252304: Seed an HttpRequest.Builder from an existing HttpRequest
- JDK-8252382: Add a new factory method to concatenate a sequence of BodyPublisher instances into a single publisher
- JEP 380: Unix-Domain Socket Channels
//创建 UnixDomainSocketAddress
Path socketFile = Path.of("/home/zhanghaxi/process1");
UnixDomainSocketAddress address = UnixDomainSocketAddress.of(socketFile);
//服务端监听
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(StandardProtocolFamily.UNIX);
serverChannel.bind(address);
SocketChannel channel = serverChannel.accept();
//客户端连接SocketChannel channel = SocketChannel.open(StandardProtocolFamily.UNIX);
channel.connect(address);
关于 NIO 的例子,请参考:https://docs.oracle.com/en/ja...
相比于 TCP/IP 本地回环连接访问,由于 Unix Domain Sockets 知道他访问的是本地进程,所以减少了很多检查与校验(例如寻址与路由),同时由于不用做这些检查,包的大小也要小一些。支持 Unix Domain Sockets 的操作系统有 Linux, MacOS 和 Windows 10 以上的版本以及 Windows Server 2019 以上的版本.
Java 16 – Project Panama (Incubating) Project Panama 是一个让 Java 变得更全面的项目,目前还处于孵化中的状态。他目前主要包括以下三个 API:
- Vector API:让 Java 也能使用新的 CPU 指令例如 SIMD(Single Instruction Multiple Data)相关指令来优化计算速度
- Foreign Linker API:让 Java 可以直接调用系统库,不用通过 JNI 再封装一层。
- Foreign-Memory Access API:让 Java 可以直接操作外部内存,突破现有对外内存 API 的限制,同时也是可以整合统一现有堆外内存操作的 API。
- JEP 338: Vector API (Incubator)
- JEP 414: Vector API (Second Incubator):Java 17 中的
- JEP 417: Vector API (Third Incubator):Java 18 中的
一个主要的优化点就是循环,过去的循环(标量循环),一次在一个元素上执行,那很慢。现在,您可以使用 Vector API 将标量算法转换为速度更快的数据并行算法。一个使用 Vector 的例子:
//测试指标为吞吐量
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
//需要预热,排除 jit 即时编译以及 JVM 采集各种指标带来的影响,由于我们单次循环很多次,所以预热一次就行
@Warmup(iterations = 1)
//单线程即可
@Fork(1)
//测试次数,我们测试10次
@Measurement(iterations = 10)
//定义了一个类实例的生命周期,所有测试线程共享一个实例
@State(value = https://www.it610.com/article/Scope.Benchmark)
public class VectorTest {
private static final VectorSpecies SPECIES =
FloatVector.SPECIES_256;
final int size = 1000;
final float[] a = new float[size];
final float[] b = new float[size];
final float[] c = new float[size];
public VectorTest() {
for (int i = 0;
i < size;
i++) {
a[i] = ThreadLocalRandom.current().nextFloat(0.0001f, 100.0f);
b[i] = ThreadLocalRandom.current().nextFloat(0.0001f, 100.0f);
}
}@Benchmark
public void testScalar(Blackhole blackhole) throws Exception {
for (int i = 0;
i < a.length;
i++) {
c[i] = (a[i] * a[i] + b[i] * b[i]) * -1.0f;
}
}@Benchmark
public void testVector(Blackhole blackhole) {
int i = 0;
//高于数组长度的 SPECIES 一次处理数据长度的倍数
int upperBound = SPECIES.loopBound(a.length);
//每次循环处理 SPECIES.length() 这么多的数据
for (;
i < upperBound;
i += SPECIES.length()) {
// FloatVector va, vb, vc;
var va = FloatVector.fromArray(SPECIES, a, i);
var vb = FloatVector.fromArray(SPECIES, b, i);
var vc = va.mul(va)
.add(vb.mul(vb))
.neg();
vc.intoArray(c, i);
}
for (;
i < a.length;
i++) {
c[i] = (a[i] * a[i] + b[i] * b[i]) * -1.0f;
}
}public static void main(String[] args) throws RunnerException {
Options opt = new OptionsBuilder().include(VectorTest.class.getSimpleName()).build();
new Runner(opt).run();
}
}
注意使用处于孵化的 Java 特性需要加上额外的启动参数将模块暴露,这里是
--add-modules jdk.incubator.vector
,需要在 javac 编译和 java 运行都加上这些参数,使用 IDEA 即:文章图片
文章图片
测试结果:
BenchmarkModeCntScoreErrorUnits
VectorTest.testScalarthrpt107380697.998 ± 1018277.914ops/s
VectorTest.testVectorthrpt1037151609.182 ± 1011336.900ops/s
其他使用,请参考:fizzbuzz-simd-style,这是一篇比较有意思的文章(虽然这个性能优化感觉不只由于 SIMD,还有算法优化的功劳,哈哈)
Foreign Linker API 相关 JEP:
- JEP 389: Foreign Linker API (Incubator)
- JEP 412: Foreign Function & Memory API (Incubator):在 Java 17 中,和 Foreign Linker API 整合到了一起
- JEP 419: Foreign Function & Memory API (Second Incubator):位于 Java 18 中
文章图片
以上例子来自于 https://headcrashing.wordpres... ,感兴趣的可以查看下
Foreign-Memory Access API
- JEP 370: Foreign-Memory Access API (Incubator)
- JEP 383: Foreign-Memory Access API (Second Incubator)
- JEP 393: Foreign-Memory Access API (Third Incubator)
- JEP 412: Foreign Function & Memory API (Incubator):在 Java 17 中,和 Foreign Linker API 整合到了一起
