1、前言
截至目前（2023 年），Java8 发布至今已有 9 年，2018年9月25日，Oracle 发布了 Java11，这是 Java8 之后的首个 LTS 版本。那么从 JDK8 到 JDK11，到底带来了哪些特性呢？值得我们升级吗？而且升级过程会遇到哪些问题呢？带着这些问题，本篇文章将带来完整的 JDK8 升级 JDK11 最全实践。
2、为什么升级 JDK11
1）性能提升
更好的垃圾收机制、更快的类加载器, 加快应用程序的运行速度。综合评估，从 Java 8 升级到 Java 11，G1GC 平均速度提升 16.1%，ParallelGC 为 4.5%（基于 OptaPlanner 的用例基准测试表明）
2）特性和改进
局部变类型推断、新的 API、HTTP/2 客户端、Lambda 表达式的新特性等，这些新特性可以提高开发效率。
3）支持最新的技术和框架
许多新的技术和框架已经或即将开始依赖于 JDK11 或以上版本，升级后可以保证应用程序能够分利用这些新的技术和框架。
4）长期支持版本
JDK11 是 Oracle 官方发布的一个长期支持（LTS），意味着它将获得长期的更新和支持，有助于保持用程序的稳定性和可靠性。
5）行业趋势
数据来自 New Relic 在 2023 年 1 月发布的 Java 生态报告，从下图可以看出：
- 目前市面上有 超过 56% 的应用程序使用了 JDK 11，Java 8 的使用从 2020 年的 84% 降低到了现在的 32% 左右。大部分公司在这三年之间都升级到了 JDK 11 或者 JDK 17 这两个 LTS 版本上面。
- 垃圾收集器使用情况来看，JDK11 版本及以上 G1 使用率最高，占比高达 65%
3、升级后 GC 效果
先给出结论：
- JDK11 相对于 JDK8，所有垃圾回收器的性能都有提升，特别是大内存机器下 G1 的提升最明显
- 8G 内存以下的机器，推荐使用 Parallel GC，如果特别追求低延迟，选择牺牲吞吐量，可以使用 G1，并设置期望的最大垃圾回收停顿时间来控制
- 8G 及以上的大内存机器，推荐使用 G1 4、不推荐使用 CMS，升级后从各项数据来看，CMS 收集器都不如 G1
我在 JDOS 平台上选择了不同配置的机器（2C4G、4C8G、8C16G），并分别使用 JDK8 和 JDK11 进行部署和压测。
整个压测过程限时 60 分钟，用 180 个虚拟用户并发请求一个接口，每次接口请求都创建 512Kb 的数据。最终产出不同 GC 回收器的各项指标数据，来分析 GC 的性能提升效果。
以下是压测的性能情况：
* 上面给出的 GC 升级效果，采用的是默认的配置，没有做任何优化，只提供参考。真正的 GC 调优是个技术活，需要根据业务需求、机器配置和实际压测效果等综合评估来选出最合适的 GC 垃圾回收器。
* 不同垃圾回收器的特点：
Parallel GC - JDK 8 及以下版本的默认收集器，关注吞吐量，尝试在最小延迟的情况下尽快完成工作并提高吞吐量。
CMS - 一个老年代收集器，基于标记 - 清除算法实现，关注延迟，以最短回收停顿时间为目标
Garbage First（G1）- JDK 9 以后的默认收集器，G1 关注总体的性能，会尝试在吞吐量和延迟之间做平衡。
4、JDK11 带来了哪些新特性
4.1、GC 改进
默认垃圾回收器改为 G1，废弃 CMS 垃圾回收器
◦ G1 特点：目标是降低应用程序的停顿时间并提高吞吐量。
引入 ZGC 垃圾回收器（可伸缩低延迟垃圾收集器） 但由于 JDK11 中 ZGC 还不够完善，推荐在 JDK17 中再使用稳定版 ZGC
◦ Full GC 的停顿不超过 10 毫秒
◦ 支持 TB 级堆内存回收
◦ 相对于 G1 吞吐量下降不超过 15%
4.2、模块化
Java9 引入了对于模块化软件支持，而 Java11 进一步扩展了这种特性。模块化让应用程序 更精简，减少对其他类库的依赖和冗余代码，提高运行效率和安全性 。
然而，目前不推荐使用模块化，因为相关组件生态还不完善，并且模块化带来的价值不够突出。具体原因请看后面章节的详细分析：新特性实践 - 模块化。
4.3、语法增强
◦ 局部变量推断，引入 var 局部变量类型，允许开发人员省略通常不必要的局部变量类型初始化声明
◦ Lambda 表达式简化，内部可以使用 var
◦ 接口中可以定义私有方法，可以实现接口方法的访问控制和代码复用
4.4、API 增强
◦ HTTPClient 标准化支持：强大而灵活的 HTTP 客户端 API，支持多协议（HTTP/2、WebSocket）、异步非阻塞、流操作和连接池等特性。ps：再也不需要用第三包 HttpClient 工具包
◦ 字符串方法增强：isBlank、lines、strip、stripLeading、stripTrailing和repeat
◦ Files 增强：readString、WriteString
◦ InputStream 增强：transferTo（流快速拷贝）
