Java 9 到 16 的语言和 JVM 特性更新分类清单

从 Java 8 以来，一直到 16 版本，已有 180 个 JDK Enhancement Proposals（JEPs）塑造 Java，每个 JEP 都给这个平台带来了改善。这篇文章分类梳理了最重要的改进。

本译文已获取作者许可后翻译、调整、发布。
原文：A categorized list of all Java and JVM features since JDK 8 to 16

TOTAL NUMBER OF JEPS SINCE JDK 8

新语言特性
新 API
性能提升
安全改进
启动
打包
Javadoc
字节码变动
新支持平台
新版本号格式
废弃和移除

JEPs 的完全列表可以在 OpenJDK 网站下的 jdk 和 jdk9 项目找到。

所有的特性基本上都是可用的，且默认开启，除了那些有标记为以下：

预览🔍 特性是完全明确且实现的，但还未被认为是最终版本。它们几乎完成，就等实际使用中再来一轮反馈。必须被显示声明开启。
实验💥 特性相对没那么稳定，更有可能会有改变。也是需要显示声明开启。
孵化🥚 模块不是最终的工具或 API ，会被指定到单独的模块。

新语言特性

由于 Java 8 给这个语言带来了许多深具影响的改进，这个章节会简要涵盖下最近几年的更新。想要更深入的了解，参看 New language features since Java 8 to 16。^[1]

记录类，定义不可变 DTO 的精简语法

JDK 16 ( JDK 15 JDK 14 为预览特性🔍 )

java

record Point(int x, int y) { }

var point = new Point(1, 2);
point.x(); // 返回 1
point.y(); // 返回 2

instanceof 模式匹配用于消除类型检查后的显示转化

JDK 16 ( JDK 15 JDK 14 为预览特性🔍 )

java

if (obj instanceof String s && s.length() > 5) {
    System.out.println("obj is a String with more than 5 characters: " + s.toUpperCase());
}

封闭类可以限制哪些类能继承

( JDK 16 JDK 15 为预览特性🔍 )

java

public abstract sealed class Shape
    permits Circle, Rectangle {...}

public class Circle extends Shape {...} // OK
public class Rectangle extends Shape {...} // OK
public class Triangle extends Shape {...} // 编译错误

// 不再需要 default 分支，已覆盖所有可能的类型
double area = switch (shape) {
    case Circle c    -> Math.pow(c.radius(), 2) * Math.PI
    case Rectangle r -> r.a() * r.b()
};

文本块

JDK 15 ( JDK 14 JDK 13 为预览特性🔍 )

java

String html = """
            <html>
                <body>
                    <p>Hello, world</p>
                </body>
            </html>
            """;

有用信息空指针异常

JDK 15 ( JDK 14 中需要 -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages 开启 )

java

a.b.c.i = 99;
---
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:
      Cannot read field "c" because "a.b" is null

Switch 表达式

JDK 14 ( JDK 13 JDK 12 为预览特性🔍 )

java

int numLetters = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY                -> 7;
    default      -> {
      String s = day.toString();
      int result = s.length();
      yield result;
    }
};

var 关键字引入使得本地变量声明没那么繁琐
JDK 11 ( JDK 10 中没有 lambda 支持 )
java
```
var greeting = "Hello World!";
```
可选且向后兼容的模块系统，可避免运行时出现 ClassDefNotFoundErrors 和创建内部 API
JDK 9 (Project Jigsaw)
java
```
module hu.advancedweb.helloworld {
    requires hu.advancedweb.somedependency;
    exports hu.advancedweb.hello
}
```
接口中允许私有方法
JDK 9 (Milling Project Coin)
匿名内部类的钻石操作符
JDK 9 (Milling Project Coin)
Try-with-resources 语块允许 effectively final 变量
JDK 9 (Milling Project Coin)
私有实例方法的 @SafeVargs 注解
JDK 9 (Milling Project Coin)
import 声明语句不再有废弃警告
JDK 9

