大家好！今天我要和大家分享 Java 10 中引入的重要特性。作为 2018 年 3 月发布的短期支持版本，Java 10 虽然只有 6 个月的支持周期，但它引入了一些非常实用的新功能，特别是备受欢迎的局部变量类型推断。下面我们将深入探讨这些特性，并通过实际案例来展示它们的应用价值。
1. 局部变量类型推断 (JEP 286)
Java 10 最引人注目的特性当属局部变量类型推断，它允许我们使用var关键字让编译器自动推断局部变量的类型。
基本用法
// 传统方式
String message = "Hello, Java 10";
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
// 使用var (Java 10新特性)
var message = "Hello, Java 10";
var list = new ArrayList<String>();编译器会根据右侧的表达式推断出左侧变量的类型。这并不意味着 Java 变成了动态类型语言，变量的类型在编译时就已确定。
适用场景分析
var可以让代码更简洁，特别是在处理复杂类型时：
// 传统方式 - 类型声明重复且冗长
Map<String, List<String>> userRoles = new HashMap<String, List<String>>();
Iterator<Map.Entry<String, List<String>>> iterator = userRoles.entrySet().iterator();
// 使用var - 更简洁清晰
var userRoles = new HashMap<String, List<String>>();
var iterator = userRoles.entrySet().iterator();变量命名的重要性：使用var时，应该给变量起一个描述性强的名字，以弥补类型信息的缺失。
// 不推荐 - 变量名缺乏描述性
var x = new HashMap<String, List<User>>();
// 推荐 - 变量名清晰表达其用途和类型
var userGroupsMap = new HashMap<String, List<User>>();使用限制
并非所有地方都能使用var：
// 以下情况不能使用var
var x; // 错误：必须初始化
var nothing = null; // 错误：null可匹配任何引用类型，导致类型歧义
var lambda = () -> System.out.println("Hi"); // 错误：lambda需要显式类型
var method = this::someMethod; // 错误：方法引用需要显式类型
var[] array = new int[10]; // 错误：不能用于数组声明使用建议
2. 垃圾收集改进（G1 GC 优化）
Java 10 对 G1 垃圾收集器进行了多项改进，引入了并行化 Full GC。
问题背景与实现原理
在 Java 9 及之前版本，G1 收集器的 Full GC 是单线程的，这在大堆内存环境下表现为明显瓶颈：
- 单线程瓶颈：当 G1 的增量回收无法跟上分配速率时，会触发 Full GC，由于是单线程执行，大堆内存可能导致停顿时间达到秒级甚至分钟级
- 资源利用不足：现代服务器普遍拥有多核 CPU，单线程 Full GC 无法充分利用硬件资源
Java 10 通过以下方式实现了并行 Full GC：
- 将标记-清除-整理过程分解为多个并行任务
- 使用工作窃取算法(work-stealing)在多线程间平衡负载
- 复用了年轻代和混合收集中的并行算法
适用场景与性能提升
并行 Full GC 特别适合以下场景：
- 大内存堆应用（8GB 以上）
- 对延迟敏感的服务（如金融交易系统）
- 突发性高内存分配应用
// 启用G1收集器并设置并行GC线程数
java -XX:+UseG1GC -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:ConcGCThreads=2 -jar MyApplication.jarG1 GC 关键参数说明：
- ParallelGCThreads：并行 GC 的线程数，通常设置为 CPU 核心数（或逻辑处理器数）。对于超过 8 核的系统，通常使用公式：8 + (N - 8) * 5/8（N 为核心数）
- ConcGCThreads：并发标记阶段的线程数，建议设置为 ParallelGCThreads 的 1/4，以平衡 GC 线程与应用线程的资源争用
- MaxGCPauseMillis：目标最大暂停时间（毫秒），默认 200ms，G1 会尽力控制停顿不超过此值
性能对比
以一个处理大量数据的应用为例：
