1、前言

如果你仍在使用JDK8，那你是否曾經(jīng)遇到過OutOfMemoryError的問題？你是否曾經(jīng)為JVM的調(diào)優(yōu)問題感到困擾？本篇文章將為你介紹一種能夠提供百倍性能提升的垃圾回收器，也許能夠解決你的問題。

上篇文章給大家?guī)砹薐DK8升級JDK11的最全實(shí)踐，相信大家閱讀后已經(jīng)對JDK11有了比較深入的了解。2021年9月14日，Oracle發(fā)布了可以長期支持的JDK17版本，那么從JDK11到JDK17，到底帶來了哪些特性呢？亞毫秒級的ZGC效果到底怎么樣呢？值得我們升級嗎？而且升級過程會遇到哪些問題呢？帶著這些問題，本篇文章將帶來完整的JDK11升級JDK17最全實(shí)踐。

2、為什么升級JDK17

1）長期支持版本

JDK17是Oracle官方在2021年9月14日發(fā)布的一個長期支持（LTS）版本，意味著它將獲得長期的更新和支持，有助于保持程序的穩(wěn)定性和可靠性。

2）性能提升

更好的垃圾回收器。綜合評估，從Java 8 升級到 Java 11，G1GC平均速度提升16.1%，ParallelGC為4.5%，從Java 11 升級到 Java 17，G1GC平均速度提升8.66%，ParallelGC為6.54%（基于OptaPlanner的用例基準(zhǔn)測試表明）?

最大的亮點(diǎn)是帶來了穩(wěn)定版的ZGC垃圾回收器，達(dá)到亞毫秒級停頓。

3）新語法和特性

Switch表達(dá)式簡化、Text Blocks文本塊、instanceof 的模式匹配升級和NullPointerException提示信息改進(jìn)等

4）支持最新的技術(shù)和框架

Spring framework6 和Spring Boot3 都默認(rèn)使用 Java 17作為最低版本

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3、升級后壓測效果

先給出結(jié)論： 1、JDK17相對于JDK8和JDK11，所有垃圾回收器的性能都有很明顯的提升，特別是穩(wěn)定版的ZGC垃圾回收器 2、不論任何機(jī)器配置下，都推薦使用ZGC，ZGC的停頓時間達(dá)到亞毫秒級，吞吐量也比較高

我在JDOS平臺上選擇了不同配置的機(jī)器（2C4G、4C8G、8C16G），并分別使用JDK8、JDK11和JDK17進(jìn)行部署和壓測。

整個壓測過程限時60分鐘，用180個虛擬用戶并發(fā)請求一個接口，每次接口請求都創(chuàng)建512Kb的數(shù)據(jù)。最終產(chǎn)出不同GC回收器的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，來分析GC的性能提升效果。

以下是壓測的性能情況：

4、OracleJDK 和 OpenJDK 的選擇

2021年9月，Oracle宣布JDK17可以免費(fèi)商用，直到下一個 LTS 版本之后繼續(xù)提供整整一年，同時Oracle 將繼續(xù)按照自 Java 9 以來的相同版本和時間表提供GPL下的Oracle OpenJDK 版本。

2023年9月，OracleJDK發(fā)布了新的LTS版本 JDK21，這就意味著從2024年9月開始，在生產(chǎn)環(huán)境使用 OracleJDK17 將需要付費(fèi)。

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

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OracleJDK和OpenJDK這兩個之間沒有真正的技術(shù)差別，因?yàn)獒槍racle JDK構(gòu)建過程是基于OpenJDK的。自從JDK11開始，OracleJDK和OpenJDK在功能上基本相同，所以推薦使用 OpenJDK17 或其他開源的JDK版本，這些開源版本都是基于OpenJDK構(gòu)建并提供長期支持的,比如：AdoptOpenJDK、RedHatOpenJDK。?

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

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5、JDK11到JDK17帶來了哪些新特性

5.1、JVM改進(jìn)

1、ZGC垃圾回收器從實(shí)驗(yàn)性功能更改為正式產(chǎn)品功能，從JDK11引入以來，經(jīng)過持續(xù)的迭代升級，目前已經(jīng)足夠穩(wěn)定。需要手動開啟，開啟方式：-XX:+UseZGC

2、G1垃圾回收器仍然作為默認(rèn)垃圾回收器，進(jìn)行改進(jìn)升級，主要包括可中止的混合收集集合、NUMA 可識別內(nèi)存分配等

3、JDK14開始刪除 CMS 垃圾回收器

4、JDK14開始棄用 ParallelScavenge 和 SerialOld GC 的組合使用

5、JDK15禁用偏向鎖，默認(rèn)禁用：-XX:+UseBiasedLocking

6、NullPointerException 提示信息改進(jìn)

JDK14以前的出現(xiàn)NullPointerException時，只能定位到所在異常行，無法定位具體是哪個變量。改進(jìn)后的NullPointerException，可以清晰描述具體變量，提升了空指針異常的可讀性。

