JDK 16全览：改变游戏规则的新特性

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前言

在不断演进的技术世界中，Java持续推动着自身的边界，不断创新和进步。JDK 16不仅是一个新版本的发布，它是Java技术旅程中的一个重要里程碑，带来了期待已久的特性和显著的改进。本文将带你深入JDK 16的每一个角落，揭示这些新特性如何为开发者提供更多工具和可能性，以及它们对未来Java发展的影响。

Enable C++14 Language Features

在JDK 16中，通过JEP 347: "Enable C++14 Language Features"的引入，Java开发组宣布了对C++14标准的支持。这意味着在JDK的C++源代码中，现在可以使用C++14的语言特性。这项改变对于JDK的开发者来说尤其重要，因为它允许他们使用更现代的C++特性来编写和维护Java的本地代码部分。

C++14引入的部分新特性：

1. 二进制字面量：

   • 允许开发者直接在代码中使用二进制形式表示整数。

2. 泛型lambda表达式：

   • 允许lambda表达式的参数类型是自动推导的。

3. 返回类型推导：

   • 对于普通函数和成员函数，允许编译器自动推导其返回类型。

4. 变量模板：

   • 允许模板参数被用在变量声明中。

5. 标准化的属性语法：

   • 提供一种标准化的方式来指定更多的编译器行为和类特性。

6. 弃用属性：

   • 允许标记函数或对象类型在未来可能被弃用，警告使用者。

对JDK开发的影响：

1. 更高的效率：

   • 使用C++14可以使源代码更简洁、更易于理解和维护，从而提高开发效率。

2. 更好的性能：

   • C++14引入了许多优化，可以帮助提高JDK本地部分的性能。

3. 代码现代化：

   • 使JDK的代码库保持现代，利用行业标准的最新进展，有助于吸引和保留开发人员。

对Java开发者的意义：

• 虽然这个变化直接影响的是JDK的内部实现，而不是Java语言本身，但最终会通过更高效的维护和可能的性能改进间接受益于Java开发者。
• 对于那些同时使用Java和C++，或者对JVM的内部实现感兴趣的开发者，这项改变提供了一个更现代和强大的平台来探索和贡献。

通过允许在JDK的C++源代码中使用C++14功能，JDK 16提供了更强大的工具和特性来改进Java虚拟机的本地部分，这是向着更现代、高效和强大的JDK迈进的又一步。

ZGC: Concurrent Thread-Stack Processing

JDK 16中引入的JEP 376: ZGC: Concurrent Thread-Stack Processing 是一个重要的性能优化，它标志着Z Garbage Collector（ZGC）的一个显著改进。这项改进主要是将线程堆栈的处理从安全点（Stop-The-World阶段）转移到并发阶段，从而减少了应用程序的暂停时间。

ZGC的传统挑战：

1. 安全点暂停：

   • 在传统的垃圾收集过程中，需要在所谓的"安全点"停止所有线程，这会导致应用程序的暂停。对于ZGC这样设计目标是低延迟的垃圾收集器，减少这种暂停是提升性能的关键。

2. 线程堆栈处理：

   • 线程堆栈处理是垃圾收集的一个重要部分，它需要扫描线程的堆栈来找到引用对象。在传统的ZGC实现中，这一步骤是在安全点进行的。

JEP 376的改进：

1. 并发线程堆栈处理：

   • 通过将线程堆栈的处理从安全点转移到并发阶段，ZGC能够在应用程序运行的同时进行这一工作。这意味着更少的停顿时间和更低的延迟。

2. 性能提升：

   • 这项改进使得ZGC在处理大型应用程序和具有大量线程的系统时更加高效，特别是在需要低暂停时间的系统中。

3. 改善用户体验：

   • 对于最终用户来说，这可以转化为更平滑的应用程序体验，特别是在交互式和实时系统中。

对开发者的意义：

• 低延迟应用：

  • 如果你正在开发需要低延迟的应用程序，比如实时系统或大规模交互式应用，ZGC的这项改进可能会对你非常有用。

• 性能调优：

  • 了解这项改进可以帮助你更好地理解和调优应用程序的性能，特别是在内存管理和垃圾收集方面。

总结：

JEP 376的引入是ZGC发展中的一个重要里程碑，它通过将线程堆栈处理转移到并发阶段，显著减少了应用程序的暂停时间。这项改进对于希望提供低延迟体验的应用程序来说是一个巨大的福音，它进一步证明了Java平台在性能优化和现代化方面的持续努力。

