Java 8升级到Java 17：全面升级指南（含JVM/GC优化）

引言

Java 8到Java 17的升级是企业级应用现代化的重要步骤。本文全面介绍升级过程中的关键变化，特别关注JVM和GC的优化。

语言特性变化

Java 8到Java 17各版本关键特性

Java 9 (2017年9月)

**模块化系统 (JPMS)**：引入模块化概念，提高安全性和可维护性
JShell：交互式Java REPL工具
集合工厂方法：List.of(), Set.of(), Map.of()
接口私有方法：接口中可以定义私有方法
HTTP/2客户端：新的HTTP客户端API

Java 10 (2018年3月)

**局部变量类型推断 (var)**：简化局部变量声明
应用类数据共享：提升启动性能
并行全GC：改进G1 GC的并行处理能力

Java 11 (2018年9月) - LTS

HTTP客户端标准化：java.net.http包
启动单文件源代码：直接运行.java文件
String增强方法：isBlank(), lines(), repeat(), strip()
Lambda参数类型推断：var可用于lambda参数

Java 12 (2019年3月)

Switch表达式预览：更简洁的switch语法
字符串缩进方法：indent()和transform()
Shenandoah GC：低暂停GC算法

Java 13 (2019年9月)

文本块预览：多行字符串处理
Switch表达式增强：yield关键字
ZGC改进：支持返回未使用的堆内存

Java 14 (2020年3月)

Record类预览：简化数据类定义
Switch表达式正式版：标准化的switch表达式
instanceof模式匹配预览：简化类型检查和转换
NullPointerException增强：更详细的错误信息

Java 15 (2020年9月)

文本块正式版：标准化的多行字符串
Sealed类预览：限制类的继承
隐藏类：框架内部使用的类
ZGC和Shenandoah GC：生产就绪

Java 16 (2021年3月)

Record类正式版：标准化的数据类
instanceof模式匹配正式版：标准化的类型检查
Stream API增强：toList(), mapMulti()
Vector API孵化：SIMD向量计算

Java 17 (2021年9月) - LTS

Sealed类正式版：标准化的继承控制
模式匹配switch预览：更强大的switch语句
伪随机数生成器：新的随机数API
移除Applet API：完全移除过时的Applet支持

详细代码示例对比

1. 集合工厂方法 (Java 9+)

// Java 8 - 传统方式
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");

// Java 9+ - 工厂方法
List<String> list = List.of("a", "b", "c");
Set<String> set = Set.of("a", "b", "c");
Map<String, Integer> map = Map.of("a", 1, "b", 2);

2. 字符串增强方法 (Java 11+)

// Java 8
String str = "  hello  ";
if (str.trim().isEmpty()) { /* 处理 */ }

// Java 11+
String str = "  hello  ";
if (str.isBlank()) { /* 处理 */ }
String stripped = str.strip(); // 去除前后空白
String repeated = "-".repeat(10); // 重复字符串

3. Stream API增强 (Java 16+)

// Java 8
List<String> result = stream.collect(Collectors.toList());

// Java 16+
List<String> result = stream.toList(); // 更简洁

// Java 16 mapMulti示例
List<String> result = list.stream()
    .mapMulti((s, consumer) -> {
        if (s.length() > 3) {
            consumer.accept(s.toUpperCase());
        }
    })
    .toList();

4. 模式匹配instanceof (Java 16+)

// Java 8
if (obj instanceof String) {
    String str = (String) obj;
    System.out.println(str.length());
}

// Java 16+
if (obj instanceof String str) {
    System.out.println(str.length()); // 自动类型转换
}

5. Sealed类继承控制 (Java 17+)

// Java 17 Sealed类定义
public sealed class Shape 
    permits Circle, Rectangle, Triangle {
    // 基础类定义
}

// 允许的子类
public final class Circle extends Shape {
    private double radius;
}

public final class Rectangle extends Shape {
    private double width, height;
}

// 编译错误：Triangle不在permits列表中
// public class Triangle extends Shape { } // 错误！

6. 模式匹配switch预览 (Java 17)

// Java 17 模式匹配switch（预览特性）
String result = switch (obj) {
    case Integer i -> "整数: " + i;
    case String s && s.length() > 5 -> "长字符串: " + s;
    case String s -> "字符串: " + s;
    case null -> "空值";
    default -> "其他类型";
};

函数式编程增强

Optional增强 (Java 9+)

// Java 8
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(getValue());
if (opt.isPresent()) {
    String value = opt.get();
    // 处理value
}

// Java 9+
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(getValue());
opt.ifPresentOrElse(
    value -> System.out.println(value), // 值存在时
    () -> System.out.println("值不存在") // 值不存在时
);

// Java 11+
String result = opt.orElseThrow(); // 无参版本

CompletableFuture增强 (Java 9+)

// Java 9+ 超时支持
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture
    .supplyAsync(() -> longRunningTask())
    .orTimeout(5, TimeUnit.SECONDS) // 5秒超时
    .exceptionally(ex -> "超时或错误");

性能优化特性

字符串性能优化 (Java 9+)

紧凑字符串：Latin-1字符使用单字节存储
Indify字符串连接：编译时优化字符串拼接

JVM编译器优化 (Java 9+)