◦ stream 增强，dropWhile（从集合中删除满足的）、takeWhile（从集合中获取满足的）、ofNullable
◦ 集合工厂方法：Sets.of()、List.of()、Map.of()、Map.ofEntries()，举例：List list = List.of("Java", "Python", "C++");
5、如何升级
5.1、升级应用评估
- 为保证稳定性，我们优先在新业务新应用来落地实施 JDK11 的升级。
5.2、JDK 选择
自从 2019 年 1 月起，Oracle JDK 后续的版本开始商用收费，所以推荐大家选择 OpenJDK11，OpenJDK 和 OracleJDK 功能上没有差异，支持免费商用。
OpenJDK11 下载地址：https://jdk.java.net/archive/
5.3、GC 配置
根据自身需求和机器配置选择 GC，不同 GC 的 JVM 启动参数配置：
- G1 垃圾回收器（JDK11 默认，不需要手动配置）：-XX:+UseG1GC
- Parallel GC 垃圾回收器：XX:+UseParallelGC
5.4、升级过程踩坑
整个升级过程还是比较简单的，除了升级 JDK 版本，实际遇到的问题如下：
5.5、升级后验证
升级后完成，做好单测和回归测试，推荐能做个压测验证，防止影响线上服务稳定性
6、新特性实践 - 模块化
Java 一直是构建大型应用程序的主流语言之一。然而随着 Java 生态系统中存在着大量库和复杂的代码块之间关系难以理清的问题，构建系统变得困难且超出了我们的理解和有效开发的范围。特别是在使用繁多的 Java 存档文件（Java Archive, JAR）时，这一问题变得更加突出。为了应对这种复杂性，模块化能够很好地管理和减少代码的复杂性。因此自 Java9 开始，引入了模块化系统。通过模块化，Java 本身也得以进行模块化改进。
6.1、模块化是什么？
模块化指的是 JAVA 平台的模块系统（Java Platform Module System），简称 JPMS。JPMS 引入一种新方式来组织和构建 Java 应用程序，它将代码分为相互独立、可复用的模块。每个块都有自己的命名空间，明确声明并控制其他模块的访问权限。这种模块化设计使得开发人员能够更好地维护复杂的应用程序，提高代码的复用性、可维护性和安全性，同时提升应用的加载速度和性能。最大的特点是可以定义模块描述符来隔离 module（Jar 包）内部类的访问权限。
模块化的几点关键说明：
1）相对于 JDK8 的变动
- JDK9 以后引入了一个新组件 module：模块描述符 module-info.java，用于将一组相关的包放入一个组中。
- 在 Java8 和更早的应用程序中，应用程序将包作为顶级组件，Java9 以后应用程序将模块作为顶级组件
- 一个模块（Jar 包）只能有一个 module-info.java。
2）和 maven 的关系
模块化并不是要替代 maven，和 maven 本身并不冲突，maven 定义 jar 之间的依赖关系，模块化是对已经依赖的 jar 下的包进行更细粒度依赖控制
3）如何兼容旧应用
天然兼容旧应用。为了向后兼容旧项目，一些库本身并未模块化，其仍然可以作为模块在模块路径中使用，而这些库在模块路径上时会被转化为自动模块，例如：jackson-databind-1.0.0.jar 将成为自动模块 jackson.databind
6.2、带来了哪些好处？
1）封装和隔离，更好的访问控制
模块化允许开发者将代码和资源封装在独立的模块中。模块之间可以明确地定义公开和私有的 API，提供了更好的代码隔离性和可维护性。
ps：新业务单应用可以按照领域模型来进行多模块的划分，以避免代码腐化。简单举例单应用下存在产品.jar、订单.jar。订单依赖产品，通过模块化的限制，订单只能使用产品中明确对外暴露的类，这样就避免传统模式订单.jar 可能依赖了产品.jar 中普通的类导致代码腐化的问题，也降低后续领域服务拆分的复杂度
2）更好的可伸缩性，加载速度的提升
模块化系统使得 Java 平台更加可伸缩，通过模块化定义，可以仅加载需要的模块，从而提升加载类的效率，最终减少了应用程序的内存占用和启动时间，同时打包后的程序也更小。
3）明确的依赖关系
模块化系统要求在模块之间明确定义依赖关系。在编译或运行代码之前，模块系统会检查模块是否满足所有依赖关系，从而导致更少的运行时错误。
4）安全
在 JVM 的最深层次上执行强封装，减少 Java 运行时的攻击面，同时无法获得对敏感内部类的反射访问。
6.3、如何使用
1）定义 module-a.jar
包结构如下：
com.jdt.a
person
Men.java
reflect
ReflectModel.java
module-info.java
module-info 文件内容如下：
module module.a {
//指令用于指定一个模块中哪些包下的public对外是可访问的，包括直接引入和反射使用