新 API

通用

Stream.toList 添加为更方便的集合常用方法（取代以前的 .collect(Collectors.toList()) ）

JDK 16

java

List<String> result =
  Stream.of("one", "two", "three").stream()
    .filter(s -> s.length() == 3)
    .toList();

Stream.mapMulti 替换（零个或多个元素的）流中的每个元素，flatMap 的一种备选方案
JDK 16
java
```
Stream.of(1, 2, 3, 4)
    .mapMulti((number, downstream) -> downstream.accept(number))
    .forEach(System.out::print); // 输出 1234
```
相关链接^[2]：Faster flatMaps with Stream::mapMulti in Java 16
可指定 HTTP 客户端中筛选请求头的新构造器
JDK 16
DateTimeFormatterBuilder.html#appendDayPeriodText 支持除 AM/PM 外的其它时间区段格式
JDK 16
Unix 域 socket channel 和 server-socket channel
JDK 16
矢量 API ，用于描述编译为最佳硬件指令的计算(孵化模块 🥚)
JDK 16
用于静态类型的纯 Java 访问本地代码的外部链接器 API (孵化模块 🥚)
JDK 16
用于访问 Java 堆外内存的 API (孵化模块 🥚)
JDK 16
FileChannel API 中支持映射非 volatile （内存）的字节缓冲器
JDK 14
Files.mismatch: 找出两个文件中第一个不匹配的字节
JDK 12
Collectors.teeing: 用于创建一个由两个下游收集器复合而成的收集器
JDK 12
字符串增强：indent 和 transform 方法
JDK 12

具有 HTTP/2，WebSocket 支持以及非阻塞 API 特性的标准 HTTP 客户端

JDK 11 (在 JDK 9 中是孵化模块 🥚)

java

HttpClient httpClient = HttpClient.newBuilder().build();

HttpRequest request =
  HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://advancedweb.hu/"))
    .GET()
    .build();

HttpResponse<String> response =
  httpClient.send(request, BodyHandlers.ofString());

字符串增强，如 isBlank, lines, repeat 和 strip 方法
JDK 11

一些便捷的工厂方法，用于缓解没有集合字面量的不便

JDK 9

java

Set<Integer> mySet = Set.of(1, 2, 3);
List<Integer> myList = List.of(1, 2, 3);
Map<String, Integer> myMap = Map.of("one", 1, "two", 2);

响应式流的发布/订阅框架，用于非阻塞背压的异步流处理
JDK 9
CompletableFuture 针对时间方面的增强（超时、延迟）
JDK 9
更多改变流（dropWhile, takeWhile）和生成流（iterate, ofNullable）的选项；只读的收集器（toUnmodifiableList）; Optional 可以转化为流
JDK 9
Arrays.mismatch：找到两个数组中第一个不匹配的元素
JDK 9
Stack-Walking API 支持懒访问和栈帧过滤
JDK 9
进程 API 提供更多的信息和控制（例如进程 ID，参数，CPU 时间，父/子进程），加强了 ProcessBuilder 来帮助进程管道的创建
JDK 9
varHandle API 取代 java.util.concurrent.atomic 和 sun.misc.Unsafe 成员变量和数组相关操作，来提供低层级的访问机制，比如原子写
JDK 9
MethodHandle 的新组合体和查找方法
JDK 9
改进废弃机制。@Deprecated 注解中能添加 forRemoval 标记，会产生新的警告。
JDK 9
OASIS 标准的 XML Catalog API，以安全和高性能的方式管理 XML 中的外部资源
JDK 9
升级 JDK 的 XML 解析器，Xerces，到 2.11.0 版本
JDK 9
Image I/O 框架支持 TIFF 格式
JDK 9

国际化

Unicode 10.0，新增了大概 27,000 多个字符，10 个区块，以及 30 余种古文字
JDK 11（JDK 9 中支持 Unicode 8.0）
java.util.Locale 和相关 API 支持货币种类，时区等等
JDK 10
ResourceBundle 以 UTF-8 编码加载 properties 文件，而不是 ISO-8859-1
JDK 9
CLDR 本地化数据默认开启
JDK 9

