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Java 17 新功能介绍(LTS)

2021-11-08 15:00 https://my.oschina.net/niumoo/blog/5300726 程序猿阿朗 次阅读 条评论

> 点赞再看,动力无限。Hello world : ) 微信搜「 程序猿阿朗 」。 > > 本文 Github.com/niumoo/JavaNotes未读代码博客 已经收录,有很多知识点和系列文章。

Java 17 在 2021 年 9 月 14 日正式发布,Java 17 是一个长期支持(LTS)版本,这次更新共带来 14 个新功能。

OpenJDK Java 17 下载:https://jdk.java.net/archive/

OpenJDK Java 17 文档:https://openjdk.java.net/projects/jdk/17/

<!-- more -->

JEP描述
JEP 306恢复始终严格的浮点语义
JEP 356增强的伪随机数生成器
JEP 382使用新的 macOS 渲染库
JEP 391支持 macOS/AArch64 架构
JEP 398删除已启用的 Applet API
JEP 403更强的封装 JDK 内部封装
JEP 406 Switch 模式匹配(预览)
JEP 407移除 RMI Activation
JEP 409密封类(Sealed Classes)
JEP 410JEP 401:移除实验性的 AOT 和 JIT 编译器
JEP 411弃用 Security Manager
JEP 412外部函数和内存 API(孵化器)
JEP 414Vector API(第二孵化器)
JEP 415指定上下文的反序列化过滤器

> 此文章属于 Java 新特性教程 系列,会介绍 Java 每个版本的新功能,可以点击浏览。

1. JEP 306: 恢复始终严格的浮点语义

既然是恢复严格的浮点语义,那么说明在某个时间点之前,是始终严格的浮点语义的。其实在 Java SE 1.2 之前,所有的浮点计算都是严格的,但是以当初的情况来看,过于严格的浮点计算在当初流行的 x86 架构和 x87 浮点协议处理器上运行,需要大量的额外的指令开销,所以在 Java SE 1.2 开始,需要手动使用关键字 strictfp(strict float point) 才能启用严格的浮点计算。

但是在 2021 年的今天,硬件早已发生巨变,当初的问题已经不存在了,所以从 Java 17 开始,恢复了始终严格的浮点语义这一特性。

扩展strictfp 是 Java 中的一个关键字,大多数人可能没有注意过它,它可以用在类、接口或者方法上,被 strictfp 修饰的部分中的 float 和 double 表达式会进行严格浮点计算。

下面是一个示例,其中的 testStrictfp()strictfp 修饰。

package com.wdbyte;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        testStrictfp();
    }

    public strictfp static void testStrictfp() {
        float aFloat = 0.6666666666666666666f;
        double aDouble = 0.88888888888888888d;
        double sum = aFloat + aDouble;
        System.out.println("sum: " + sum);
    }
}

2. JEP 356:增强的伪随机数生成器

为伪随机数生成器 RPNG(pseudorandom number generator)增加了新的接口类型和实现,让在代码中使用各种 PRNG 算法变得容易许多。

这次增加了 RandomGenerator 接口,为所有的 PRNG 算法提供统一的 API,并且可以获取不同类型的 PRNG 对象流。同时也提供了一个新类 RandomGeneratorFactory 用于构造各种 RandomGenerator 实例,在 RandomGeneratorFactory 中使用 ServiceLoader.provider 来加载各种 PRNG 实现。

下面是一个使用示例:随便选择一个 PRNG 算法生成 5 个 10 以内的随机数。

package com.wdbyte.java17;

import java.util.Date;
import java.util.random.RandomGenerator;
import java.util.random.RandomGeneratorFactory;
import java.util.stream.Stream;

/**
 * @author niulang
 */
public class JEP356 {

    public static void main(String[] args) {
        RandomGeneratorFactory<randomgenerator> l128X256MixRandom = RandomGeneratorFactory.of("L128X256MixRandom");
        // 使用时间戳作为随机数种子
        RandomGenerator randomGenerator = l128X256MixRandom.create(System.currentTimeMillis());
        for (int i = 0; i &lt; 5; i++) {
            System.out.println(randomGenerator.nextInt(10));
        }
    }
}

