JDK11升级JDK17最全实践干货来了

原创
2023/11/15 18:00
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一、前言

2021年9月14日,Oracle发布了可以长期支持的JDK17版本,那么从JDK11到JDK17,到底带来了哪些特性呢?亚毫秒级的ZGC效果到底怎么样呢?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JDK11升级JDK17最全实践。



二、为什么升级JDK17

1)长期支持版本

JDK17是Oracle官方在2021年9月14日发布的一个长期支持(LTS)版本,意味着它将获得长期的更新和支持,有助于保持程序的稳定性和可靠性。

2)性能提升

更好的垃圾回收器。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%,从Java 11 升级到 Java 17,G1GC平均速度提升8.66%,ParallelGC为6.54%基于OptaPlanner的用例基准测试表明:https://www.optaplanner.org/blog/2021/09/15/HowMuchFasterIsJava17.html)

最大的亮点是带来了稳定版的ZGC垃圾回收器,达到亚毫秒级停顿。

3)新语法和特性

Switch表达式简化、Text Blocks文本块、instanceof 的模式匹配升级和NullPointerException提示信息改进等

4)支持最新的技术和框架

Spring framework6 和Spring Boot3 都默认使用 Java 17作为最低版本



三、升级后压测效果

先给出结论: 

  1. JDK17相对于JDK8和JDK11,所有垃圾回收器的性能都有很明显的提升,特别是稳定版的ZGC垃圾回收器

  2. 不论任何机器配置下,都推荐使用ZGC,ZGC的停顿时间达到亚毫秒级,吞吐量也比较高

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、JDK11和JDK17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:



四、OracleJDK 和 OpenJDK 的选择

2021年9月,Oracle宣布JDK17可以免费商用,直到下一个 LTS 版本之后继续提供整整一年,同时Oracle 将继续按照自 Java 9 以来的相同版本和时间表提供GPL下的Oracle OpenJDK 版本。

2023年9月,OracleJDK发布了新的LTS版本 JDK21,这就意味着从2024年9月开始,在生产环境使用 OracleJDK17 将需要付费。

参考:https://www.oracle.com/hk/java/technologies/downloads/#java17

OracleJDK和OpenJDK这两个之间没有真正的技术差别,因为针对Oracle JDK构建过程是基于OpenJDK的。自从JDK11开始,OracleJDK和OpenJDK在功能上基本相同,所以推荐使用 OpenJDK17 或其他开源的JDK版本,这些开源版本都是基于OpenJDK构建并提供长期支持的,比如:AdoptOpenJDKRedHatOpenJDK。

官方参考:https://blogs.oracle.com/java/post/oracle-jdk-releases-for-java-11-and-later



五、JDK11到JDK17带来了哪些新特性

5.1、JVM改进

  1. ZGC垃圾回收器从实验性功能更改为正式产品功能,从JDK11引入以来,经过持续的迭代升级,目前已经足够稳定。需要手动开启,开启方式:-XX:+UseZGC

  2. G1垃圾回收器仍然作为默认垃圾回收器,进行改进升级,主要包括可中止的混合收集集合、NUMA 可识别内存分配等

  3. JDK14开始删除 CMS 垃圾回收器

  4. JDK14开始弃用 ParallelScavenge 和 SerialOld GC 的组合使用

  5. JDK15禁用偏向锁,默认禁用:-XX:+UseBiasedLocking

  6. NullPointerException 提示信息改进

JDK14以前的出现NullPointerException时,只能定位到所在异常行,无法定位具体是哪个变量。改进后的NullPointerException,可以清晰描述具体变量,提升了空指针异常的可读性。

5.2、新语法特性

5.2.1、Switch表达式简化

switch表达式带来了简化式的编码方式,提供了新的分支切换方式,即 -> 符号,右则表达式方法体在执行完分支方法之后,自动结束 switch 分支,同时 -> 右则方法块中可以是表达式、代码块或者是手动抛出的异常

参考:https://openjdk.org/jeps/361

传统写法

新写法

5.2.2、Text Blocks文本块

参考:https://openjdk.org/jeps/378

通过编写 """,来减少转义字符和换行符,达到简化代码和提高代码可读性的目的

5.2.3、Record类型

参考:https://openjdk.org/jeps/395

record 是 JDK 14 引入的关键字,用于声明不可变的数据类。它适用于存储纯粹的值类型数据,如接口传输数据、坐标点和只读的日志记录。与 lombok 相比,record 简化了定义纯粹数据类型的过程。由于 record 类是不可变的,成员变量只能设置一次且无法更改,无需提供显式的 setter() 方法。