public class MemoryIntensiveApp {
public static void main(String[] args) {
List<byte[]> memoryConsumer = new ArrayList<>();
try {
while (true) {
// 每次分配1MB
memoryConsumer.add(new byte[1024 * 1024]);
System.out.println("已分配: " + memoryConsumer.size() + "MB");
Thread.sleep(10);
}
} catch (OutOfMemoryError | InterruptedException e) {
System.out.println("内存已耗尽或被中断");
}
}
}测试环境：16GB Java 堆，Intel Xeon 8 核处理器，32GB 系统内存
| Java 版本 | Full GC 平均停顿时间 | 吞吐量影响 |
|---|---|---|
| Java 9 (单线程 Full GC) | 12.4 秒 | 停顿期间吞吐量为 0 |
| Java 10 (8 线程并行 Full GC) | 2.8 秒 | 停顿时间减少约 77% |
3. 应用程序类数据共享 (Application Class-Data Sharing)
功能介绍与内部机制
CDS(Class-Data Sharing)功能在 Java 5 就已经引入，但仅限于系统类。Java 10 将这个功能扩展到应用程序类，称为 AppCDS。
工作原理：
- AppCDS 将类元数据序列化保存到共享归档文件(.jsa)
- 这些归档包含已处理的类文件（包括验证、解析的常量池等）
- 多个 JVM 实例可以映射同一个共享归档到内存，避免重复加载和处理相同的类
存储格式：
- .jsa 文件（Java Shared Archive）包含预处理的类元数据
- 归档文件根据运行时内存布局进行组织，可直接映射使用
实际应用与性能优势
AppCDS 特别适合以下场景：
- 微服务架构：多个相同服务实例共享类数据
- 容器环境：减少每个容器的内存占用
- 快速启动要求高的应用：减少类加载和验证时间
AppCDS 的局限性
使用 AppCDS 时需要注意以下限制：
- 首次启动开销：第一次生成归档文件时需要额外时间，因此对于单次执行的程序收益有限
- 动态类不适用：通过反射、代理或字节码生成的动态类无法被归档共享
- 版本敏感：归档文件与特定的 JVM 版本和应用版本绑定，JVM 或应用升级后需要重新生成
- 高内存环境收益有限：对于已经有大量内存的环境，节省的内存占比相对较小
具体使用步骤：
# 1. 创建类列表
java -Xshare:off -XX:+UseAppCDS -XX:DumpLoadedClassList=classes.lst -jar myapp.jar
# 2. 创建共享归档
java -Xshare:dump -XX:+UseAppCDS -XX:SharedClassListFile=classes.lst -XX:SharedArchiveFile=myapp.jsa -jar myapp.jar
# 3. 使用共享归档启动
java -Xshare:on -XX:+UseAppCDS -XX:SharedArchiveFile=myapp.jsa -jar myapp.jar性能提升分析
测试环境：典型 Spring Boot 微服务应用，8GB 系统内存，4 核 CPU
以部署 10 个微服务实例为例，AppCDS 可节省约 500MB 内存，且每个实例启动时间减少约 30%。
4. 线程本地握手 (Thread-Local Handshakes)
技术解析与实现原理
Java 10 引入了一种在不执行全局 VM 安全点的情况下执行线程回调的方法，可以只停止单个线程而不是所有线程。
实现机制：
- 引入"单线程安全点"(per-thread safepoint)机制
- JVM 可以请求特定线程在安全点执行回调
- 不需要等待所有线程到达全局安全点
实际意义与性能提升
这个改进主要是 JVM 内部使用的，但对于应用程序来说，它意味着更少的停顿和更好的响应性：
- 减少 GC 相关停顿
- 提高调试器附加速度
- 改善 JVM 内置工具的响应性
应用场景举例
虽然线程本地握手是 JVM 内部机制，但其效果在以下场景中明显可感知：
- 调试场景：当使用 IDE 调试器或 JVM 工具（如 jstack、jmap）挂起特定线程进行分析时，只有目标线程会暂停，其他线程继续执行，避免了整个应用冻结
- Thread.stop()等操作：当 JVM 执行线程控制操作（如已弃用但仍支持的 Thread.stop()）时，只影响目标线程，不再需要全局安全点
