JDK 新特性与升级实践

相关笔记：03 Java 高级特性（Lambda / Stream / 虚拟线程入门）、JVM 深入（GC 与参数）

03 篇讲的是「语法糖怎么用」；这篇讲版本路线、落地取舍、升级踩坑。面试问「JDK 21 有什么新特性」时，能答出「所以我升不升、升了要注意什么」，比背 JEP 编号有用得多。

1. 版本节奏：为什么大家都在追 LTS

2017 年之后，JDK 变成 6 个月一个 feature 版本，每 2 年一个 LTS：

版本	发布	LTS	现状建议
8	2014	✅	大量存量系统仍在此，无官方免费更新（Oracle 收费，可用 Temurin/Corretto）
11	2018	✅	保守升级的落点，仍有免费更新
17	2021	✅	当前主流基线，Spring Boot 3 最低要求
21	2023	✅	新项目首选，虚拟线程正式版
25	2025	✅	下一代 LTS，逐步进入视野

关键分水岭：Spring Boot 3 要求 JDK 17+，Spring Framework 6 也是。所以「还在 JDK 8」的项目，升级链路通常是 8 → 17 → 21，中间不跳 11 也行（但 11 更稳、依赖兼容更好）。

2. JDK 9 ~ 16：语法与基础设施

2.1 JDK 9：模块化 + 集合工厂

java

// 模块化：module-info.java
module com.example.order {
    requires java.sql;
    exports com.example.order.api;
}

// 不可变集合工厂
List.of(1, 2, 3);
Set.of("a", "b");
Map.of("k1", 1, "k2", 2);

// 模块化：module-info.java
module com.example.order {
    requires java.sql;
    exports com.example.order.api;
}

// 不可变集合工厂
List.of(1, 2, 3);
Set.of("a", "b");
Map.of("k1", 1, "k2", 2);

同时 9 还带来：G1 成为默认 GC、jshell、Optional.ifPresentOrElse、Stream.takeWhile/dropWhile、InputStream.transferTo、Compact Strings（String 底层由 char[] 改 byte[]，省一半内存）。

2.2 JDK 10 ~ 12：`var` 与文本块

java

var list = new ArrayList<String>();     // 局部变量类型推断，只在编译期，不是动态类型

var list = new ArrayList<String>();     // 局部变量类型推断，只在编译期，不是动态类型

var 的三条限制：只能用于局部变量（含 for/增强 for）、必须初始化、不能为 null（推不出类型）。

java

// JDK 13 预览、15 正式
String json = """
        {"name": "张三", "age": 18}
        """;

// JDK 13 预览、15 正式
String json = """
        {"name": "张三", "age": 18}
        """;

2.3 JDK 11：`HttpClient` 转正

java

HttpClient client = HttpClient.newBuilder().connectTimeout(Duration.ofSeconds(2)).build();
HttpResponse<String> resp = client.send(
        HttpRequest.newBuilder(URI.create("https://api.example.com")).GET().build(),
        HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

HttpClient client = HttpClient.newBuilder().connectTimeout(Duration.ofSeconds(2)).build();
HttpResponse<String> resp = client.send(
        HttpRequest.newBuilder(URI.create("https://api.example.com")).GET().build(),
        HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

顺带：String.strip()/isBlank()/repeat()/lines()、单文件源码直接运行（java Hello.java）、ZGC 实验性引入、TLS 1.3。

2.4 JDK 14 ~ 16：record 与 instanceof 模式

java

public record Point(int x, int y) {}          // 自动生成构造、getter、equals、hashCode、toString

if (obj instanceof String s && s.length() > 3) {   // 模式匹配，省一次强转
    System.out.println(s);
}

public record Point(int x, int y) {}          // 自动生成构造、getter、equals、hashCode、toString

if (obj instanceof String s && s.length() > 3) {   // 模式匹配，省一次强转
    System.out.println(s);
}

record 是不可变数据载体，适合 DTO / 值对象 / 多返回值的替代；它不是 JavaBean，不能继承，也不该拿来做 ORM 实体（JPA 要无参构造）。

