Java12的新特性

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序

本文主要讲述一下Java12的新特性

版本号

java -version
openjdk version "12" 2019-03-19
OpenJDK Runtime Environment (build 12+33)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 12+33, mixed mode)

从version信息可以看出是build 12+33

特性列表

189: Shenandoah: A Low-Pause-Time Garbage Collector (Experimental)

Shenandoah GC是一个面向low-pause-time的垃圾收集器，它最初由Red Hat实现，支持aarch64及amd64 architecture；ZGC也是面向low-pause-time的垃圾收集器，不过ZGC是基于colored pointers来实现，而Shenandoah GC是基于brooks pointers来实现；如果要使用Shenandoah GC需要编译时--with-jvm-features选项带有shenandoahgc，然后启动时使用-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseShenandoahGC

230: Microbenchmark Suite

在jdk源码里头新增了一套基础的microbenchmarks suite

325: Switch Expressions (Preview)

对switch进行了增强，除了使用statement还可以使用expression，比如原来的写法如下：

switch (day) {
    case MONDAY:
    case FRIDAY:
    case SUNDAY:
        System.out.println(6);
        break;
    case TUESDAY:
        System.out.println(7);
        break;
    case THURSDAY:
    case SATURDAY:
        System.out.println(8);
        break;
    case WEDNESDAY:
        System.out.println(9);
        break;
}

现在可以改为如下写法：

switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> System.out.println(6);
    case TUESDAY                -> System.out.println(7);
    case THURSDAY, SATURDAY     -> System.out.println(8);
    case WEDNESDAY              -> System.out.println(9);
}

以及在表达式返回值

int numLetters = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY                -> 7;
    case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
    case WEDNESDAY              -> 9;
};

对于需要返回值的switch expression要么正常返回值要么抛出异常，以下这两种写法都是错误的

int i = switch (day) {
    case MONDAY -> {
        System.out.println("Monday"); 
        // ERROR! Block doesn't contain a break with value
    }
    default -> 1;
};
i = switch (day) {
    case MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY: 
        break 0;
    default: 
        System.out.println("Second half of the week");
        // ERROR! Group doesn't contain a break with value
};

334: JVM Constants API

新增了JVM Constants API，具体来说就是java.base模块新增了java.lang.constant包，引入了ConstantDesc接口( ClassDesc、MethodTypeDesc、MethodHandleDesc这几个接口直接继承了ConstantDesc接口)以及Constable接口；ConstantDesc接口定义了resolveConstantDesc方法，Constable接口定义了describeConstable方法；String、Integer、Long、Float、Double均实现了这两个接口，而EnumDesc实现了ConstantDesc接口

340: One AArch64 Port, Not Two

64-bit Arm platform (arm64)，也可以称之为aarch64；之前JDK有两个关于aarch64的实现，分别是src/hotspot/cpu/arm以及open/src/hotspot/cpu/aarch64，它们的实现重复了，为了集中精力更好地实现aarch64，该特性在源码中删除了open/src/hotspot/cpu/arm中关于64-bit的实现，保留其中32-bit的实现，于是open/src/hotspot/cpu/aarch64部分就成了64-bit ARM architecture的默认实现

341: Default CDS Archives

java10的新特性 JEP 310: Application Class-Data Sharing扩展了JDK5引入的Class-Data Sharing，支持application的Class-Data Sharing；Class-Data Sharing可以用于多个JVM共享class，提升启动速度，最早只支持system classes及serial GC，JDK9对其进行扩展以支持application classes及其他GC算法，并在JDK10中开源出来( 以前是commercial feature)；JDK11将-Xshare:off改为默认-Xshare:auto，以更加方便使用CDS特性；JDK12的这个特性即在64-bit平台上编译jdk的时候就默认在${JAVA_HOME}/lib/server目录下生成一份名为classes.jsa的默认archive文件( 大概有18M)方便大家使用