- 选择性 GC：允许 GC 操作只影响需要停止的线程，其他线程可以继续运行，减少整体应用的停顿时间
这对于大型多线程应用（如 Web 服务器、数据库系统）的响应性有显著改善。一个典型的场景是：在繁忙的服务器上，管理员可以对特定线程进行分析和监控，而不会导致整个服务暂停。
对比以前的全局安全点和新的线程本地握手：
5. 基于时间的版本发布模式
Java 10 开始实施新的版本发布策略：每 6 个月发布一个功能版本，版本号采用基于时间的命名方式。
新版本号格式
$FEATURE.$INTERIM.$UPDATE.$PATCH例如：
- 10.0.1 表示 Java 10 的第一个更新版本
- 11.0.2 表示 Java 11 的第二个更新版本
短期版本与长期支持版本(LTS)对比
短期支持版本（如 Java 10）：
- 支持期仅为 6 个月
- 下一个版本发布后不再提供更新
- 适合快速尝试新特性的开发环境
长期支持版本（如 Java 11，17）：
- 提供至少 3 年的支持和更新
- 更稳定可靠，适合生产环境
- Oracle 提供商业支持选项
企业选择版本的考量因素
- 项目生命周期与支持周期匹配
- 功能需求 vs 稳定性需求
- 升级规划与资源成本
- 第三方库的兼容性
发布周期
6. 其他重要改进
6.1 统一的垃圾收集器接口
Java 10 引入了一个干净的垃圾收集器接口，使得开发和维护不同的垃圾收集器变得更加容易。
// 可以更容易地使用命令行参数切换不同的收集器
// -XX:+UseG1GC
// -XX:+UseParallelGC
// -XX:+UseSerialGC6.2 根证书更新
Java 10 添加了一组默认的根证书，增强了开箱即用的安全性。这项更新：
- 替换了 Java 9 之前几乎为空的默认 cacerts 密钥库
- 集成了来自 Mozilla 的根证书计划(Mozilla's CA Certificate Program)中的证书
- 添加了约 90 个根证书，使 Java 默认支持大多数常见的 TLS 安全站点
- 增强了对现代 TLS 协议和加密套件的支持
这一变化显著减少了配置 SSL/TLS 连接的工作量：
// 示例：创建安全连接
try {
var url = new URL("https://example.com");
var connection = (HttpsURLConnection) url.openConnection();
// 在Java 10中，不需要额外配置信任库即可连接到标准安全网站
try (var reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()))) {
reader.lines().forEach(System.out::println);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}6.3 Optional 类的新方法
Java 10 为Optional类添加了新方法orElseThrow()，它是get()方法的替代品。
// Java 9 及之前
String name = optional.isPresent() ? optional.get() : null;
// 或
String name = optional.orElse(null);
// Java 10
String name = optional.orElseThrow(); // 如果为空则抛出NoSuchElementException6.4 集合 API 的改进：不可变集合创建
Java 10 新增copyOf方法来创建不可变集合：
// 创建原始集合
List<String> originalList = new ArrayList<>();
originalList.add("one");
originalList.add("two");
// 使用copyOf创建不可变副本 - 可接收任何Collection实现
List<String> immutableList = List.copyOf(originalList);
// 与List.of的区别
List<String> listViaOf = List.of("one", "two"); // 直接从元素创建copyOf 与 of 方法的区别：
copyOf接收任何集合作为输入，而of接收单独的元素- 如果输入的集合已经是不可变的，
copyOf可能直接返回该实例而非创建新副本 copyOf适合将现有可变集合转换为不可变集合的场景
// 实用场景：API返回不可变结果防止修改
public List<User> getUsers() {
// 内部使用可变集合处理数据
List<User> users = new ArrayList<>();
// 处理逻辑...
