JDK 8 到 JDK 23 的 语法糖（语言特性） 和 垃圾回收（GC）优化

语法糖（语言特性）演进

从 Lambda 表达式到模式匹配，Java 逐步引入更简洁的语法和现代编程范式。

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JDK 8（2014）

1. Lambda 表达式：

   List list = Arrays.asList("a", "b", "c");
   list.forEach(s -> System.out.println(s));

2. 方法引用：

   list.forEach(System.out::println);

3. Stream API：

   list.stream().filter(s -> s.startsWith("a")).collect(Collectors.toList());

4. 接口默认方法：

   public interface MyInterface {
      default void log() {
          System.out.println("Default method");
      }
   }

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JDK 9（2017）

1. 模块系统（Project Jigsaw）：

   module com.example.myapp {
      requires java.base;
      exports com.example.myapp.api;
   }

2. 集合工厂方法：

   List list = List.of("a", "b", "c");
   Set set = Set.of(1, 2, 3);

3. 接口私有方法：

   public interface MyInterface {
      private void logInternal() {
          System.out.println("Private method");
      }
   }

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JDK 10（2018）

1. 局部变量类型推断（var）

   var list = new ArrayList();
   var name = "Java";

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JDK 11（2018）

1. 单文件源码直接运行

   java HelloWorld.java

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JDK 12（2019）

1. Switch 表达式（预览）

   int day = 3;
   String dayType = switch (day) {
      case 1, 2, 3 -> "Weekday";
      default -> "Weekend";
   };

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JDK 13（2019）

1. 文本块（预览）

   String json = """
      {
          "name": "Java",
          "version": 13
      }
      """;

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JDK 14（2020）

1. instanceof 模式匹配（预览）：

   if (obj instanceof String s) {
      System.out.println(s.length());
   }

2. Switch 表达式正式发布。

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JDK 15（2020）

1. 密封类（预览）

   public sealed class Shape permits Circle, Rectangle {}

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JDK 16（2021）

1. instanceof 模式匹配正式发布。

2. 记录类（Record Classes）

   public record Point(int x, int y) {}

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JDK 17（2021）

1. 密封类正式发布。

2. 模式匹配 Switch（预览）

   Object obj = "Java";
   String result = switch (obj) {
      case Integer i -> "Integer: " + i;
      case String s -> "String: " + s;
      default -> "Unknown";
   };

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JDK 18（2022）

1. 简单 Web 服务器（jwebserver）

   jwebserver -p 8080

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JDK 19（2022）

1. 虚拟线程（预览）

   try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
      executor.submit(() -> System.out.println("Virtual thread"));
   }

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JDK 21（2023）

1. 虚拟线程正式发布。
2. 模式匹配 Switch 正式发布。

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JDK 22（2024）

1. 字符串模板（预览）

   String name = "Java";
   String message = STR."Hello \{name}!";

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二、垃圾回收（GC）优化

JDK 8 的 GC 算法

默认 GC：Parallel GC

• 特点
  • 多线程并行回收。
  • 吞吐量优先，适合计算密集型应用。
• 分代模型
  • 年轻代（Young Generation）：使用 Parallel Scavenge。
  • 老年代（Old Generation）：使用 Parallel Old。

CMS（Concurrent Mark-Sweep）

• 特点
  • 低停顿时间，适合延迟敏感应用。
  • 并发标记和清除，减少 Full GC 停顿。
• 问题
  • 内存碎片化（需定期 Full GC 整理）。
  • 老年代回收效率较低。