图形和桌面应用

面向全平台的桌面特性，比如 login/logout/lock 事件监听器和任务栏交互
JDK 9
MultiResolutionImage 让检索特定分辨率（DPI）图片变得更简单
JDK 9
Windows 和 Linux 平台的 HiDPI 图形
JDK 9
Linux 上 JavaFX，Swing 和 AWT 支持 GTK 3
JDK 9
Swing 中 Javadoc 的 @beaninfo 注解替换为 @BeanInfo
JDK 9
升级 JavaFX/Media 中 GStreamer 到 1.4.4 版本
JDK 9
HarfBuzz 替换现有的 ICU OpenType 字体排版引擎
JDK 9

性能提升

通用

弹性元空间将未使用的 HotSpot 类元数据内存更及时地返还给操作系统
JDK 16
外部内存访问器 API ，安全有效地使用非堆内存(孵化模块 🥚)
JDK 15 JDK 14
允许在 Java 应用执行结束时对类进行动态归档
JDK 13
默认启用默认类列表的类数据共享存档，以改善开箱即用的启动时间
JDK 12
应用类数据共享，通过在 Java 进程之间共享类元数据来改善启动时间并减少占用空间
JDK 10
节省空间的紧凑型字符串，更有效地存储只有 Latin-1 字符的字符串
JDK 9
性能分析和未分析的编译代码缓存被分离开，以提高性能和内存占用
JDK 9
将 intern 字符串存储在类数据共享档案中，以减少内存消耗
JDK 9

库

改进 AArch64 处理器上 java.lang.Math 的 sin、cos 和 log 函数的内部函数
JDK 11
安全管理器的性能提升
JDK 9
Spin-Wait 提示 (Thread#onSpinWait) 来优化繁忙等待式循环
JDK 9
替换 Java 2D 中 Pisces 渲染器成 Marlin 作为默认的图形光栅化器
JDK 9
使用最近推出的 SPARC 和英特尔 x64 CPU 指令，以提高 GHASH 和 RSA 性能
JDK 9

并发

Thread-Local 握手机制以停止个别线程
JDK 10
提高被竞争对象的 monitor 性能
JDK 9
在线程堆栈上为关键部分提供额外空间，减小 java.util.concurrent 的 locks 在堆栈溢出时出现死锁的风险
JDK 9

编译器

Linux 平台支持 Ahead-of-Time 编译功能（实验特性💥）
JDK 10（Graal 作为实验性的 JIT 编译器）
JDK 9（JVM 编译器接口）
JDK 9（Graal 作为 AoT 编译器）

G1 垃圾收集器（默认）

NUMA（ non-uniform memory access ）感知的内存分配 JDK 14
可中止的混合收集，以满足用户提供的暂停目标 JDK 12
空闲时自动将堆内存返回给操作系统 JDK 12
并行 Full GC 以改善最坏情况下的延迟 JDK 10
将并行 GC 替换为 G1 作为默认垃圾收集器 JDK 9

其它垃圾收集器

Z 垃圾收集器，在大的堆空间上提供非常低的暂停时间 JDK 16 JDK 15 (实验特性💥 JDK 14 (Windows) JDK 14 (OS X) JDK 11 (Linux) )
Shenandoah 垃圾收集器, 提供同 ZGC 类似的好处，但基于不同的算法 JDK 15 ( JDK 12 中为实验特性💥)
Epsilon 垃圾收集器, 未实现实际的内存回收，力求最低开销 JDK 11
XX:AllocateHeapAt=<path> 支持可替代的存储器设备 JDK 10