Unix域套接字

JDK 16引入了JEP 380: Unix-Domain Socket Channels，这是一个重要的网络通信特性。Unix域套接字是在同一台机器上运行的应用程序间进行数据交换的一种方式，它们提供了一种比传统TCP/IP套接字更高效的通信方法。Unix域套接字使用文件系统作为其命名空间，它们通常比基于网络的套接字提供更低的延迟，并且有更高的吞吐量。

Unix域套接字的主要优势：

1. 性能：

   • Unix域套接字在本地通信时提供了更高的性能。因为它们不需要经过网络协议栈，数据传输速度更快，延迟更低。

2. 安全性：

   • Unix域套接字通过文件系统权限提供安全性，只有有权访问相应路径的进程才能连接到套接字。

3. 资源消耗：

   • 相比于TCP/IP套接字，Unix域套接字通常消耗更少的资源，如内存和CPU。

JEP 380: Unix-Domain Socket Channels的特性：

1. 新的API：

   • JDK 16通过java.nio.channels包提供了新的API来支持Unix域套接字，包括UnixDomainSocketAddress和ServerSocketChannel等类的支持。

2. SocketChannel和ServerSocketChannel的扩展：

   • 现在，这些类被扩展以支持Unix域套接字，使得Java程序能够使用这种机制来进行本地通信。

3. 广泛应用场景：

   • 服务进程间通信（IPC）、微服务架构、快速文件传输等场景可以从Unix域套接字中受益。

对开发者的意义：

• 本地服务通信：

  • 如果你的应用包含需要快速、安全地在同一台机器上进行通信的组件，那么Unix域套接字可以提供一个更优的解决方案。

• 性能优化：

  • 对于性能敏感的应用，使用Unix域套接字可以减少通信延迟，提高数据处理速度。

• 简化开发：

  • 对于只在本地通信的服务，使用Unix域套接字意味着你可以不必分配和管理TCP端口，简化了配置和网络管理。

总结：

JEP 380的引入为Java应用提供了一个强大的工具来利用Unix域套接字进行高效的本地通信。这个特性不仅提高了在同一台机器上运行的服务间通信的性能和安全性，也为Java开发者打开了一扇探索更高效数据交换方式的大门。

jpackage 工具改进和完善

在JDK 14中，引入了JEP 343: Packaging Tool (jpackage)，这是一个新的工具，用于将Java应用程序打包成一个独立的安装包或可执行文件，这些安装包可以在没有Java运行时环境的系统上运行。这个功能在JDK 16中继续得到改进和完善。

jpackage的主要特点：

1. 跨平台支持：

   • jpackage支持创建Windows、macOS和Linux上的安装包，使得Java应用程序能够在这些平台上以传统的本地应用程序方式分发和运行。

2. 自包含应用程序：

   • 打包出的应用程序是自包含的，包括了Java运行时环境和应用程序的所有依赖项。用户无需单独安装Java就可以运行应用。

3. 原生安装包格式：

   • 支持创建符合平台习惯的包格式，例如在Windows上是MSI和EXE，在macOS上是PKG和DMG，在Linux上是DEB和RPM。

4. 自定义选项：

   • 提供了丰富的命令行选项，允许开发者定制图标、应用程序名称、版本信息等。

对开发者的意义：

1. 简化部署：

   • jpackage简化了Java应用程序的分发和部署过程。开发者可以创建一个包含所有必需内容的安装包，用户下载后即可直接运行。

2. 提升用户体验：

   • 用户不需要关心Java的安装和更新，他们获得和运行其他本地应用程序一样的体验，这可以提升应用程序的接受度。

3. 版本控制：

   • 每个应用程序都包含了自己的Java运行时，这意味着不会因为系统上其他Java应用程序的更新而产生冲突。

使用jpackage的基本步骤：

1. 开发应用：

   • 开发你的Java应用程序，并确保它可以在本地环境中成功运行。

2. 准备依赖：

   • 确定应用程序的所有依赖，并将它们包含在应用程序的jar文件中。

3. 使用jpackage：

   • 使用jpackage工具并提供必要的参数，如输入文件、输出类型、应用名称等，来生成安装包。

4. 测试安装包：

   • 在目标平台上测试安装包，确保应用程序可以正确安装和运行。

总结：

jpackage工具为Java应用程序的分发和部署提供了一个简洁、高效且用户友好的解决方案。通过创建符合用户期望的本地安装包，jpackage有助于Java应用程序更广泛地被接受和使用，同时为开发者提供了更多控制和自定义的可能性。