G1 GC（Garbage-First）

• 特点
  • 分区（Region）模型，支持大堆内存。
  • 低停顿时间，适合延迟敏感应用。
• 问题
  • Full GC 仍为单线程，停顿时间长。

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JDK 9 的 GC 改进

G1 GC 改进

1. 并行 Full GC
   • 将 Full GC 改为多线程，减少停顿时间。
2. 字符串去重
   • 自动检测并合并重复字符串，减少内存占用。

CMS 弃用警告

• 提示 CMS 将在未来版本中被移除，建议迁移到 G1。

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JDK 10 的 GC 改进

G1 Full GC 优化

• 进一步优化并行 Full GC，减少停顿时间。

并行 Full GC 支持其他 GC

• 为 Parallel GC 和 Serial GC 添加并行 Full GC 支持。

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JDK 11 的 GC 改进

默认 GC 切换为 G1

• G1 成为默认 GC，适合大多数应用场景。

ZGC（实验性）

• 特点
  • 亚毫秒级停顿，适合超大堆内存（TB 级）。
  • 并发回收，无停顿时间。
• 限制
  • 仅支持 Linux/x64。

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JDK 12 的 GC 改进

Shenandoah GC（实验性）

• 特点
  • 低停顿时间，适合延迟敏感应用。
  • 并发回收，与 ZGC 竞争。
• 限制
  • 仅支持 Linux/x64。

G1 GC 改进

1. 及时返回未使用内存
   • 在空闲时主动将内存归还给操作系统。
2. 混合回收优化
   • 提高混合回收（Mixed GC）的效率。

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JDK 13 的 GC 改进

ZGC 改进

1. 最大堆内存扩展
   • 支持最大堆内存从 4TB 扩展到 16TB。
2. macOS 支持
   • 扩展 ZGC 到 macOS 平台。

Shenandoah GC 改进

1. Windows 支持
   • 扩展 Shenandoah 到 Windows 平台。

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JDK 14 的 GC 改进

ZGC 改进

1. Windows 支持
   • 扩展 ZGC 到 Windows 平台。

CMS 移除

• 正式移除 CMS，建议迁移到 G1 或 ZGC。

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JDK 15 的 GC 改进

ZGC 正式发布

• ZGC 成为正式功能，推荐用于生产环境。

Shenandoah GC 正式发布

• Shenandoah 成为正式功能，推荐用于生产环境。

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JDK 16 的 GC 改进

弹性元空间（Metaspace）

1. 动态调整元空间大小
   • 根据应用需求自动调整元空间内存占用。
2. 减少内存碎片
   • 优化元空间内存分配，减少碎片化。

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JDK 17 的 GC 改进

G1 改进

1. 增量并行 Full GC
   • 将 Full GC 分为多个阶段，进一步减少停顿时间。

ZGC 改进

1. macOS 和 Windows 支持优化
   • 提升 ZGC 在 macOS 和 Windows 上的性能。

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JDK 21 的 GC 改进

分代 ZGC（预览）

1. 分代模型
   • 将堆分为年轻代和老年代，优化回收效率。
2. 低延迟
   • 进一步降低年轻代的回收延迟。

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JDK 22 的 GC 改进

分代 ZGC 正式发布

• 分代 ZGC 成为正式功能，推荐用于生产环境。

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JDK 23 的 GC 改进（预计）

分代 ZGC 优化

1. 年轻代回收效率提升
   • 进一步优化年轻代的回收算法。
2. 堆内存扩展
   • 支持更大的堆内存（如 32TB）。

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GC 算法对比

GC 算法	分代模型	特点	适用场景
Serial GC	分代	单线程，低开销	小型应用，单核环境
Parallel GC	分代	多线程，高吞吐量	计算密集型应用
CMS	分代	低停顿，并发回收	延迟敏感应用（已弃用）
G1 GC	分区（Region）	低停顿，适合大堆内存	通用场景
ZGC	无分代/分代	亚毫秒级停顿，超大堆内存支持	延迟敏感，大内存应用
Shenandoah	无分代	低停顿，并发回收	延迟敏感应用

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升级建议

1. 默认 GC
   • JDK 8 → JDK 11：从 Parallel GC 切换到 G1。
   • JDK 17+：优先使用 ZGC 或 Shenandoah。
2. 延迟敏感应用
   • 启用 ZGC 或 Shenandoah，确保亚毫秒级停顿。
3. 大内存应用
   • 使用 ZGC，支持 TB 级堆内存。

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通过升级 JDK 并选择合适的 GC 算法，可以显著提升应用的性能和稳定性。