Java 17 生产实践

背景

版本发布

2021年3月16日 Java 17 作为继Java 11的下一个LTS版本正式发布，JDK 17 作为下一代 LTS 将提供至少到 2026 年的支持。

同业动态

2022年ThoughtWorks 26期技术雷达也提到，建议各个组织将Java 17纳入评估。

评估 82. Java 17
我们通常不会专门介绍某一语言的新版本，但我们还是想关注一下 Java 新的长期支持（LTS）版本——Java 17。尽管出现了前景不错的新特性，比如模式匹配等预览特性，但其实向新 LTS 版本升级的方案更应该吸引各个组织的兴趣。我们建议各个组织在 Java 有新的发布时对其进行评估，确保能够恰当地适配这些新特性和版本。尽管定期更新有利于简化开发并且方便管理，但许多组织却意外地并不经常更新语言的版本。希望通过 LTS 版本的升级以及开发团队对语言的定期更新，能够使生产软件免于因为“更新成本太高”而一直困在 Java 的过时版本上。

框架发展情况

Spring Framework 6和SpringBoot 3.0 将在2022年底正式发布，将基于Java 17构建。

Spring Boot 3.0.0 M1 Release Notes · spring-projects/spring-boot Wiki (github.com)

Minimum Requirements Changes
Spring Boot 3.0 makes the following changes to its minimum supported versions:
Gradle 7.3
Jakarta EE 9
Java 17
Kotlin 1.6
Spring Framework 6

其他团队落地情况

在此之前，我所在的团队使用的Java版本一直停留在Java8，今年经过其他开发团队的尝试，我们团队在4月份也正式决定在生产环境使用Java 17。

实践情况

开发组件版本

本次计划在内部运营管理系统重构中使用Java 17作为基础版本，其他核心组件版本如下

SpringBoot 2.6.6
mapstruct 1.4.2.Final
mybatis-plus 3.5.1
jdk 17.0.1

开发时SpringBoot 3.0还处于M2里程碑阶段，暂时不适合带入生产环境，等未来3.0 GA后再考虑升级

基础镜像

原本使用的基于jdk8 的Docker image也需要替换成基于jdk 17的image

带来的问题：

原本基于jdk8构建并注入到镜像中的opentelemetry-javaagent暂时不可用，等待后续基于jdk17 构建后才能重新启用

JVM参数

由于从Java11开始G1替代CMS作为默认的垃圾收集器，Java14开始移除了CMS GC。

故团队内定义的系统框架配置的GC调优参数基本废弃，并且可以使用Java 14新引入的JVM参数，例如-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages

开启前

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at Book.main(Book.java:5)

开启后

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: 
        Cannot assign field "book" because "shoopingcart.buy" is null
    at Book.main(Book.java:5)

语法特性

从Java8到Java17期间新增的语法特性很多，此处提及几个比较常用的

快速创建不可变集合

不可变对象具有许多优点，包括：

可安全使用不受信任的库。
线程安全。
不需要支持变化判断，所有不可变的集合实现都比其可变的同级实现更节省内存。

Java9开始新增List、Map、Set等of方法快速创建不可变集合

List.of(prodStrategy, instStrategy)

实现源码

    static <E> List<E> of(E e1, E e2) {
        return new ImmutableCollections.List12<>(e1, e2);
    }

Java16开始，Stream类中也新增toList()方法，快速将流转成不可变集合

List<Long> ids = idList.stream().map(ContactId::id).toList();

实现源码

    default List<T> toList() {
        return (List<T>) Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(Arrays.asList(this.toArray())));
    }

注意：如果需要将流转成可变集合，还是需要使用collect(Collectors.toList())方法

record类型

Java14开始新增record类型，用于表示不可变class，实践中可以方便的表示值对象，无需使用@Value注解

public record ContactId(@NotNull(message = "ID不能为空") Long id) {
}

instanceof模式匹配

Java14开始支持模式匹配，无需做强制类型转换

	private void configMessageConverters(List<HttpMessageConverter<?>> converters) {
		converters.removeIf(x -> x instanceof StringHttpMessageConverter || x instanceof MappingJackson2HttpMessageConverter);
		converters.add(new StringHttpMessageConverter(Charsets.UTF_8));
		converters.add(new MappingJackson2HttpMessageConverter(objectMapper));
	}

创建类型安全的流

Java9 开始，新增ofNullable方法创建类型安全的流对象，避免在调用stream方法时报NPE

// query.getDescColumns()可能为null
List<OrderItem> descItems = Stream.ofNullable(query.getDescColumns())
				.flatMap(Collection::stream)
				.map(OrderItem::desc)
				.toList();

性能和安全提升

从同一段功能逻辑中测试发现，Java8和Java17在并发场景下性能差距达到2倍以上

并且同样的逻辑（使用了并发安全的工具）在并发量达到50000的时候在Java8中依然有线程安全问题，而Java17中不会有线程安全问题

外部测评结果

从规划调度引擎 OptaPlanner 项目（原文 (opens new window)）对 JDK 17和 JDK 11 的性能基准测试进行了对比来看：
对于 G1GC（默认），Java 17 比 Java 11 快 8.66%；
对于 ParallelGC，Java 17 比 Java 11 快 6.54%；
Parallel GC 整体比 G1 GC 快 16.39%
简而言之，JDK17 更快，高吞吐量垃圾回收器比低延迟垃圾回收器更快。