2.5 Switch 表达式（JDK 14）

java

String type = switch (code) {
    case 1, 2 -> "小额";
    case 3 -> { yield "中额"; }     // 多语句用 yield 返回值
    default -> throw new IllegalArgumentException();
};

String type = switch (code) {
    case 1, 2 -> "小额";
    case 3 -> { yield "中额"; }     // 多语句用 yield 返回值
    default -> throw new IllegalArgumentException();
};

对比老 switch：有返回值、不穿透、更严格（必须穷尽或 default）。

3. JDK 17 LTS：密封类与强封装

3.1 密封类（sealed）

java

public sealed interface Shape permits Circle, Square, Triangle {}
public record Circle(double r) implements Shape {}
public record Square(double side) implements Shape {}

public sealed interface Shape permits Circle, Square, Triangle {}
public record Circle(double r) implements Shape {}
public record Square(double side) implements Shape {}

配合 switch 模式匹配，编译器能检查是否穷尽，这是「代数数据类型」进入 Java 的标志。

3.2 强封装（最重要的升级障碍）

JDK 16 起默认强封装 JDK 内部 API，JDK 17 彻底移除 --illegal-access。后果：

反射访问 sun.misc.*、jdk.internal.* 会抛 InaccessibleObjectException；
需要显式 --add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED；
大量老框架（老版本 Spring、Dubbo、Hibernate、Lombok 早期版本）要靠这个参数才能跑。

3.3 其他

移除 CMS（JDK 14），-XX:+UseConcMarkSweepGC 直接报错；
移除 Nashorn（JDK 15）、移除 JAXB / JAX-WS（JDK 11，迁到 Jakarta）；
弃用 Security Manager（JDK 17 标记 forRemoval）；
引入伪随机数新接口 RandomGenerator、AppCDS 默认开启、外部函数 API 预览。

4. JDK 21 LTS：虚拟线程是主角

4.1 虚拟线程（JEP 444，正式）

java

try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
        executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(1000);      // 阻塞时自动让出载体线程
            return "ok";
        });
    }
}

try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
        executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(1000);      // 阻塞时自动让出载体线程
            return "ok";
        });
    }
}

原理：虚拟线程由 JVM 调度，多个虚拟线程复用一个平台线程（载体线程）。遇到阻塞（sleep、IO、锁等待）时，虚拟线程把栈冻结到堆上、让出载体线程，恢复时再挂回来。所以「阻塞」不再等于「占线程」。

三条铁律：

不要池化虚拟线程。它创建成本极低（几十字节 + 堆上栈），池化反而丢掉了「用完即弃」的优势。用 newVirtualThreadPerTaskExecutor 或 Thread.ofVirtual().start()。
别用 ThreadLocal 存大对象（百万虚拟线程 = 百万份副本），改用 ScopedValue（JDK 21 预览）。
注意 pinning（钉住）：在 synchronized 块里阻塞，会让载体线程被钉住，无法切换。JDK 21 上这是真问题（JDK 24 的 JEP 491 才修好）。所以在虚拟线程里优先用 ReentrantLock 而不是 synchronized。

什么时候有用：IO 密集、高并发、每请求一线程的传统写法（Spring MVC + Tomcat 每请求一线程）。一个 8 核机器从「几千线程」变成「几十万虚拟线程」。

什么时候没用：CPU 密集型（瓶颈是核数，不是线程数）；已经在用 WebFlux/Reactor 的场景（本身就不占线程）。

Spring Boot 3.2 起只需一行 spring.threads.virtual.enabled=true 就能让 Tomcat 用上虚拟线程。

4.2 结构化并发（预览，JEP 453）

把「一组子任务」当一个整体：一起开始、一起结束、出错一起取消，解决 ExecutorService 里任务泄漏、异常丢失、取消不传播的问题。

java

try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
    var user  = scope.fork(() -> userService.get(id));
    var order = scope.fork(() -> orderService.list(id));
    scope.join().throwIfFailed();
    return new Detail(user.get(), order.get());
}

try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
    var user  = scope.fork(() -> userService.get(id));
    var order = scope.fork(() -> orderService.list(id));
    scope.join().throwIfFailed();
    return new Detail(user.get(), order.get());
}