5.2、新語法特性

5.2.1、Switch表達(dá)式簡化

switch表達(dá)式帶來了簡化式的編碼方式，提供了新的分支切換方式，即 -> 符號，右則表達(dá)式方法體在執(zhí)行完分支方法之后，自動結(jié)束 switch 分支，同時 -> 右則方法塊中可以是表達(dá)式、代碼塊或者是手動拋出的異常

參考： https://openjdk.org/jeps/361

傳統(tǒng)寫法

新寫法

5.2.2、Text Blocks文本塊（5星推薦）

參考： https://openjdk.org/jeps/378

通過編寫 """，來減少轉(zhuǎn)義字符和換行符，達(dá)到簡化代碼和提高代碼可讀性的目的

5.2.3、Record類型

參考： https://openjdk.org/jeps/395

record 是 JDK 14 引入的關(guān)鍵字，用于聲明不可變的數(shù)據(jù)類。它適用于存儲純粹的值類型數(shù)據(jù)，如接口傳輸數(shù)據(jù)、坐標(biāo)點(diǎn)和只讀的日志記錄。與 lombok 相比，record 簡化了定義純粹數(shù)據(jù)類型的過程。由于 record 類是不可變的，成員變量只能設(shè)置一次且無法更改，無需提供顯式的 setter() 方法。

1、定義Point類，使用關(guān)鍵字record，未定義get/set

2、查看編譯后的字節(jié)碼文件

3、使用Point類

5.2.4、instanceof 的模式匹配升級

?instanceof類型判斷再也不需要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換

參考： https://openjdk.org/jeps/394

5.2.5、密封的類和接口

參考： https://openjdk.org/jeps/409

JDK15開始，引入了sealed普通類或接口類，這些類只允許被指定的類或者interface進(jìn)行擴(kuò)展和實(shí)現(xiàn)。

使用修飾符sealed，您可以將一個類聲明為密封類。密封的類使用關(guān)鍵字permits列出可以直接擴(kuò)展它的類。子類可以是最終的，非密封的或密封的

比較實(shí)用的一個特性，可以用來限制類的層次結(jié)構(gòu)

5.2.6、其他優(yōu)化和升級

感興趣的同學(xué)，推薦閱讀OpenJDK官方文檔說明，從JDK11到JDK17的改動： https://openjdk.org/projects/jdk/17/jeps-since-jdk-11

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6、升級步驟

6.1、JDK選擇

OpenJDK17下載：https://jdk.java.net/archive/

行云鏡像：jdt-base-tomcat/java-jdt-centos7.4-openjdk-17.0.2-tomcat8.0.53

6.2、pom編譯配置升級

maven編譯所需JDK升級至17

    17
    17

6.3、SpringBoot升級

SpringBoot版本升級到2.7.15，Spring版本升級為5.3.29

為什么不升級到SpringBoot3？

Spring Boot 3.0最低要求 Java 17，SpringBoot3.0帶來了很多變化，和SpringBoot2差異較大。 考慮到公司很多中間件都是基于SpringBoot2構(gòu)建的，所以此處推薦升級到SpringBoot2的最高版本2.7.15。

POM升級

 org.springframework.boot
 spring-boot-starter-parent
 2.7.15

也可以通過設(shè)置dependencyManagement的方式：

    
    2.7.15
    5.3.29
  


    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-parent
            ${springboot-version}
            import
            pom
        
        
            org.springframework
            spring-framework-bom
            ${springframework.version}
            import
            pom
        
    

參考：

spring升級指南： https://github.com/spring-projects/spring-framework/wiki/Spring-Framework-Versions

springboot版本官網(wǎng)： https://spring.io/projects/spring-boot#learn

循環(huán)依賴問題

SpringBoot升級到2.7.15后，如果應(yīng)用中存在循環(huán)依賴的問題，啟動時會報如下錯誤：

原因：官方文檔不鼓勵循環(huán)依賴引用，默認(rèn)情況下是禁止的

解決方案：

第一種：推薦更新應(yīng)用中bean的依賴關(guān)系來解決

第二種：配置文件中加入以下配置，為了和舊版本保持一致，此配置推薦添加

#放開循環(huán)依賴
spring.main.allow-circular-references=true

6.4、常用中間件升級

6.4.1、Lombok版本升級到1.18.20以上

 org.projectlombok
 lombok
 1.18.20

如果不升級，編譯時會報錯如下：

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6.4.2、swgger問題，springfox3.0.0和springboot2.7版本不兼容