得到输出:

7
3
4
4
6

你也可以遍历出所有的 PRNG 算法。

RandomGeneratorFactory.all().forEach(factory -&gt; {
    System.out.println(factory.group() + ":" + factory.name());
});

得到输出:

LXM:L32X64MixRandom
LXM:L128X128MixRandom
LXM:L64X128MixRandom
Legacy:SecureRandom
LXM:L128X1024MixRandom
LXM:L64X128StarStarRandom
Xoshiro:Xoshiro256PlusPlus
LXM:L64X256MixRandom
Legacy:Random
Xoroshiro:Xoroshiro128PlusPlus
LXM:L128X256MixRandom
Legacy:SplittableRandom
LXM:L64X1024MixRandom

可以看到 Legacy:Random 也在其中,新的 API 兼容了老的 Random 方式,所以你也可以使用新的 API 调用 Random 类生成随机数。

// 使用 Random
RandomGeneratorFactory<randomgenerator> l128X256MixRandom = RandomGeneratorFactory.of("Random");
// 使用时间戳作为随机数种子
RandomGenerator randomGenerator = l128X256MixRandom.create(System.currentTimeMillis());
for (int i = 0; i &lt; 5; i++) {
    System.out.println(randomGenerator.nextInt(10));
}

> 扩展阅读:增强的伪随机数生成器

3. JEP 382:使用新的 macOS 渲染库

macOS 为了提高图形的渲染性能,在 2018 年 9 月抛弃了之前的 OpenGL 渲染库 ,而使用了 Apple Metal 进行代替。Java 17 这次更新开始支持 Apple Metal,不过对于 API 没有任何改变,这一些都是内部修改。

> 扩展阅读:macOS Mojave 10.14 Release NotesApple Metal

4. JEP 391:支持 macOS/AArch64 架构

起因是 Apple 在 2020 年 6 月的 WWDC 演讲中宣布,将开启一项长期的将 Macintosh 计算机系列从 x64 过度到 AArch64 的长期计划,因此需要尽快的让 JDK 支持 macOS/AArch64 。

Linux 上的 AArch64 支持以及在 Java 16 时已经支持,可以查看之前的文章了解。

> 扩展:Java 16 新功能介绍 - JEP 386 >

5. JEP 398:删除已弃用的 Applet API

Applet 是使用 Java 编写的可以嵌入到 HTML 中的小应用程序,嵌入方式是通过普通的 HTML 标记语法,由于早已过时,几乎没有场景在使用了。

示例:嵌入 Hello.class

<applet code="Hello.class" height="200" width="200"></applet>

Applet API 在 Java 9 时已经标记了废弃,现在 Java 17 中将彻底删除。

6. JEP 403:更强的 JDK 内部封装

如 Java 16 的 JEP 396 中描述的一样,为了提高 JDK 的安全性,使 --illegal-access 选项的默认模式从允许更改为拒绝。通过此更改,JDK 的内部包和 API(关键内部 API 除外)将不再默认打开。

但是在 Java 17 中,除了 sun.misc.Unsafe ,使用 --illegal-access 命令也不能打开 JDK 内部的强封装模式了,除了 sun.misc.Unsafe API .

在 Java 17 中使用 --illegal-access 选项将会得到一个命令已经移除的警告。

➜  bin ./java -version
openjdk version "17" 2021-09-14
OpenJDK Runtime Environment (build 17+35-2724)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 17+35-2724, mixed mode, sharing)
➜  bin ./java --illegal-access=warn
OpenJDK 64-Bit Server VM warning: Ignoring option --illegal-access=warn; support was removed in 17.0