4.3 记录模式与 switch 模式匹配（正式）

java

// 嵌套解构：直接取出 record 里的字段
if (obj instanceof Point(int x, int y)) { ... }

// 穷尽性检查 + null 处理
String desc = switch (shape) {
    case Circle(double r)            -> "圆 r=" + r;
    case Square(double s)            -> "方 s=" + s;
    case Triangle(double a, double b, double c) -> "三角";
};

// 嵌套解构：直接取出 record 里的字段
if (obj instanceof Point(int x, int y)) { ... }

// 穷尽性检查 + null 处理
String desc = switch (shape) {
    case Circle(double r)            -> "圆 r=" + r;
    case Square(double s)            -> "方 s=" + s;
    case Triangle(double a, double b, double c) -> "三角";
};

4.4 其他 JDK 21 变化

特性	状态	说明
分代 ZGC	正式	低延迟 + 吞吐兼顾，大堆首选
Sequenced Collection	正式	`List.getFirst()/getLast()/reversed()`，统一首尾操作
字符串模板 `STR."..."`	预览	安全的字符串插值（后续版本又被收回重做，注意）
ScopedValue	预览	替代 ThreadLocal，适配虚拟线程
外部函数与内存 API	预览	替代 JNI
Vector API	孵化	SIMD 计算

5. GC 演进

Serial / Parallel / CMS(已移除) / G1(默认, JDK9+) / ZGC(11+,21 分代) / Shenandoah

Serial / Parallel / CMS(已移除) / G1(默认, JDK9+) / ZGC(11+,21 分代) / Shenandoah

收集器	停顿	适用
Parallel	较大	吞吐优先、批处理
G1	200ms 级可控	默认选择，4~32GB 堆
ZGC	< 1ms	大堆（几十上百 GB）、低延迟要求
Shenandoah	低	与 ZGC 类似，OpenJDK 系

口径：默认就用 G1，别乱调。堆超过 32GB 且对延迟敏感，再考虑 ZGC（-XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational）。

GC 细节、ZGC 染色指针、调优参数见 JVM 深入。

6. 升级实战：从 8 到 17/21 会遇到什么

6.1 依赖与包

问题	表现	处理
JAXB / JAX-WS 被移除	`javax.xml.bind.*` 找不到	显式引入 jakarta 依赖
Nashorn 被移除	`ScriptEngine` 拿不到 js	换 GraalJS
`sun.misc.Unsafe` 受限	警告/后续不可用	换 `VarHandle` / `MethodHandles`
第三方库反射 JDK 内部	`InaccessibleObjectException`	`--add-opens`（先查依赖版本）
javax → jakarta	包名全变	Spring Boot 3 必须迁（`javax.` → `jakarta.`）

6.2 JVM 参数变化

旧参数	现状
`-XX:+UseConcMarkSweepGC`	报错（14 起移除），改 `-XX:+UseG1GC`
`-XX:PermSize/-XX:MaxPermSize`	早就无效，改 `-XX:MetaspaceSize`
`--illegal-access=permit`	17 起无效，改 `--add-opens`
`-Xlog:gc*`	是统一日志（9+），旧的 `-XX:+PrintGCDetails` 已废

6.3 升级方法论（能讲出来就很加分）

先升依赖再升 JDK：框架版本（Spring Boot）往往比 JDK 更卡；
CI 里加多版本矩阵：8/17/21 同时跑测试，灰度切换；
先 17 再 21，不要 8 直接跳 21（两个大步的问题会混在一起）；
用 jdeps 扫内部 API 依赖：

bash

jdeps --jdk-internals -R target/app.jar

jdeps --jdk-internals -R target/app.jar

-XX:+PrintFlagsFinal 对比参数默认值（升级后默认 GC、堆比例都可能变）；
压测对比：GC 日志、P99、内存占用、启动时间四项。

6.4 升级到 21 的收益怎么量化

指标	8 → 21 的典型变化（因系统而异，要实测）
吞吐	G1 + 更好的 JIT，普遍提升 5%~20%
停顿	CMS 消失，G1 停顿更可控
内存	Compact Strings 省 10%~20% 字符串内存
并发能力	开虚拟线程后，IO 密集型服务的线程数天花板基本消失
启动	AppCDS 默认，快一些；GraalVM 原生镜像更快（另一条路）

