JDK11升级JDK17最全实践

OSC开源社区 2023-11-17 1441

描述

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）

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：

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

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。

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：AdoptOpenJDK、RedHatOpenJDK。

五、JDK11到JDK17带来了哪些新特性

5.1、JVM改进

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

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

JDK14开始删除 CMS 垃圾回收器

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

JDK15禁用偏向锁，默认禁用：-XX:+UseBiasedLocking

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

传统写法

新写法

5.2.2、Text Blocks文本块

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

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

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

六、升级步骤

6.1、JDK选择

6.2、pom编译配置升级

maven编译所需JDK升级至17


    17
    17

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


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

也可以通过设置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

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


 org.projectlombok
 lombok
 1.18.20

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
 **/
@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);
            }
        }
    };
}

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

  

      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：

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

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：

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

Unable 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

推荐先升级JDK11，再到JDK17，一边升级一边进行验证观察

观察日志是否有异常，特别是上面说到的启动时异常

观察监控类软件，比如SGM、UMP等监控是否正常

推荐逐步有序切量，并做好常态化压测，防止影响核心业务

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

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

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

　　审核编辑：汤梓红

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