> 扩展阅读:JEP 403:更强的 JDK 内部封装Java 16 新功能介绍 >

7. JEP 406:switch 的类型匹配(预览)

instanceof 一样,为 switch 也增加了类型匹配自动转换功能。

在之前,使用 instanceof 需要如下操作:

if (obj instanceof String) {
    String s = (String) obj;    // grr...
    ...
}

多余的类型强制转换,而现在:

if (obj instanceof String s) {
    // Let pattern matching do the work!
    ...
}

switch 也可以使用类似的方式了。

static String formatterPatternSwitch(Object o) {
    return switch (o) {
        case Integer i -&gt; String.format("int %d", i);
        case Long l    -&gt; String.format("long %d", l);
        case Double d  -&gt; String.format("double %f", d);
        case String s  -&gt; String.format("String %s", s);
        default        -&gt; o.toString();
    };
}

对于 null 值的判断也有了新的方式。

// Java 17 之前
static void testFooBar(String s) {
    if (s == null) {
        System.out.println("oops!");
        return;
    }
    switch (s) {
        case "Foo", "Bar" -&gt; System.out.println("Great");
        default           -&gt; System.out.println("Ok");
    }
}
// Java 17
static void testFooBar(String s) {
    switch (s) {
        case null         -&gt; System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -&gt; System.out.println("Great");
        default           -&gt; System.out.println("Ok");
    }
}

> 扩展阅读: JEP 406:switch 的类型匹配(预览)

8. JEP 407:移除 RMI Activation

移除了在 JEP 385 中被标记废除的 RMI(Remote Method Invocation)Activation,但是 RMI 其他部分不会受影响。

RMI Activation 在 Java 15 中的 JEP 385 已经被标记为过时废弃,至今没有收到不良反馈,因此决定在 Java 17 中正式移除。

> 扩展阅读: JEP 407:移除 RMI Activation

9. JEP 409:密封类(Sealed Classes)

Sealed Classes 在 Java 15 中的 JEP 360 中提出,在 Java 16 中的 JEP 397 再次预览,现在 Java 17 中成为正式的功能,相比 Java 16 并没有功能变化,这里不再重复介绍,想了解的可以参考之前文章。

> 扩展阅读:Java 16 新功能介绍JEP 409: Sealed Classes >

10. JEP 401:移除实验性的 AOT 和 JIT 编译器

在 Java 9 的 JEP 295 中,引入了实验性的提前编译 jaotc 工具,但是这个特性自从引入依赖用处都不太大,而且需要大量的维护工作,所以在 Java 17 中决定删除这个特性。

主要移除了三个 JDK 模块:

  1. jdk.aot - jaotc 工具。
  2. Jdk.internal.vm.compiler - Graal 编译器。
  3. jdk.internal.vm.compiler.management

同时也移除了部分与 AOT 编译相关的 HotSpot 代码:

  1. src/hotspot/share/aot — dumps and loads AOT code
  2. Additional code guarded by #if INCLUDE_AOT

11. JEP 411:弃用 Security Manager

Security Manager 在 JDK 1.0 时就已经引入,但是它一直都不是保护服务端以及客户端 Java 代码的主要手段,为了 Java 的继续发展,决定弃用 Security Manager,在不久的未来进行删除。

@Deprecated(since="17", forRemoval=true)
public class SecurityManager {
	// ...
}

12. JEP 412:外部函数和内存 API (孵化)

新的 API 允许 Java 开发者与 JVM 之外的代码和数据进行交互,通过调用外部函数,可以在不使用 JNI 的情况下调用本地库。

这是一个孵化功能;需要添加--add-modules jdk.incubator.foreign来编译和运行 Java 代码。

历史

  • Java 14 JEP 370引入了外部内存访问 API(孵化器)。
  • Java 15 JEP 383引入了外部内存访问 API(第二孵化器)。
  • Java 16 JEP 389引入了外部链接器 API(孵化器)。
  • Java 16 JEP 393引入了外部内存访问 API(第三孵化器)。
  • Java 17 JEP 412引入了外部函数和内存 API(孵化器)。

> 扩展阅读:JEP 412:外部函数和内存 API (孵化)

