java11新特性

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千呼万唤，JDK11于2018-09-25正式发布GA版本(GA即General Availability，也就是官方推荐可以广泛使用的版本)，其中发布了包括ZGC、Flight Recorder等17个新特性，让我们一睹为快。

一、JDK11新特性一览

• 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

二、JDK11发布计划

日期阶段说明2018/06/28Rampdown Phase One (fork from main line)对进入Rampdown阶段的变化会应用越来越严格的审查。在阶段1中，只能修复 P1-P3 错误。2018/07/26Rampdown Phase Two在阶段2中，只能修复 showstopper 错误2018/08/16Initial Release Candidate2018/08/30Final Release Candidate在此阶段必须宣布最终候选版的发布日期并提交以进行测试2018/09/25General Availability最终版本，可在生产环境正式使用

三、JDK11特性解读

JEP 181: Nest-Based Access Control（基于嵌套的访问控制）

JEP 309: Dynamic Class-File Constants（动态类文件常量）

Java的类型文件格式将被拓展，支持一种新的常量池格式：CONSTANTDynamic，加载CONSTANTDynamic会将创建委托给bootstrap方法。

目标

其目标是降低开发新形式的可实现类文件约束带来的成本和干扰。

JEP 315: Improve Aarch64 Intrinsics（改进 Aarch64 函数）

JEP 318: Epsilon: A No-Op Garbage Collector（Epsilon — 一个无操作的垃圾收集器）

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（删除 Java EE 和 CORBA 模块）

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)（标准HTTP客户端）

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（用于 Lambda 参数的局部变量语法）

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（Curve25519 和 Curve448 算法的密钥协议）

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（飞行记录器）

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。

JEP 329: ChaCha20 and Poly1305 Cryptographic Algorithms（ChaCha20 和 Poly1305 加密算法）

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（启动单一文件的源代码程序）

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 
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（低开销的 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（支持 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 (可伸缩低延迟垃圾收集器)

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。

JEP 335: Deprecate the Nashorn JavaScript Engine（弃用 Nashorn JavaScript 引擎）

JEP 336: Deprecate the Pack200 Tools and API（弃用 Pack200 工具和 API）