首先,，談到 Java 9 大家往往第一個(gè)想到的就是 Jigsaw 項(xiàng)目,，這是一個(gè)雄心勃勃的項(xiàng)目。 大家知道,，Java 已經(jīng)發(fā)展超過 20 年（95 年最初發(fā)布）,，Java 和相關(guān)生態(tài)在不斷豐富的同時(shí)也越來越暴露出一些問題，比如 Java 運(yùn)行環(huán)境的膨脹和臃腫,，各種類庫和工具在提供強(qiáng)大功能的同時(shí),，也越來越復(fù)雜，不同版本的類庫交叉依賴導(dǎo)致 Jar Hell 等讓人頭疼的問題,，這些都阻礙了 Java 開發(fā)和運(yùn)行效率的提升,。 但是由于兼容性等各方面的掣肘，對(duì) Java 進(jìn)行大刀闊斧的革新越來越困難,，Jigsaw 從 Java 7 階段就開始籌備,，Java 8 階段進(jìn)行了大量工作，終于在 Java 9 里落地,，有種千呼萬喚始出來的意味,。 Jigsaw 項(xiàng)目的目標(biāo)是改進(jìn) Java SE 平臺(tái),，使其可以適應(yīng)不同大小的計(jì)算設(shè)備；改進(jìn)其安全性,，可維護(hù)性,，提高性能；簡化各種類庫和大型應(yīng)用的開發(fā)和維護(hù),。 這個(gè)項(xiàng)目的工作量和難度大大超出了初始規(guī)劃,。JSR 376 Java 平臺(tái)模塊化系統(tǒng)（JPMS, Java Platform Module System）作為 Jigsaw 項(xiàng)目的核心, 其主體部分被分解成 6 個(gè) JEP(JDK Enhancement Proposals)
可以看到這是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，Java 的方方面面,，包括 JDK 編譯工具,，運(yùn)行時(shí)，Java 公共 API 和私有代碼等等,，完全是一個(gè)整體性的改變,。 隨著 Java 平臺(tái)模塊化系統(tǒng)的落地,，開發(fā)人員無需再為不斷膨脹的 Java 平臺(tái)苦惱,，例如，您可以使用 jlink 工具,，根據(jù)需要定制運(yùn)行時(shí)環(huán)境,。這對(duì)于擁有大量鏡像的容器應(yīng)用場景或復(fù)雜依賴關(guān)系的大型應(yīng)用等，都具有非常重要的意義,。 從軟件開發(fā)實(shí)踐的角度,，Java 語言層面提供對(duì)模塊的支持，可以鼓勵(lì)（當(dāng)然在某種程度上也可以看作強(qiáng)制）更加規(guī)范的開發(fā)實(shí)踐,，利用業(yè)界在開發(fā)領(lǐng)域幾十年的經(jīng)驗(yàn),、教訓(xùn)總結(jié)出的最佳實(shí)踐，促進(jìn) Java 生態(tài)的健康發(fā)展,。比如,，更加完善的隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這不僅可以促進(jìn)面向接口,、約定的編程,，也可以避免可能的安全風(fēng)險(xiǎn)等。 不過,，換個(gè)角度來說,，天下沒有免費(fèi)的午餐，由于 JPMS 是語言平臺(tái)層面的支持,，它并不是完全透明的,，也就是說不管用戶是否真的需要或從中收益，都會(huì)或多或少的受其影響,。 對(duì)此,，我們可以從 JPMS 評(píng)審中針對(duì)類似深度反射限制之類的激烈爭吵中,，深刻體會(huì)到。比如,，針對(duì)反射訪問控制,，最終 Java 9 開發(fā)團(tuán)隊(duì)，采取了相對(duì)折中的辦法,，在反射領(lǐng)域默認(rèn)保持 Java 8 的默認(rèn)行為,。Java 9 在兼容性方面，相比于過往的版本,，采取了更大的容忍度,。 不過，Java 9 的相當(dāng)一部分特性仍然是對(duì)用戶透明的,。只要升級(jí)到 Java 9,，不需要或者很少需要用戶參與動(dòng)作就能獲益。比如,，更加緊湊的字符串實(shí)現(xiàn),；改進(jìn)的競爭鎖機(jī)制；改進(jìn)安全應(yīng)用性能 ,；利用特定 CPU 指令優(yōu)化 GHASH 和 RSA 等等,，這些都是開箱即用、觸手可得的改進(jìn),。 對(duì)于部分開發(fā)者來說,，探究 Java 內(nèi)部 API 或者平臺(tái)底層能力是一件非常酷的事情,，但這往往并不是非常容易,，比如部分能力可能并沒有在歷史版本的公共 API 中暴露出來（比如 Unsafe 相關(guān)），或者需要特定領(lǐng)域的知識(shí),。在 Java 9 中,，不要錯(cuò)過 JEP 193: Variable Handles 和 JEP 274: Enhanced Method Handles，JEP 259: Stack-Walking API,，JEP 285: Spin-Wait Hints 等特性,。 