1、定义Point类,使用关键字record,未定义get/set

2、查看编译后的字节码文件

3、使用Point类

5.2.4、instanceof 的模式匹配升级

  • instanceof类型判断再也不需要强制转换

参考: https://openjdk.org/jeps/394
5.2.5、密封的类和接口
参考: https://openjdk.org/jeps/409
JDK15开始,引入了sealed普通类或接口类,这些类只允许被指定的类或者interface进行扩展和实现。
使用修饰符sealed,您可以将一个类声明为密封类。密封的类使用关键字permits列出可以直接扩展它的类。子类可以是最终的,非密封的或密封的
比较实用的一个特性,可以用来限制类的层次结构
5.2.6、其他优化和升级
感兴趣的同学,推荐阅读OpenJDK官方文档说明,从JDK11到JDK17的改动: https://openjdk.org/projects/jdk/17/jeps-since-jdk-11


六、升级步骤

6.1、JDK选择

OpenJDK17下载: https://jdk.java.net/archive/
行云镜像:jdt-base-tomcat/java-jdt-centos7.4-openjdk-17.0.2-tomcat8.0.53

6.2、pom编译配置升级

maven编译所需JDK升级至17
  
  
  
<properties>    <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>    <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target></properties>

6.3、SpringBoot升级

SpringBoot版本升级到2.7.15,Spring版本升级为5.3.29
为什么不升级到SpringBoot3?
Spring Boot 3.0最低要求 Java 17,SpringBoot3.0带来了很多变化,和SpringBoot2差异较大。考虑到公司很多中间件都是基于SpringBoot2构建的,所以此处推荐升级到SpringBoot2的最高版本2.7.15。
POM升级
  
  
  
<parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.7.15</version></parent>
也可以通过设置dependencyManagement的方式:
  
  
  
<properties>    <!-- 框架版本配置-->    <springboot-version>2.7.15</springboot-version>    <springframework.version>5.3.29</springframework.version></properties>  
<dependencyManagement> <dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>${springboot-version}</version> <scope>import</scope> <type>pom</type> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework</groupId> <artifactId>spring-framework-bom</artifactId> <version>${springframework.version}</version> <scope>import</scope> <type>pom</type> </dependency> </dependencies></dependencyManagement>
参考:
spring升级指南: https://github.com/spring-projects/spring-framework/wiki/Spring-Framework-Versions
springboot版本官网: https://spring.io/projects/spring-boot#learn
循环依赖问题
SpringBoot升级到2.7.15后,如果应用中存在循环依赖的问题,启动时会报如下错误:
 原因: 官方文档不鼓励循环依赖引用,默认情况下是禁止的
解决方案:
第一种:推荐更新应用中bean的依赖关系来解决
第二种:配置文件中加入以下配置,为了和旧版本保持一致,此配置推荐添加
  
  
  
#放开循环依赖spring.main.allow-circular-references=true

6.4、常用中间件升级

6.4.1、Lombok版本升级到1.18.20以上

  
  
  
<dependency> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> <version>1.18.20</version></dependency>
如果不升级,编译时会报错如下:
6.4.2、swgger问题,springfox3.0.0和springboot2.7版本不兼容
异常:
  
  
  
Failed to start bean 'documentationPluginsBootstrapper'; nested exception is java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "org.springframework.web.servlet.mvc.condition.PatternsRequestCondition.getPatterns()" because "this.condition" is null
解决方案:
  
  
  
/** * 增加如下配置可解决Spring Boot 2.7.15 与Swagger 3.0.0 不兼容问题 **/@Beanpublic BeanPostProcessor springfoxHandlerProviderBeanPostProcessor() {return new BeanPostProcessor() {
@Override public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {if (bean instanceof WebMvcRequestHandlerProvider || bean instanceof WebFluxRequestHandlerProvider) { customizeSpringfoxHandlerMappings(getHandlerMappings(bean)); }return bean;}
private <T extends RequestMappingInfoHandlerMapping> void customizeSpringfoxHandlerMappings(List<T> mappings) { List<T> copy = mappings.stream().filter(mapping -> mapping.getPatternParser() == null).collect(Collectors.toList()); mappings.clear(); mappings.addAll(copy); }
@SuppressWarnings("unchecked")private List<RequestMappingInfoHandlerMapping> getHandlerMappings(Object bean) {try { Field field = ReflectionUtils.findField(bean.getClass(), "handlerMappings"); field.setAccessible(true);return (List<RequestMappingInfoHandlerMapping>) field.get(bean); } catch (IllegalArgumentException | IllegalAccessException e) {throw new IllegalStateException(e); } } };}
参考: https://developer.aliyun.com/article/950787

6.4.3、AKS升级(针对直接从JDK8升级的情况)

异常 :Causedby: java.lang.NoClassDefFoundError: javax/xml/bind/JAXBException
原因 :Java11 删除了 Java EE modules,其中就包括 java.xml.bind (JAXB)。
解决方案:
手动引入如下包即可
  
  
  