異常：

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

解決方案：

properties配置（感謝 zhaoyongping8 驗(yàn)證提供）：

spring.mvc.pathmatch.matching-strategy=ant_path_matcher

/**
 * 增加如下配置可解決Spring Boot 2.7.15 與Swagger 3.0.0 不兼容問題
 **/
@Bean
public 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  void customizeSpringfoxHandlerMappings(List mappings) {
            List copy = mappings.stream().filter(mapping -> mapping.getPatternParser() == null).collect(Collectors.toList());
            mappings.clear();
            mappings.addAll(copy);
        }

@SuppressWarnings("unchecked")
private List getHandlerMappings(Object bean) {
try {
                Field field = ReflectionUtils.findField(bean.getClass(), "handlerMappings");
                field.setAccessible(true);
return (List) field.get(bean);
            } catch (IllegalArgumentException | IllegalAccessException e) {
throw new IllegalStateException(e);
            }
        }
    };
}

參考：https://developer.aliyun.com/article/950787

6.4.3、AKS升級（針對直接從JDK8升級的情況）

異常：Causedby: java.lang.NoClassDefFoundError: javax/xml/bind/JAXBException

原因：Java11 刪除了 Java EE modules，其中就包括 java.xml.bind (JAXB)。

解決方案：

手動引入如下包即可

 

      jakarta.xml.bind
      jakarta.xml.bind-api
      2.3.2
 


       org.glassfish.jaxb
       jaxb-runtime
       2.3.2

6.4.4、Concrete配置中心阻塞升級

新版本 2.2.1 已修復(fù)此問題

使用 Concrete時，啟動時異常：

 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報錯的原因，如下圖，包內(nèi)com.wangyin.concrete.spring.ConcreteConfigProcessor#postProcessAfterInitialization（212行）的實(shí)現(xiàn)邏輯

解決方案：

1、在JVM啟動參數(shù)中設(shè)置--add-opens jdk.proxy2來開啟私有字段的訪問，但因?yàn)閯討B(tài)代理生成的包名是隨機(jī)不明確的，所以這種方案不可行。JDK官方文檔也明確表示不支持訪問動態(tài)代理內(nèi)部的隨機(jī)字段。官方說明：https://cr.openjdk.org/~mr/jigsaw/spec/api/java/lang/reflect/Proxy.html

2、代碼修改，只需把 f.setAccessible(true) 移到 Modifier.isStatic(f.getModifiers()) 的判斷下方即可。原因是方法 Modifier.isStatic(f.getModifiers()) 本來就要跳過靜態(tài)字段，這樣修改直接避免了訪問。推動concrete團(tuán)隊修復(fù)問題

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6.5、JVM啟動參數(shù)配置

6.5.1、開啟ZGC

啟動參數(shù)中配置：-XX:+UseZGC

6.5.2、不同中間件所需啟動參數(shù)

升級JDK17后，項(xiàng)目啟動時可能會遇到如下兩種類型的異常：

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、Unable to make field final int java.math.BigInteger.signum accessible: module java.base does not "opens java.math" to unnamed module @525f1e4e

異常原因：

自從JDK9中引入了模塊化功能后，再到JDK17，對于包掃描和反射的權(quán)限控制更加的嚴(yán)格。常見的庫比如（Spring）大量用到包掃描和反射，所以常出現(xiàn)此錯誤。

解決方案：

一個粗暴的解決辦法是將沒開放的module強(qiáng)制對外開放，即保持和Java9之前的版本一致。

?--add-exports導(dǎo)出包，意味著其中的所有公共類型和成員都可以在編譯和運(yùn)行時訪問。

?--add-opens打開包，意味著其中的所有類型和成員（不僅是公共類型）都可以在運(yùn)行時訪問。

主要區(qū)別在于--add-opens允許“深度反射”，即非公共成員的訪問，才可以調(diào)用setAccessible(true)

參考： 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、啟動后的驗(yàn)證

1.推薦先升級JDK11，再到JDK17，一邊升級一邊進(jìn)行驗(yàn)證觀察

2.觀察日志是否有異常，特別是上面說到的啟動時異常

3.觀察監(jiān)控類軟件，比如SGM、UMP等監(jiān)控是否正常

4.推薦逐步有序切量，并做好常態(tài)化壓測，防止影響核心業(yè)務(wù)

5.升級完成后，最好能做個全流程的功能測試，防止功能異常

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7、總結(jié)

1、升級后，除了可以使用新的語法特性，最大的亮點(diǎn)是可以使用亞毫秒級停頓的GC性能（至少百倍的GC性能提升），所以 強(qiáng)烈建議升級到JDK17

2、整個升級過程并不復(fù)雜，主要涉及到中間件版本的升級和啟動參數(shù)的配置

如果還停留在JDK8，推薦先升級JDK11，再到JDK17，具體升級步驟先參考我的上篇文章“JDK8升級JDK11最全實(shí)踐干貨來了”，再參考本章中的升級步驟。

希望以上分享可以給大家?guī)韺?shí)際的幫助，升級過程中如果遇到問題，歡迎大家在評論區(qū)回復(fù)。

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審核編輯 黃宇