另外，Java 9 中還有很多承上啟下的特性,，為未來創(chuàng)新打下基礎(chǔ)或者整合,、規(guī)范現(xiàn)有碎片化的功能，我會(huì)介紹一些有代表性的新特性,。 在 Java 虛擬機(jī)領(lǐng)域,，JEP 271: Unified GC Logging 和 JEP 158：Unified JVM Logging，對(duì)各種 JVM 日志進(jìn)行了統(tǒng)一,，大家終于不用為各種碎片化的日志選項(xiàng)苦惱了,。 Oracle 一直在努力提高 Java 啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)性能,，希望其能夠在更廣泛的場景達(dá)到或接近本地語言的性能。但是,，直到今天,，談到 Java，很多 C/C++ 開發(fā)者還是會(huì)不屑地評(píng)價(jià)為啟動(dòng)慢,，吃內(nèi)存,。 簡單說，這主要是因?yàn)?Java 編譯產(chǎn)生的類文件是 Java 虛擬機(jī)可以理解的二進(jìn)制代碼,，而不是真正的可執(zhí)行的本地代碼,，需要 Java 虛擬機(jī)進(jìn)行解釋和編譯，這帶來了額外的開銷,。 JIT（Just-in-time）編譯器可以在運(yùn)行時(shí)將熱點(diǎn)編譯成本地代碼,，但是實(shí)際應(yīng)用可能非常龐大，大型 Java 應(yīng)用的預(yù)熱往往非常耗時(shí),，而且非熱點(diǎn)代碼可能根本沒有機(jī)會(huì)被 JIT 編譯,。 在 JDK 9 中， AOT（JEP 295: Ahead-of-Time Compilation）作為實(shí)驗(yàn)特性被引入進(jìn)來,，開發(fā)者可以利用新的 jaotc 工具將重點(diǎn)代碼轉(zhuǎn)換成類似類庫一樣的文件,，這樣會(huì)大大降低啟動(dòng)開銷,。 另外 JVMCI （JEP 243: Java-Level JVM Compiler Interface）等特性,，對(duì)于整個(gè)編程語言的發(fā)展，可能都具有非常重要的意義,，雖然未必引起了廣泛關(guān)注,。目前 Graal Core API 已經(jīng)被集成進(jìn)入 Java 9，雖然還只是初始一小步,，但是完全用 Java 語言來實(shí)現(xiàn)的可靠的,、高性能的動(dòng)態(tài)編譯器，似乎不再是遙不可及,，這是 Java 虛擬機(jī)開發(fā)工程師的福音,。 與此同時(shí)，隨著 Truffle 框架和 Substrate VM 的發(fā)展,，已經(jīng)讓個(gè)別信心滿滿的工程師高呼“One VM to Rule Them All!”,， 也許就在不遠(yuǎn)的將來 Ploygot 以一種另類的方式成為現(xiàn)實(shí)。 前面簡短地談了談 Java 9 中的一些令人激動(dòng)的特性,，Java 9 在取得這些進(jìn)步的同時(shí),，那么在其的研發(fā)過程中有哪些教訓(xùn)，當(dāng)前和未來遇到了那些挑戰(zhàn)呢,？ 首先,，就是如何更加快速,、敏捷地進(jìn)行創(chuàng)新。在 Java 9 的開發(fā)過程中, 非常突出的一點(diǎn)就是,，由于 Jigsaw 項(xiàng)目的延期,，導(dǎo)致 Java 9 的發(fā)布一再推遲，這帶來了很多負(fù)面影響,。大批特性已經(jīng)完成多時(shí),，卻無法及時(shí)被實(shí)際應(yīng)用采納，開發(fā)者無法及時(shí)地從中獲益,，也很難盡早發(fā)現(xiàn)和反饋可能存在的問題或改進(jìn),。這不禁讓人反思 Java 傳統(tǒng)的研發(fā)模式的局限性。 針對(duì)這些情況,，Java 首席架構(gòu)師 Mark Reinhold 已經(jīng)發(fā)出倡議,，建議從傳統(tǒng)的以特性驅(qū)動(dòng)的發(fā)布周期，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r(shí)間驅(qū)動(dòng)的（6 個(gè)月為周期）發(fā)布模式,，并逐步的將 Oracle JDK 原有商業(yè)特性進(jìn)行開源,，Java Flight Recorder 等殺手級(jí)工具和特性，一定會(huì)大受開發(fā)者的歡迎,。針對(duì)企業(yè)客戶的需求,，Oracle 將以三年為周期發(fā)布長期支持版本（long term support）。 第二,，隨著云計(jì)算和 AI 等技術(shù)浪潮,，當(dāng)前的計(jì)算模式和場景正在發(fā)生翻天覆地的變化，不僅對(duì) Java 的發(fā)展速度提出了更高要求,，也深刻影響著 Java 技術(shù)的發(fā)展方向,。傳統(tǒng)的大型企業(yè)或互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，正在被云端,，容器化應(yīng)用,、模塊化的微服務(wù)甚至是函數(shù)（FaaS， Function-as-a-Service）所替代,。 