JDK11新特性解读

摘要：千呼万唤，于正式发布版本即，也就是官方推荐可以广泛使用的版本，其中发布了包括等个新特性，让我们一睹为快。一新特性一览二发布计划日期阶段说明对进入阶段的变化会应用越来越严格的审查。我们需要支持以保持竞争力并与最新标准保持同步。

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。

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

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

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。

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。

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。 有时更容易维护多带带的实现，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；

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。

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可以多带带引用，maven中心仓库也提供了JavaEE（http://mvnrepository.com/arti...），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。

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；

在声明隐式类型的lambda表达式的形参时允许使用var。

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)

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。

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();

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/U...）。

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。

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；

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。

实现RFC 7539中指定的 ChaCha20 和 ChaCha20-Poly1305 两种加密算法。

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。

增强Java启动器支持运行单个Java源代码文件的程序。

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  HelloWorld.java
java -cp  helloWorld
java Factorial.java 3 4 5

等价于：

javac -d  Factorial.java
java -cp  Factorial 3 4 5

到JDK10为止，Java启动器能以三种方式运行：

启动一个class文件；

启动一个JAR中的main方法类；

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。

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。

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）。

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。

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；

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。

参考:http://openjdk.java.net/proje...