344: Abortable Mixed Collections for G1

G1在garbage collection的时候，一旦确定了collection set( CSet)开始垃圾收集这个过程是without stopping的，当collection set过大的时候，此时的STW时间会过长超出目标pause time，这种情况在mixed collections时候比较明显。这个特性启动了一个机制，当选择了一个比较大的collection set，允许将其分为mandatory及optional两部分( 当完成mandatory的部分，如果还有剩余时间则会去处理optional部分)来将mixed collections从without stopping变为abortable，以更好满足指定pause time的目标

346: Promptly Return Unused Committed Memory from G1

G1目前只有在full GC或者concurrent cycle的时候才会归还内存，由于这两个场景都是G1极力避免的，因此在大多数场景下可能不会及时会还committed Java heap memory给操作系统。JDK12的这个特性新增了两个参数分别是G1PeriodicGCInterval及G1PeriodicGCSystemLoadThreshold，设置为0的话，表示禁用。当上一次garbage collection pause过去G1PeriodicGCInterval( milliseconds)时间之后，如果getloadavg()( one-minute)低于G1PeriodicGCSystemLoadThreshold指定的阈值，则触发full GC或者concurrent GC( 如果开启G1PeriodicGCInvokesConcurrent)，GC之后Java heap size会被重写调整，然后多余的内存将会归还给操作系统

细项解读

上面列出的是大方面的特性，除此之外还有一些api的更新及废弃，主要见JDK 12 Release Notes，这里举几个例子。

添加项

支持unicode 11
支持Compact Number Formatting

使用实例如下

    @Test
    public void testCompactNumberFormat(){
        var cnf = NumberFormat.getCompactNumberInstance(Locale.CHINA, NumberFormat.Style.SHORT);
        System.out.println(cnf.format(1_0000));
        System.out.println(cnf.format(1_9200));
        System.out.println(cnf.format(1_000_000));
        System.out.println(cnf.format(1L << 30));
        System.out.println(cnf.format(1L << 40));
        System.out.println(cnf.format(1L << 50));
    }

输出

1万
2万
100万
11亿
1兆
1126兆

String支持transform、indent操作

    @Test
    public void testStringTransform(){
        System.out.println("hello".transform(new Function() {
            @Override
            public Integer apply(String s) {
                return s.hashCode();
            }
        }));
    }

    @Test
    public void testStringIndent(){
        System.out.println("hello".indent(3));
    }

Files新增mismatch方法

    @Test
    public void testFilesMismatch() throws IOException {
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("/tmp/a.txt");
        fileWriter.write("a");
        fileWriter.write("b");
        fileWriter.write("c");
        fileWriter.close();

        FileWriter fileWriterB = new FileWriter("/tmp/b.txt");
        fileWriterB.write("a");
        fileWriterB.write("1");
        fileWriterB.write("c");
        fileWriterB.close();

        System.out.println(Files.mismatch(Path.of("/tmp/a.txt"),Path.of("/tmp/b.txt")));
    }

Collectors新增teeing方法用于聚合两个downstream的结果

    @Test
    public void testCollectorTeeing(){
        var result = Stream.of("Devoxx","Voxxed Days","Code One","Basel One")
                .collect(Collectors.teeing(Collectors.filtering(n -> n.contains("xx"),Collectors.toList()),
                                            Collectors.filtering(n -> n.endsWith("One"),Collectors.toList()),
                        (List list1, List list2) -> List.of(list1,list2)
                                            ));

        System.out.println(result.get(0));
        System.out.println(result.get(1));
    }

CompletionStage新增exceptionallyAsync、exceptionallyCompose、exceptionallyComposeAsync方法

    @Test
    public void testExceptionallyAsync() throws ExecutionException, InterruptedException {
        LOGGER.info("begin");
        int result = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            LOGGER.info("calculate");
            int i = 1/0;
            return 100;
        }).exceptionallyAsync((t) -> {
            LOGGER.info("error error:{}",t.getMessage());
            return 0;
        }).get();

        LOGGER.info("result:{}",result);
    }

JDK12之前CompletionStage只有一个exceptionally，该方法体在主线程执行，JDK12新增了exceptionallyAsync、exceptionallyComposeAsync方法允许方法体在异步线程执行，同时新增了exceptionallyCompose方法支持在exceptionally的时候构建新的CompletionStage
Allocation of Old Generation of Java Heap on Alternate Memory Devices