Java 需要在新的計(jì)算場景下,，改進(jìn)開發(fā)效率。這話說的有點(diǎn)籠統(tǒng),，我談一些自己的體會(huì),，Java 代碼雖然進(jìn)行了一些類型推斷等改進(jìn)，更易用的集合 API 等,，但仍然給開發(fā)者留下了過于刻板,、形式主義的印象，這是一個(gè)長期的改進(jìn)方向，例如,，JEP 286: Local-Variable Type Inference,；持續(xù)改進(jìn)并發(fā)計(jì)算框架，Java 的并發(fā)特性非常強(qiáng)大和系統(tǒng),，但某種程度上過于復(fù)雜,，在今年的 JVMLS 上，阿里巴巴 AJDK 組介紹了利用協(xié)程改進(jìn)并發(fā)的實(shí)踐,，這是一個(gè)令人眼前一亮的創(chuàng)新,；Java 非常需要更加友好的本地代碼支持，相關(guān)的特性有很多好的想法和嘗試,，比如 Panama 項(xiàng)目,；Value Types 和改進(jìn)的泛型，有興趣可以參考 Valhalla 項(xiàng)目,。 最后,，進(jìn)一步改進(jìn)啟動(dòng)和運(yùn)行性能、優(yōu)化計(jì)算資源使用,。目前,，相當(dāng)一部分的 Java 類庫和虛擬機(jī)特性都是針對(duì)長時(shí)間、大數(shù)據(jù)量,、高并發(fā)等復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行的優(yōu)化,，但是在部分云計(jì)算場景中，比如越來越引起大家關(guān)注的 FaaS 應(yīng)用,，短時(shí)間,、無狀態(tài)的函數(shù)正在成為常見的計(jì)算單元。那么在這種場景下,，Java 必須進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和創(chuàng)新,，才能保持和強(qiáng)化目前在軟件開發(fā)領(lǐng)域的競爭力,。比如,，提高 Java 運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)速度，尤其是在容器環(huán)境的初始化表現(xiàn),；保證 CPU 等計(jì)算資源調(diào)度能力能夠適應(yīng)容器環(huán)境的新情況,，最直接的就是 Java 平臺(tái)需要支持基于 cgroup 等技術(shù)的資源管理；針對(duì)新場景下的 GC 優(yōu)化,；如何提高數(shù)據(jù)密度和計(jì)算效率等等,。 以上很多方面往往不是孤立的，也不是非常簡單就可以完成的,，很多改進(jìn)都是依賴于相關(guān)語言基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步和突破,，Java 的進(jìn)步需要持之以恒的耐心和持續(xù)的努力與投入。 最后,，歡迎大家能夠參與到 OpenJDK 社區(qū),，Java 是大家的,，歡迎您向 OpenJDK 提供建議、意見或者直接提交自己的改進(jìn),，在社區(qū)中聽見越來越多的來自中國的聲音是非常令人高興的事情,，讓我們攜手促進(jìn) Java 的創(chuàng)新和發(fā)展。 InfoQ 一直關(guān)注 Java 的發(fā)展,，我們也對(duì) Java 9 的一些新特性進(jìn)行了跟進(jìn)報(bào)道,，歡迎查看我們以往對(duì) Java 9 的報(bào)道。 QCon 演講：Java 9 新特性介紹及 Jigsaw 一覽： http://www./cn/presentations/introduction-of-java9-new-features-jigsaw Java 老矣,，尚能飯否,？ 戳→傳送門 Java 9，OSGi 以及模塊化的未來： http://www./cn/articles/java9-osgi-future-modularity Java 9 AOT 初探： http://www./cn/news/2017/01/Java-9-AOT-first InfoQ 觀點(diǎn)：Java EE 的未來： http://www./cn/articles/enterprise-java-opinion%20 Oracle 的 Java 模塊化系統(tǒng)保衛(wèi)戰(zhàn)： http://www./cn/news/2017/06/oracle-defends-jpms
除了上述提到的 Java 9 的新特性和我個(gè)人所判斷的未來之外，我將會(huì)在 10 月 17-19 日的 QCon 全球軟件開發(fā)大會(huì)（上海站）詳細(xì)分享 Java 9 的模塊化開發(fā)實(shí)踐,，針對(duì)可能遇到的問題,，提供一些診斷和修正方法。歡迎大家到現(xiàn)場交流,。 |
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