诊断分析及工具

Flight Recorder 事件流: 可通过 API 提供性能分析数据，使其适用于连续监测 JDK 14
基于 JMH 的微基准测试套件^[3]JDK 12
Flight Recorder 成为 OpenJDK 的一部分 JDK 11
通过 JMTI 进行低开销堆性能分析 JDK 11
C1 和 C2 编译器的运行时可管理和特定方法控制实现包含的测试 JDK 9
为 JVM 所有组件提供的细粒度、易配置的日志系统 JDK 9 (Unified JVM Logging) JDK 9 (Unified GC Logging)
允许应用程序提供日志实现，供平台类使用 JDK 9

安全改进

JDK 提供一组默认的根认证机构 (CA) 证书，TLS 连接可开箱即用 JDK 10
验证传入的序列化数据 JDK 9
默认的密钥存储类型是标准的 PKCS12，而不是专属的 JKS JDK 9
基于 DRBG (Deterministic Random Bit Generator) 的 SecureRandomJDK 9
禁用基于 SHA-1 签名的 X.509 证书链 JDK 9
SHA-3 哈希算法 JDK 9

TLS

支持 TLS 1.3 JDK 11
数据报传输层安全 ( DTLS, Datagram Transport Layer Security ) 的 API JDK 9
实现 TLS 的 OCSP 修订 ( Online Certificate Status Protocol (OCSP) stapling ) ，提高证书状态检查的性能 JDK 9
TLS 应用层协议协商 ( ALPN, Application-Layer Protocol Negotiation ) 扩展，无需额外的来回通信即可进行协议协商；ALPN 是 HTTP/2 连接的要求 JDK 9

加密

Edwards-Curve 电子签名算法 (EdDSA) - RFC8032 JDK 15
使用 Curve25519 和 Curve448 的密钥协议 JDK 11
ChaCha20 和 Poly1305 加密算法 JDK 11

启动

支持启动单文件源码程序，包括 Unix 的 Shebang (#!) 行 JDK 11
jshell: Java 的「读取-求值-输出」循环 ( Read-Eval-Print Loop, REPL ) 编程环境 JDK 9 (Project Kulla) 相关链接^[2:1]： Prototyping with JShell
用 --release 编译旧的平台版本，配置 --source 和 --target 并链接到相应的平台版本 JDK 9
JVM 命令行标记的提前校验，避免崩溃 JDK 9

打包

用于创建单文件应用 ( self-contained applications ) 的打包工具，也支持原生包格式：msi，exe，pkg，dmg，deb 和 rpm JDK 16 ( 孵化模块 🥚 in JDK 14 ) 相关链接^[2:2]：Inside Java - Episode 12 “jpackage” with Kevin Rushforth
jlink Java Linker，可为模块化 Java 应用程序构建一个优化的、精简的运行时映像，该映像只包含 JDK 的所需部分 JDK 9 - [2], [3], [4], [4], [5]
多版本 JAR 文件允许多个 Java 版本的类在一个打包文件 JDK 9

Javadoc

Javadoc 工具现在使用 HTML5 ，而不是基于 iframe 的布局，文档包含一个搜索框以方便导航 JDK 9 - [2], [3]

字节码

用 Unsafe::defineAnonymousClass() 替换 Lookup::defineHiddenClass()，使框架动态生成隐藏类，这些类不能被其它类发现、链接或直接使用
JDK 15
java.lang.invoke.constant 包允许轻松的描述可加载常量（ ldc 指令的运算元），这比依赖临时的 String 表示法更不易出错 JDK 12
CONSTANT_Dynamic 常量池条目，使用引导的方式进行解析，和 INVOKEDYNAMIC 调用类似 JDK 11
引入 Nest 访问控制上下文，将类包装在同一代码实体中，例如嵌套类，避免了编译器向生成的字节码插入桥接方法的需要 JDK 11
为静态字符串连接生成的字节码使用 invokedynamic 而不是直接创建 StringBuilder#append 链。这将使未来的字符串连接优化不需要字节码变动 JDK 9
INVOKEDYNAMIC 可以表示对象属性和/或集合的高层级操作 JDK 9

