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：
1、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。 2、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%
Java LTS版本百分比 | 垃圾回收器使用百分比 |
|---|
3、升级后GC效果
先给出结论： 1、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 2、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 3、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：
| 机器配置 | 垃圾回收器 | 指标项 | JDK8 | JDK11 | JDK11比JDK8提升 | 总结 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2C4G | Parallel GC（标记复制+标记整理） | 吞吐量 | 88.805% | 92.821% | 4% | 1、JDK11各项指标都有提升 2、当前机器配置下，综合评估，Parallel GC的综合指标比G1高 |
| 平均停顿GC时间 | 28.3ms | 19.6ms | 30% | |||
| 最大停顿GC时间 | 720ms | 720ms | 0 | |||
| CMS（标记复制+标记清除） | 吞吐量 | 58.551% | 63.923% | 5% | ||
| 平均停顿GC时间 | 28.0ms | 26.5ms | 7% | |||
| 最大停顿GC时间 | 300ms | 250ms | 16% | |||
| G1收集器 | 吞吐量 | 83.046% | 68.371% | -15% | ||
| 平均停顿GC时间 | 125ms | 49.9ms | 60% | |||
| 最大停顿GC时间 | 1170ms | 610ms | 47% | |||
| 4C8G | Parallel GC（标记复制+标记整理） | 吞吐量 | 90.851% | 95.252% | 5% | 1、JDK11各项指标都有明显提升 2、当前机器配置下，综合评估，G1的综合指标比Parallel GC高 |
| 平均停顿GC时间 | 27.1ms | 15.3ms | 43% | |||
| 最大停顿GC时间 | 580ms | 680ms | -17% | |||
| CMS（标记复制+标记清除） | 吞吐量 | 49.812% | 56.55% | 7% | ||
| 平均停顿GC时间 | 38.3ms | 32.3ms | 15% | |||
| 最大停顿GC时间 | 180ms | 150ms | 16% | |||
| G1收集器 | 吞吐量 | 96.333% | 97.328% | 1% | ||
| 平均停顿GC时间 | 18.4ms | 18.7ms | 0.01% | |||
| 最大停顿GC时间 | 980ms | 190ms | 80% | |||
| 8C16G | Parallel GC（标记复制+标记整理） | 吞吐量 | 90.114% | 94.718% | 4% | 1、JDK11各项指标都有明显提升 2、当前机器配置，综合评估，大内存机器，G1的综合指标比Parallel GC高很多 |
| 平均停顿GC时间 | 30.8ms | 16.8ms | 46% | |||
| 最大停顿GC时间 | 940ms | 770ms | 18% | |||
| CMS（标记复制+标记清除） | 吞吐量 | 53.893% | 60.168% | 7% | ||
| 平均停顿GC时间 | 32.2ms | 27.2ms | 15% | |||
| 最大停顿GC时间 | 260ms | 100ms | 61% | |||
| G1收集器 | 吞吐量 | 96.359% | 97.143% | 1% | ||
| 平均停顿GC时间 | 20.1ms | 17.3ms | 14% | |||
| 最大停顿GC时间 | 260ms | 120ms | 53% |
-
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：
1.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。
2.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
3.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：
| 分类 | 依赖名 | 支持情况 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 框架 | Spring2.X/boot | 支持 | 使用JDK11自带原生HttpClient时，会遇到： 1、spring启动时，会遇到注入某些类时，无法通过反射的方式访问其所在的包，报错：module java.net.http does not"opens jdk.internal.net.http"to unnamed module @5eb2172 原因： 模块化引入了包之间的访问权限控制，如果没有对一个包显示地使用open/opens关键字对外开放，那么其他包中的类无法通过反射的方式访问此包。 解决方案： 需要手动设置JVM参数，比如：–add-opens java.net.http/jdk.internal.net.http=ALL-UNNAMED |
| 中间件 | JSF | 支持 | |
| AKS | 支持 | 1、出现异常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：手动引入包即可 jakarta.xml.bind jakarta.xml.bind-api 2.3.2 org.glassfish.jaxb jaxb-runtime 2.3.2 | |
| Mybatis | 支持 | ||
| Concrete | 支持 | ||
| R2M | 支持 | ||
| EasyJob | 支持 | ||
| OSS | 支持 | ||
| FMQ | 支持 | ||
| 监控运维 | SGM | 支持 | |
| UMP | 支持 | ||
| UWC | 支持 | ||
| CICD | JDOS部署 | 支持 | JDK11镜像：java-jdt-centos7.4-jdk1.11.0_13-tomcat9.0.54:latest |
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类（公开、非公开）都只能在运行时可被别的模块进行反射访问。
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：
1.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
2.拆包问题无法解决，比如：aws-java-sdk-s3、fluent等。
7、总结
1、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。
2、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可以达到亚毫秒级停顿，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。
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