分层编译改进：更智能的JIT编译策略
AOT编译：提前编译为本地代码（Java 9引入，Java 17移除）

向后兼容性考虑

废弃API迁移指南

Java 8 Date API → Java 8+ java.time API
Vector/Hashtable → ArrayList/HashMap
Thread.stop/suspend → interrupt()机制
Finalizer → Cleaner API (Java 9+)

JVM和GC的重大变化

默认GC的变化

# Java 8: 默认Parallel GC
-XX:+UseParallelGC

# Java 9-17: 默认G1 GC
-XX:+UseG1GC

新的GC选项

ZGC（Java 11引入，Java 15生产就绪）：低延迟GC
Shenandoah（Java 12引入）：低暂停GC
Epsilon（Java 11引入）：无操作GC，用于性能测试

GC调优参数对比

Java 8 Parallel GC调优：

-XX:+UseParallelGC
-XX:ParallelGCThreads=4
-XX:MaxGCPauseMillis=200
-XX:GCTimeRatio=99

Java 17 G1 GC调优：

-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200
-XX:G1NewSizePercent=30
-XX:G1MaxNewSizePercent=60
-XX:G1HeapRegionSize=16m

Java 17 ZGC调优（低延迟场景）：

-XX:+UseZGC
-XX:ConcGCThreads=2
-XX:ParallelGCThreads=4
-Xmx8g -Xms8g  # ZGC需要较大堆内存

JVM性能监控增强

Java 8监控工具：

1 2	jstat -gc <pid> jmap -heap <pid>

Java 17增强监控：

# JFR（Java Flight Recorder）免费使用
-XX:StartFlightRecording=filename=recording.jfr

# 新诊断命令
jcmd <pid> GC.heap_info
jcmd <pid> VM.info
jcmd <pid> JFR.start

模块化系统（JPMS）

Java 9引入的模块化系统在Java 17中成熟。关键变化：

自动模块检测
模块路径配置
反射访问限制

反射访问解决方案

1 2	--add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED --add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED

移除的API和功能

Java EE和CORBA模块：Java 11移除，需手动添加依赖
Nashorn JavaScript引擎：Java 15废弃，Java 17移除
Applet API：完全移除
安全管理器：Java 17标记为废弃

升级步骤

1. 依赖兼容性检查

# Maven
mvn versions:display-dependency-updates

# Gradle  
gradle dependencyUpdates

2. 编译参数更新

# Java 8
javac -source 1.8 -target 1.8

# Java 17
javac --release 17

3. 代码迁移要点

使用新集合工厂方法：List.of(), Set.of(), Map.of()
替换废弃日期API为新的时间API
使用流API增强功能（takeWhile, dropWhile, toList()）
应用Optional增强方法

容器环境优化

Java 17容器支持

# 自动容器感知（Java 10+）
-XX:+UseContainerSupport
-XX:MaxRAMPercentage=75.0
-XX:InitialRAMPercentage=50.0

Kubernetes部署示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: java-app
        resources:
          limits:
            memory: "2Gi"
          requests:
            memory: "1Gi"
        env:
        - name: JAVA_OPTS
          value: "-XX:+UseContainerSupport -XX:MaxRAMPercentage=75.0"

性能优化建议

内存优化

使用G1 GC的字符串去重：-XX:+UseStringDeduplication
合理设置堆大小和年轻代比例
监控内存泄漏：使用jmap或jcmd生成堆转储

GC调优策略

Web应用（中等负载）：

-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200
-XX:G1NewSizePercent=30
-XX:G1MaxNewSizePercent=60

大数据处理（高吞吐量）：

-XX:+UseG1GC  
-XX:MaxGCPauseMillis=500
-XX:G1HeapRegionSize=32m
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45

低延迟要求应用：

-XX:+UseZGC
-XX:ConcGCThreads=4
-Xmx16g -Xms16g
-XX:SoftMaxHeapSize=14g

常见问题解决

问题1：反射访问异常

症状：InaccessibleObjectException
解决方案：添加--add-opens参数

问题2：第三方库不兼容

症状：NoClassDefFoundError
解决方案：升级库版本或寻找替代方案

问题3：GC性能问题

症状：暂停时间变长
解决方案：调整GC参数，考虑使用ZGC

完整迁移示例

Java 8版本

public class UserService {
    private List<User> users = new ArrayList<>();
    
    public List<User> findUsersOlderThan(int age) {
        List<User> result = new ArrayList<>();
        for (User user : users) {
            if (user.getAge() > age) {
                result.add(user);
            }
        }
        return result;
    }
}

Java 17现代化版本

public class UserService {
    private final List<User> users = List.of(
        new User("张三", 25), new User("李四", 30)
    );
    
    public List<User> findUsersOlderThan(int age) {
        return users.stream()
            .filter(user -> user.age() > age)
            .toList();  // Java 16+简化语法
    }
    
    public record User(String name, int age) { }
}

总结

升级收益

性能提升：新的JVM优化和GC算法
开发效率：现代语言特性简化代码
安全性：更强的安全特性和漏洞修复
长期支持：LTS版本保障

升级建议

渐进式升级：先在测试环境验证
性能监控：升级前后对比性能指标
GC调优：根据应用场景选择合适的GC策略
容器优化：充分利用Java 17的容器感知特性

Java 8到Java 17的升级是技术现代化的关键步骤，合理规划可以显著提升应用性能和开发效率。