7. 面试怎么答

被问「JDK 21 有什么新特性」时，按这个结构答：

一句话定位：21 是 LTS，最大的变化是虚拟线程转正。
原理：虚拟线程由 JVM 调度、复用车载平台线程，阻塞时把栈冻结到堆，所以「阻塞不再占线程」。
用法与禁忌：不要池化；synchronized 里阻塞会 pinning，改用 ReentrantLock；ThreadLocal 换 ScopedValue。
其他：分代 ZGC、记录模式 + switch 模式匹配（配合 sealed 能穷尽检查）、顺序集合。
落地判断：IO 密集 + 传统每请求一线程的架构收益最大；已经是 WebFlux 收益有限；CPU 密集没用。
升级注意事项：Spring Boot 3 最低 17；synchronized pinning 要排查；--add-opens 要补。

8. 速查表

问题	一句话
LTS 有哪几个	8、11、17、21、25
Spring Boot 3 要求	JDK 17+
`var` 能用在哪	只能局部变量，必须初始化，不能 null
record 干什么	不可变数据载体，自动生成 equals/hashCode/toString，不能继承
sealed 干什么	限定实现类，配合 switch 能穷尽检查
虚拟线程原理	JVM 调度，阻塞时栈冻结到堆、让出载体线程
虚拟线程能用池吗	不能，用完即弃
pinning 是什么	在 `synchronized` 里阻塞会钉住载体线程（21 未修复）
默认 GC	JDK 9+ 是 G1
升级最大坑	强封装（`--add-opens`）、JAXB 移除、CMS 移除、javax→jakarta

JDK 新特性与升级实践 ​

1. 版本节奏：为什么大家都在追 LTS ​

2. JDK 9 ~ 16：语法与基础设施 ​

2.1 JDK 9：模块化 + 集合工厂 ​

2.2 JDK 10 ~ 12：var 与文本块 ​

2.3 JDK 11：HttpClient 转正 ​

2.4 JDK 14 ~ 16：record 与 instanceof 模式 ​

2.5 Switch 表达式（JDK 14） ​

3. JDK 17 LTS：密封类与强封装 ​

3.1 密封类（sealed） ​

3.2 强封装（最重要的升级障碍） ​

3.3 其他 ​

4. JDK 21 LTS：虚拟线程是主角 ​

4.1 虚拟线程（JEP 444，正式） ​

4.2 结构化并发（预览，JEP 453） ​

4.3 记录模式与 switch 模式匹配（正式） ​

4.4 其他 JDK 21 变化 ​

5. GC 演进 ​

6. 升级实战：从 8 到 17/21 会遇到什么 ​

6.1 依赖与包 ​

6.2 JVM 参数变化 ​

6.3 升级方法论（能讲出来就很加分） ​

6.4 升级到 21 的收益怎么量化 ​

7. 面试怎么答 ​

8. 速查表 ​

JDK 新特性与升级实践

1. 版本节奏：为什么大家都在追 LTS

2. JDK 9 ~ 16：语法与基础设施

2.1 JDK 9：模块化 + 集合工厂

2.2 JDK 10 ~ 12：`var` 与文本块

2.3 JDK 11：`HttpClient` 转正

2.4 JDK 14 ~ 16：record 与 instanceof 模式

2.5 Switch 表达式（JDK 14）

3. JDK 17 LTS：密封类与强封装

3.1 密封类（sealed）

3.2 强封装（最重要的升级障碍）

3.3 其他

4. JDK 21 LTS：虚拟线程是主角

4.1 虚拟线程（JEP 444，正式）

4.2 结构化并发（预览，JEP 453）

4.3 记录模式与 switch 模式匹配（正式）

4.4 其他 JDK 21 变化

5. GC 演进

6. 升级实战：从 8 到 17/21 会遇到什么

6.1 依赖与包

6.2 JVM 参数变化

6.3 升级方法论（能讲出来就很加分）

6.4 升级到 21 的收益怎么量化

7. 面试怎么答

8. 速查表