Java 17 新功能介绍（LTS）

阿里园区在每年双十一 都会精心布置一 番，还会邀请同学亲友一起参观，不过今年由于疫情原因，原本计划的亲友游园会只能取消了。

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/

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() 被 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 < 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 -> {
    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 < 5; i++) {
    System.out.println(randomGenerator.nextInt(10));
}

扩展阅读：https://openjdk.java.net/jeps/356

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：https://developer.apple.com/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：https://www.wdbyte.com/java/java-16/

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：https://openjdk.java.net/jeps/403

7 . JEP 406：switch 的类型匹配（预览）

如 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 -> String.format("int %d", i);
        case Long l    -> String.format("long %d", l);
        case Double d  -> String.format("double %f", d);
        case String s  -> String.format("String %s", s);
        default        -> 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" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}
// Java 17
static void testFooBar(String s) {
    switch (s) {
        case null         -> System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}

扩展阅读：https://openjdk.java.net/jeps/406

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：https://openjdk.java.net/jeps/407

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：https://openjdk.java.net/jeps/409

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：https://openjdk.java.net/jeps/412

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：https://openjdk.java.net/jeps/415

参考

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

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文章来源：https://mp.weixin.qq.com/s/ZSDkVNnYgpd0ThDHViPJfw