新支持平台

Alpine JDK 16
Windows/AArch64 JDK 16
Linux/AArch64 JDK 9
Linux/s390x JDK 9
Unified arm32/arm64 JDK 9

新版本号格式

简化的版本格式 JDK 9 JDK 10

废弃和移除

默认情况下对内部 API 强封装 ( sun.* )，除了一些关键 API，例如 sun.misc.Unsafe 解开强封装由启动器参数 --illegal-access 控制 JDK 16 (Deprecated in JDK 9 - [2])
废弃原始包装器类的构造函数，不允许在包装器对象上进行同步 (Byte, Short, Integer, Long, Float, Double, Boolean, 和 Character) JDK 16
移除 Javascript 引擎 Nashorn 和 jjs 工具 JDK 15 (Deprecated in JDK 11)
移除 Solaris 和 SPARC 平台移植 JDK 15 (Deprecated in JDK 14)
废弃 RMI Activation，影响 java.rmi.activation 包和 rmid 工具，一般不会影响 Java RMI JDK 15
默认禁用偏向锁，废弃相关的命令行参数 JDK 15
废弃 Unsafe::defineAnonymousClass()JDK 15
移除 Concurrent Mark Sweep (CMS) 垃圾收集器 JDK 14
废弃 ParallelScavenge + SerialOld GC 的组合 JDK 14
移除 Pack200 工具及其 API JDK 14
废弃 Pack200 工具及其 API JDK 11
移除 Java EE JDK 11
移除 CORBA JDK 11
移除 Thread#destroy 和 Thread#stopJDK 11
var 不再是合法的类名 JDK 10
移除 javah 工具 JDK 10
下划线不再是合法的变量名 JDK 9
移除 apple.applescript 和 com.apple 包 JDK 9
禁用基于 SHA-1 签名的 X.509 证书链 JDK 9
移除 Launch-Time JRE 版本选择指令：JRE-Version 清单条目和 -version: 命令行选项 JDK 9
移除 jhat 工具 JDK 9
移除 JVM TI hprof 代理 JDK 9
移除 JDK 8 中废弃的 GC 组合 JDK 9
废弃 Applet API JDK 9
废弃 Concurrent Mark Sweep (CMS) 垃圾收集器 JDK 9
废弃 Object.finalize()JDK 9
移除 JRE 中的认可标准覆盖 (lib/endorsed) 和扩展 (lib/ext) 机制 JDK 9
移除 JRE 中的 rt.jarJDK 9
如果你对 Java 8 和 14 之间所有 API 级别的差异有兴趣，请查看 Java Almanac 项目。此外，还可以查看 Java 类依赖分析器 jdeps，找出你的项目是否还在使用旧的内部 API。

总结

JDK 8 是在 2014 年发布的。我们不得不为 JDK 9 等待三年半的时间。但从那时起，就快了起来。Java 有一个新的发布架构，目标是每六个月提供一个新版本。

虽然现在仍然支持 Java 8，但迁移到最新版本会带来相当多的改进。

译者注：

这篇文章也有翻译：参看 Java 9 到 16 的语言特性更新 ↩︎
这里指的是原文的参考来源 ↩︎ ↩︎ ↩︎
译者有写相关的介绍文章 ↩︎

新语言特性 ​

新 API ​

通用 ​

国际化 ​

图形和桌面应用 ​

性能提升 ​

通用 ​

库 ​

并发 ​

编译器 ​

G1 垃圾收集器（默认） ​

其它垃圾收集器 ​

诊断分析及工具 ​

安全改进 ​

TLS ​

加密 ​

启动 ​

打包 ​

Javadoc ​

字节码 ​

新支持平台 ​

新版本号格式 ​

废弃和移除 ​

总结 ​

新语言特性

新 API

通用

国际化

图形和桌面应用

性能提升

通用

库

并发

编译器

G1 垃圾收集器（默认）

其它垃圾收集器

诊断分析及工具

安全改进

TLS

加密

启动

打包

Javadoc

字节码

新支持平台

新版本号格式

废弃和移除

总结