// 返回不可变副本防止外部修改
return List.copyOf(users);
}实战案例：使用 Java 10 特性简化代码
让我们看一个综合案例，展示如何使用 Java 10 的新特性来改进代码：
传统 Java 9 代码
public class DataProcessor {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 读取配置
Map<String, List<String>> configuration = new HashMap<>();
configuration.put("sources", Arrays.asList("file1.txt", "file2.txt"));
// 处理文件
List<String> fileContents = new ArrayList<>();
for (String source : configuration.get("sources")) {
BufferedReader reader = Files.newBufferedReader(Paths.get(source));
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
fileContents.add(line);
}
reader.close();
}
// 分析数据
Map<String, Integer> wordFrequency = new HashMap<>();
for (String line : fileContents) {
String[] words = line.split("\\s+");
for (String word : words) {
if (word.length() > 0) {
Integer count = wordFrequency.getOrDefault(word.toLowerCase(), 0);
wordFrequency.put(word.toLowerCase(), count + 1);
}
}
}
// 输出结果
wordFrequency.entrySet().stream()
.sorted(Map.Entry.<String, Integer>comparingByValue().reversed())
.limit(10)
.forEach(entry -> System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue()));
}
}使用 Java 10 特性优化后的代码
public class DataProcessor {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用var简化变量声明，使用不可变集合
var sourceFiles = List.of("file1.txt", "file2.txt");
var configuration = new HashMap<String, List<String>>();
configuration.put("sources", sourceFiles);
// 使用try-with-resources和var，更简洁地处理文件
var fileContents = new ArrayList<String>();
for (var source : configuration.get("sources")) {
// try块中可以使用var声明资源
try (var reader = Files.newBufferedReader(Paths.get(source))) {
// 使用Stream API简化读取
reader.lines().forEach(fileContents::add);
}
}
// 使用var和Stream API简化数据分析
var wordFrequency = new HashMap<String, Integer>();
fileContents.stream()
.flatMap(line -> Arrays.stream(line.split("\\s+")))
.filter(word -> !word.isEmpty())
.map(String::toLowerCase)
.forEach(word -> wordFrequency.merge(word, 1, Integer::sum));
// 使用var简化结果处理，返回不可变结果
var topWords = wordFrequency.entrySet().stream()
.sorted(Map.Entry.<String, Integer>comparingByValue().reversed())
.limit(10)
.collect(Collectors.toMap(
Map.Entry::getKey,
Map.Entry::getValue,
(e1, e2) -> e1,
LinkedHashMap::new
));
// 创建不可变结果集
var immutableResult = Map.copyOf(topWords);
// 输出结果
immutableResult.forEach((word, count) ->
System.out.println(word + ": " + count)
);
}
}总结
Java 10 虽然是一个短期支持版本，但引入了多项有价值的新特性，特别是局部变量类型推断（var）大大简化了代码编写。同时，G1 垃圾收集器的改进和应用程序类数据共享也为性能提供了显著提升。
以下是 Java 10 主要特性的总结表格：
| 特性 | 说明 | 实际应用价值 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 局部变量类型推断 | 使用 var 关键字让编译器推断类型 | 简化代码，提高可读性 | 复杂泛型类型声明、链式方法调用 |
| G1 GC 并行 Full GC | 使 Full GC 过程并行化 | 减少 GC 停顿时间，提高响应性 | 大内存堆、延迟敏感应用 |
| 应用程序类数据共享 | 扩展 CDS 功能到应用类 | 减少启动时间和内存占用 | 微服务、容器部署、高密度应用 |
| 线程本地握手 | 允许单线程操作而非全局安全点 | 减少 JVM 停顿 | 调试场景、线程监控工具 |
| 基于时间的版本发布 | 每 6 个月发布一个功能版本 | 更快获得新特性 | 开发环境、创新项目 |
| 统一 GC 接口 | 提供干净的垃圾收集器接口 | 简化不同 GC 的开发和维护 | JVM 开发者和调优专家 |
| 根证书更新 | 添加默认根证书 | 增强安全性 | HTTPS 通信、安全应用 |
| Optional 新方法 | 添加 orElseThrow()方法 | 简化 Optional 使用 | 函数式编程、空值处理 |
| 不可变集合改进 | 新增 copyOf 方法 | 更便捷地创建不可变集合 | API 设计、安全编程 |
希望这篇文章能帮助你更好地理解 Java 10 的新特性，并在实际开发中合理应用这些功能来提高代码质量和性能！
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