<!-- API, java.xml.bind module --> <dependency>      <groupId>jakarta.xml.bind</groupId>      <artifactId>jakarta.xml.bind-api</artifactId>      <version>2.3.2</version></dependency> <!-- Runtime, com.sun.xml.bind module --><dependency>       <groupId>org.glassfish.jaxb</groupId>       <artifactId>jaxb-runtime</artifactId>       <version>2.3.2</version></dependency>

6.4.4、Concrete配置中心阻塞升级

使用 Concrete时,启动时异常:
  
  
  
Unable to make field private static final java.lang.reflect.Method jdk.proxy2.$Proxy97.m0 accessible:  module jdk.proxy2 does not "opens jdk.proxy2" to unnamed module @61d47554
原因:
分析下Concrete报错的原因,如下图,包内com.wangyin.concrete.spring.ConcreteConfigProcessor#postProcessAfterInitialization(212行)的实现逻辑
 解决方案:
  1. 在JVM启动参数中设置--add-opens jdk.proxy2来开启私有字段的访问,但因为动态代理生 成的包名是随机不明确的,所以这种方案不可行。JDK官方文档也明确表示不支持访问动态代理内部的随机字段。官方说明: https://cr.openjdk.org/~mr/jigsaw/spec/api/java/lang/reflect/Proxy.html
  2. 代码修改,只需把 f.setAccessible(true) 移到 Modifier.isStatic(f.getModifiers()) 的判断下方即可。 原因是方法 Modifier.isStatic(f.getModifiers()) 本来就要跳过静态字段,这样修改直接避免了访问。 推动concrete团队修复问题

6.5、JVM启动参数配置

6.5.1、开启ZGC

启动参数中配置:-XX:+UseZGC
6.5.2、不同中间件所需启动参数
升级JDK17后,项目启动时可能会遇到如下两种类型的异常:
  1. cannot access class sun.util.calendar.ZoneInfo (in module java.base) because module java.base does not export sun.util.calendar to unnamed module @0x2611f533
  2. Unab le to make field final int java.math.BigInteger.signum accessible: module java.base does not "opens java.math" to unnamed module @525f1e4e
异常原因:
自从JDK9中引入了模块化功能后,再到JDK17,对于包扫描和反射的权限控制更加的严格。常见的库比如(Spring)大量用到包扫描和反射,所以常出现此错误。
解决方案:
一个粗暴的解决办法是将没开放的module强制对外开放,即保持和Java9之前的版本一致。
  • --add-exports导出包,意味着其中的所有公共类型和成员都可以在编译和运行时访问。
  • --add- opens打开包,意味着其中的所有类型和成员(不仅是公共类型)都可以在运行时访问。
主要区别在于--add-opens允许“深度反射”,即非公共成员的访问,才可以调用setAccessible(true)
参考: https://stackoverflow.com/questions/44056405/whats-the-difference-between-add-exports-and-add-opens-in-java-9
SGM需要加入:
  
  
  
--add-opens java.management/java.lang.management=ALL-UNNAMED --add-opens jdk.management/com.sun.management.internal=ALL-UNNAMED --add-opens java.management/sun.management=ALL-UNNAMED
R2M需要加入:
  
  
  
--add-opens java.base/java.time=ALL-UNNAMED
Ducc需要加入:
  
  
  
--add-opens java.base/java.util.concurrent=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/java.util.concurrent.locks=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/java.security=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/jdk.internal.loader=ALL-UNNAMED--add-opens java.management/com.sun.jmx.mbeanserver=ALL-UNNAMED --add-opens java.base/java.net=ALL-UNNAMED --add-opens java.base/sun.nio.ch=ALL-UNNAMED
AKS需要加入:
  
  
  
--add-exports java.base/sun.security.action=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/java.math=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED--add-opens java.base/sun.util.calendar=ALL-UNNAMED

6.6、启动后的验证

  1. 推荐先升级JDK11,再到JDK17,一边升级一边进行验证观察
  2. 观察日志是否有异常,特别是上面说到的启动时异常
  3. 观察监控类软件,比如SGM、UMP等监控是否正常
  4. 推荐逐步有序切量,并做好常态化压测,防止影响核心业务
  5. 升级完成后 ,最好能做个全流程的功能测试,防止功能异常


七、总结

  1. 升级后,除了可以使用新的语法特性,最大的亮点是可以使用亚毫秒级停顿的GC性能(至少百倍的GC性能提升),所以 强烈建议升级到JDK17
  2. 整个升级过 程并不复杂,主要涉及到中间件版本的升级和启动参数的配置
希望以上分享可以给大家带来实际的帮助,升级过程中如果遇到问题,欢迎大家在评论区回复。

-end-

本文分享自微信公众号 - 京东云开发者(JDT_Developers)。
如有侵权,请联系 support@oschina.cn 删除。
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