13. JEP 414:Vector API(二次孵化)

在 Java 16 中引入一个新的 API 来进行向量计算,它可以在运行时可靠的编译为支持的 CPU 架构,从而实现更优的计算能力。

现在 Java 17 中改进了 Vector API 性能,增强了例如对字符的操作、字节向量与布尔数组之间的相互转换等功能。

14. JEP 415:指定上下文的反序列化过滤器

Java 中的序列化一直都是非常重要的功能,如果没有序列化功能,Java 可能都不会占据开发语言的主导地位,序列化让远程处理变得容易和透明,同时也促进了 Java EE 的成功。

但是 Java 序列化的问题也很多,它几乎会犯下所有的可以想象的错误,为开发者带来持续的维护工作。但是要说明的是序列化的概念是没有错的,把对象转换为可以在 JVM 之间自由传输,并且可以在另一端重新构建的能力是完全合理的想法,问题在于 Java 中的序列化设计存在风险,以至于爆出过很多和序列化相关的漏洞。

反序列化危险的一个原因是,有时候我们不好验证将要进行反序列化的内容是否存在风险,而传入的数据流可以自由引用对象,很有可能这个数据流就是攻击者精心构造的恶意代码。

所以,JEP 415 允许在反序列化时,通过一个过滤配置,来告知本次反序列化允许或者禁止操作的类,反序列化时碰到被禁止的类,则会反序列化失败。

14.1. 反序列化示例

假设 Dog 类中的 Poc 是恶意构造的类,但是正常反序列化是可以成功的。

package com.wdbyte.java17;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

/**
 * @author niulang
 */
public class JEP415 {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Dog dog = new Dog("哈士奇");
        dog.setPoc(new Poc());
        // 序列化 - 对象转字节数组
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        try (ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);) {
            objectOutputStream.writeObject(dog);
        }
        byte[] bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        // 反序列化 - 字节数组转对象
        ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
        Object object = objectInputStream.readObject();
        System.out.println(object.toString());
    }
}

class Dog implements Serializable {
    private String name;
    private Poc poc;

    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" + "name='" + name + '\'' + '}';
    }
		// get...set...
}

class Poc implements Serializable{

}

输出结果:

Dog{name='哈士奇'}

14.2. 反序列化过滤器

在 Java 17 中可以自定义反序列化过滤器,拦截不允许的类。

package com.wdbyte.java17;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputFilter;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

/**
 * @author niulang
 */
public class JEP415 {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Dog dog = new Dog("哈士奇");
        dog.setPoc(new Poc());
        // 序列化 - 对象转字节数组
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        try (ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);) {
            objectOutputStream.writeObject(dog);
        }
        byte[] bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
        // 反序列化 - 字节数组转对象
        ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
        // 允许 com.wdbyte.java17.Dog 类,允许 java.base 中的所有类,拒绝其他任何类
        ObjectInputFilter filter = ObjectInputFilter.Config.createFilter(
                        "com.wdbyte.java17.Dog;java.base/*;!*");
        objectInputStream.setObjectInputFilter(filter);
        Object object = objectInputStream.readObject();
        System.out.println(object.toString());
    }
}

class Dog implements Serializable {
    private String name;
    private Poc poc;

    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" + "name='" + name + '\'' + '}';
    }
		// get...set...
}

class Poc implements Serializable{
}

这时反序列化会得到异常。

Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: filter status: REJECTED
	at java.base/java.io.ObjectInputStream.filterCheck(ObjectInputStream.java:1412)
	at java.base/java.io.ObjectInputStream.readNonProxyDesc(ObjectInputStream.java:2053)
	at java.base/java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1907)
	....

> 扩展阅读:JEP 415:指定上下文的反序列化过滤器

参考

  1. https://openjdk.java.net/projects/jdk/17/
  2. https://docs.oracle.com/en/java/javase/17/

<完>

文章持续更新,可以微信搜一搜「 程序猿阿朗 」或访问「程序猿阿朗博客 」第一时间阅读。本文 Github.com/niumoo/JavaNotes 已经收录,有很多知识点和系列文章,欢迎Star。

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