exports com.jdt.a.person;
// 只能被反射调用，用于指定某个包下所有的 public 类都只能在运行时可被别的模块进行反射，并且该包下的所有的类及其乘员都可以通过反射进行访问。
opens com.jdt.a.refect;
}
2）定义 module-b.jar,包的 pom 中指定依赖了 module-a
包结构如下：
com.jdt.b
test
Test.java
module-info.java
module-info 文件内容如下：
module module.b {
//依赖a下的包
requires module.a;
}
3）此时 module-b.jar,在编写编码时，会遇到如下问题
6.4、实践过程的坑
上面简单介绍了模块化的知识，具体在落地过程中，我们主要踩了以下的坑，供大家参考
1）依赖 JSF 包时无法模块化
* JSF 是京东内部使用的高性能 RPC 框架
进行模块化时，pom 中依赖了 jsf 包，模块定义如下：
module module.a {
requires fastjson;
//依赖jsf包名
requires jsf.lite;
exports com.jd.jdk.test.module;
}
此时编译报错如下：提示找不到模块：jsf.lite，但是 pom 中明明指定依赖了 jsf.lite
问题原因：
经过一系列定位研究，发现 jsf-lite 包中，/META-INF/services 下的文件 org.glassfish.jersey.internal.spi.AutoDiscoverable 里面写的类是 com.alibaba.fastjson.support.jaxrs.FastJsonAutoDiscoverable，此类并未在当前 jsf.lite 包中定义，属于 com.alibaba.fastjson 包的。
但是我们的 pom 中明明也依赖了 com.alibaba.fastjson 包，为什么模块化后，就找不到了呢？
主要原因在于模块化遇到 SPI（Service Provider Interface）时的约束：模块化时，SPI 机制要求配置中定义依赖的类必须本模块定义的，不能是其他模块的包（来自它不拥有的包），否则，此包将无法被模块化
这样也就解释了，为什么上面 jsf 无法找到 module 的问题，jsf-lite 里面设置了它不拥有的包：com.alibaba.fastjson.support.jaxrs.FastJsonAutoDiscoverable，导致 jsf-lite 包无法被自动模块化
解决方案：
1、联系 JSF 团队，升级 JSF 包，修复上面说的 FastJsonAutoDiscoverable 配置错误的问题。
2）拆包问题（模块隔离）
模块化约束：jdk9 以上，使用模块化时不支持拆分包的形式依赖
拆分包意味着两个模块包含相同的包，Java 模块系统不允许拆分包。拆分包始终是不正常的，而当使用解析可传递依赖项的构建工具（如 Maven 等）时，很容易出现同一个库的多个版本，当 Java 模块系统检测到一个包存在于模块路径上的多个模块中时，就会拒绝启动。
例如：
module-a.jar包结构定义：
com.foo.package
A.java
module-b.jar包结构定义：
com.foo.package
B.java
当 module-c 同时依赖 module-a 和 module-b 时，如上编译时会报一个错，Package com.foo.package in both module module.b and module module.a，这就是 JAVA9 的模块隔离，要求只能从一个模块（module）中读取同一个包（package），不能跨模块读取。
解决方案：
如果在使用模块化时，遇到了拆分包问题，无论如何都是无法绕过的。即使从用户角度来看基于类路径的应用程序可以正确工作，你也最终需要处理这些问题。此时只能停用模块化或升级 jar 包，避免拆分包问题
6.5、模块化落地总结
目前不推荐使用模块化，因为相关组件生态还不完善，并且模块化带来的价值不够突出：
很多中间件都是基于 jdk8 构建的，都有可能遇到模块化兼容的问题，比如：jsf，需要 jsf 强制升级才可以使用模块化
拆包问题无法解决，比如：aws-java-sdk-s3、fluent 等。
7、总结
- 升级过程简单，升级后可以使用更多新特性和更好的 GC 性能，所以 建议升级到 JDK11。
- 现阶段 不推荐使用模块化，但是不用担心会影响 JDK11 的升级。
另外听说 JDK17 的 ZGC 可以达到亚秒级停顿，但考虑到 JDK11 的 ZGC 还不是很稳定，所以本次不做测试，后面升级到 JDK17 后再给大家分享 ZGC 压测效果。
希望以上分享可以给大家带来实际的帮助。
作者：京东科技 曲振富
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