G1及Parallel GC引入experimental特性，允许将old generation分配在诸如NV-DIMM memory的alternative memory device

ZGC: Concurrent Class Unloading

ZGC在JDK11的时候还不支持class unloading，JDK12对ZGC支持了Concurrent Class Unloading，默认是开启，使用-XX:-ClassUnloading可以禁用

新增-XX:+ExtensiveErrorReports

-XX:+ExtensiveErrorReports可以用于在jvm crash的时候收集更多的报告信息到hs_err.log文件中，product builds中默认是关闭的，要开启的话，需要自己添加-XX:+ExtensiveErrorReports参数

新增安全相关的改进

支持java.security.manager系统属性，当设置为disallow的时候，则不使用SecurityManager以提升性能，如果此时调用System.setSecurityManager则会抛出UnsupportedOperationException
keytool新增-groupname选项允许在生成key pair的时候指定一个named group
新增PKCS12 KeyStore配置属性用于自定义PKCS12 keystores的生成
Java Flight Recorder新增了security-related的event
支持ChaCha20 and Poly1305 TLS Cipher Suites

jdeps Reports Transitive Dependences

jdeps的--print-module-deps, --list-deps, 以及--list-reduce-deps选项得到增强，新增--no-recursive用于non-transitive的依赖分析，--ignore-missing-deps用于suppress missing dependence errors

移除项

移除com.sun.awt.SecurityWarnin
移除FileInputStream、FileOutputStream、Java.util.ZipFile/Inflator/Deflator的finalize方法
移除GTE CyberTrust Global Root
移除javac的-source, -target对6及1.6的支持，同时移除--release选项

废弃项

废弃的API列表见deprecated-list
废弃-XX:+/-MonitorInUseLists选项
废弃Default Keytool的-keyalg值

已知问题

Swing不支持GTK+ 3.20及以后的版本
在使用JVMCI Compiler(比如Graal)的时候，JVMTI的can_pop_frame及can_force_early_return的capabilities是被禁用的

其他事项

如果用户没有指定user.timezone且从操作系统获取的为空，那么user.timezone属性的初始值为空变为null
java.net.URLPermission的行为发生轻微变化，以前它会忽略url中的query及fragment部分，这次改动新增query及fragment部分，即scheme : // authority [ / path ]变动为scheme : // authority [ / path ] [ ignored-query-or-fragment ]
javax.net.ssl.SSLContext API及Java Security Standard Algorithm Names规范移除了必须实现TLSv1及TLSv1.1的规定

小结

java12不是LTS(Long-Term Support)版本(oracle版本才有LTS)，oracle对该版本的support周期为6个月。这个版本主要有几个更新点，一个是语法层更新，一个是API层面的更新，另外主要是GC方面的更新。
语法层面引入了preview版本的Switch Expressions；API层面引入了JVM Constants API，引入CompactNumberFormat，让NumberFormat支持COMPACTSTYLE，对String、Files、Collectors、CompletionStage等新增方法；GC方面引入了experimental版本的Shenandoah GC，不过oracle build的openjdk没有enable Shenandoah GC support；另外主要对ZGC及G1 GC进行了改进
其中JDK12对ZGC支持了Concurrent Class Unloading，默认是开启，使用-XX:-ClassUnloading可以禁用；对于G1 GC则新增支持Abortable Mixed Collections以及Promptly Return Unused Committed Memory特性

doc

openjdk 12
JDK 12 Release Notes
Java 12 Released with Experimental Switch Expressions and Shenandoah GC
Definitive Guide To Java 12
Definitive Guide To Switch Expressions In Java 12
JVM Class Data Sharing
JEP 310: Application Class-Data Sharing
Improve Launch Times On Java 10 With Application Class-Data Sharing
Make -Xshare:auto the default for server VM
Using application class-data sharing
Java Performance Tuning News February 2018
JDK 12 Security Enhancements

Java12的新特性

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版本号

特性列表

细项解读

添加项

移除项

废弃项

已知问题

其他事项

小结

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