- JEP 419: Foreign Function & Memory API (Second Incubator):位于 Java 18 中
- ByteBuffer API 可以提供直接内存的访问 (DirectBuffer 还有 MMAP Buffer),但是大小受限(2 GB,原因因为 Buffer classes limited by 32-bit addressing),并且有很多问题遗留了很多年未能解决,例如:MappedByteBuffer.release()/close() to release system resources,Please make DirectByteBuffer performance enhancements, Add absolute bulk put and get methods
- Unsafe API:性能很高,可以被 JIT 优化,但是没有限制内存访问,哪一块内存都能访问,如果访问到一块已经释放的内存,就会导致 JVM 崩溃。
- JNI 调用:性能较差,因为无法被 JIT 优化(例如方法内联)
Java 16 – JDK Flight Recorder JFR 是我最喜欢的 Java 特性功能,我针对 JFR 写了很多篇文章,使用 JFR 定位过很多性能瓶颈以及线上问题,请参考以下系列或者文章:
- JFR 全解系列
- JFR导致的雪崩问题定位与解决
- JFR 定位因为 SSL 导致 CPU Load 飚高的问题
- 一次鞭辟入里的 Log4j2 日志输出阻塞问题的定位
- spring-data-redis 上百万的 QPS 压力太大连接失败,我 TM 人傻了
Java 16 – jpackage 相关 JEP:
- 已废弃 JEP 311: Java Packager API & CLI
- JEP 343: Packaging Tool (Incubator)
- JEP 392: Packaging Tool
- Linux: deb and rpm
- macOS: pkg and dmg
- Windows: msi and exe
Java 16 - Performance 性能相关的更新有很多
Hotspot 实现 Elastic Metaspace 相关 JEP: Elastic Metaspace
原来的元空间实现中,每个类加载器占用一个单独的元空间抽象,当类加载器被回收后,这块内存被释放但是不会退还给系统而是继续给其他类加载器复用,元空间的系统内存占用只会一直增大不会缩小,也就是不会将内存退还给系统。现在优化了这一点,可以动态伸缩元空间。这块的详细源码分析,我会在之后出一期类似于 全网最硬核 TLAB 解析 的文章解析这块。
G1 和 Parallel GC 优化 如果想详细了解这块的优化,可以参考这篇文章:JDK 16 G1/Parallel GC changes
ZGC 优化 相关 JEP:
- JEP 376: ZGC: Concurrent Thread-Stack Processing
Shenandoah GC 优化
- Shenandoah: should not block pacing reporters
- Shenandoah: reconsider free budget slice for marking
- Shenandoah: pacer should wait on lock instead of exponential backoff
- Shenandoah: support manageable SoftMaxHeapSize option
- Shenandoah: Concurrent weak reference processing
- Shenandoah: "adaptive" heuristic is prone to missing load spikes
Java 16 – Deprecations/Limitations Primitive Wrapper Warnings 相关 JEP:
- JEP 390: Warnings for Value-Based Classes
目前,原始类型的封装类型类(例如 Integer )的构造器标记为了过期,并且会在将来的版本被移除,用他们里面的静态方法
valueOf()
代替。我单独写了一篇文章来分析这个,参考:JEP解读与尝鲜系列4 - Java 16 中对于 Project Valhalla 的铺垫
Strong Encapsulation By Default 相关 JEP:
- JEP 396: Strongly Encapsulate JDK Internals by Default
- JEP 403: Strongly Encapsulate JDK Internals:Java 17 发布的,已经完全去掉了
--illegal-access
,如果使用,会有OpenJDK 64-Bit Server VM warning: Ignoring option --illegal-access=warn; support was removed in 17.0
的提示。
--illegal-access
的特性进行了修改。Java 16 之前默认是 permit,遇到访问没有开放的包会在第一次有提示,但是还是可以正常运行:WARNING: An illegal reflective access operation has occurred
WARNING: Illegal reflective access by j9ms.internal.Nimbus
(file:...) to constructor NimbusLookAndFeel()
WARNING: Please consider reporting this
to the maintainers of j9ms.internal.Nimbus
WARNING: Use --illegal-access=warn to enable warnings
of further illegal reflective access operations
WARNING: All illegal access operations will be denied
in a future release
Java 16 则是 deny。即默认禁止非法包访问,用户可以通过启动参数
--illegal-access=permit
修改。Java 17 则是移除了这个参数,加上这个启动参数也无效了,会有提示并且反射访问内部未暴露的包会报错,例如:var dc = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("defineClass",
String.class,
byte[].class,
int.class,
int.class);
dc.setAccessible(true);
使用启动参数
--illegal-access=warn
运行:OpenJDK 64-Bit Server VM warning: Ignoring option --illegal-access=warn;
support was removed in 17.0
Exception in thread "main" java.lang.reflect.InaccessibleObjectException: Unable to make protected final java.lang.Class java.lang.ClassLoader.defineClass(java.lang.String,byte[],int,int) throws java.lang.ClassFormatError accessible: module java.base does not "opens java.lang" to unnamed module @378bf509
at java.base/java.lang.reflect.AccessibleObject.checkCanSetAccessible(AccessibleObject.java:354)
at java.base/java.lang.reflect.AccessibleObject.checkCanSetAccessible(AccessibleObject.java:297)
at java.base/java.lang.reflect.Method.checkCanSetAccessible(Method.java:199)
at java.base/java.lang.reflect.Method.setAccessible(Method.java:193)
【Inside Java Newscast #1 深度解读】但是,通过启动参数
--add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED
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