Java 27 新特性解读：九项 JEP 落地，四项正式转正

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1. 概述

Oracle 发布了 Java 平台第 27 版。

其前身 Java 26 为 HTTP Client API 带来了 HTTP/3，并移除了 Applet API。Java 27 包含九个 JEP：其中四个是正式特性，五个仍处于预览或孵化阶段。 没有任何特性从预览转为正式，而四个正式 JEP 都是我们在运行时而非代码中能察觉到的。

在本教程中，我们将了解哪些变化无需调整任何代码，以及预览特性中又有哪些改动。

2. JVM 运行时中的新默认值

以下变更不需要调整代码或启动标志。

2.1. 默认启用紧凑对象头

Java 25 将紧凑对象头（JEP 519）作为完整特性引入，但默认禁用。后续测试和报告表明，它可以减少内存占用，并支持更快的处理和垃圾回收。 因此，该特性在 Java 27 中现已默认启用。我们仍可以通过 -XX:-UseCompactObjectHeaders 禁用它，但旧的对象布局计划被弃用，所以这只是一种临时变通方案。

默认启用紧凑对象头对使用大量小对象的应用程序影响最大，因为对象头是每个对象的固定开销。对象越小，它所占的比例就越大。围绕 DTO 和实体构建的 REST 服务就是典型例子。

请注意，如果我们之前通过测量来设置 -Xmx 或容器内存限制，那么这些值现在过于宽松了。更小的对象头意味着相同工作负载保持的存活集更小。不会有任何东西崩溃，但重新测量可以让我们降低限制并缩小容器。这会转化为实际的成本节省。

2.2. G1 成为所有环境下的默认垃圾回收器

自 Java 9 以来，G1 一直是默认垃圾回收器，但在单 CPU 或内存小于 1792 MB 的机器上除外，此时 JVM 会使用 Serial GC。Java 27 移除了这一例外，延续了 Java 26（JEP 522）中对 G1 的改进。

在实践中，这会影响小型容器：CI 运行器、sidecar 和无服务器环境。

3. 安全增强

四个正式 JEP 中有两个改进了安全性，而且两者都无需我们修改任何代码即可生效。

3.1. TLS 1.3 的后量子混合密钥交换

Java 27 在 TLS 1.3 中将经典 ECDHE 密钥交换与抗量子的 ML-KEM 相结合。使用 javax.net.ssl 的应用程序会在对端支持时自动协商这种混合方案。

该增强针对的是那些今天记录加密流量，并计划等待量子计算机有能力解密时再动手的攻击者。

将两种方案结合意味着，攻破其中一种并不足以让攻击成功。不过，ML-KEM 比 ECDHE 新得多，经历的密码分析也少得多，因此它是与经典交换并列添加，而不是取代它。即使它被证明很弱，连接也不会比今天更差。

要查看连接实际协商了哪种方案，我们可以打开 JSSE 握手日志：

$ bash

java -Djavax.net.debug=ssl,handshake -jar app.jar

在记录的日志消息中，命名组就是双方商定的密钥交换。Java 27 支持三种混合组：

X25519MLKEM768
SecP256r1MLKEM768
SecP384r1MLKEM1024

像 x25519 这样的普通值表示对端不支持其中任何一种。

3.2. JFR 进程内数据脱敏

Java 27 会在 JVM 内部对 JFR 记录中的敏感值进行遮蔽，在它们到达记录文件之前就完成处理。以前会出现在记录中的值，现在会显示为 [REDACTED]。

这一点很重要，因为记录会捕获命令行参数、环境变量和系统属性，而密码和令牌通常就存放在这些地方。 过去把一份记录附到支持工单上，就意味着把这些秘密也一并发送出去。

我们应当注意，脱敏是基于名称的。JVM 会将属性、变量和参数名称与一组 glob 模式进行匹配。默认设置覆盖了诸如 *password* 或 *token* 这样的名称，但我们也可以通过 JVM 标志添加自己的模式：

$ bash

java -XX:FlightRecorderOptions:redact-key=*credential*,*secret* -jar app.jar

在这里，redact-key 适用于系统属性和环境变量的名称。 使用上面的模式，db.credential 和 client.secret 的值也会在记录中被替换，而像 auth.key 这样的名称仍会原样通过。命令行参数由单独的 redact-argument 选项处理。

4. 仍处于预览阶段

有五个特性仍处于预览或孵化阶段。其中大多数都只是带着细微改进重新提交，而有一个特性包含会破坏现有代码的变更。

4.1. 结构化并发

与第六个预览版相比，这个预览版带来了破坏性代码变更：

joiner 现在抛出 ExecutionException，而不是 FailedException
Joiner 新增了第三个类型参数，用于异常类型
awaitAll() 被移除
onTimeout() 变为 timeout()

因异常类型导致的破坏在实践中可能最常见，例如：

$ java

try (var scope = StructuredTaskScope.open()) {
    Subtask<User> user = scope.fork(() -> loadUser(id));
    Subtask<List<Order>> orders = scope.fork(() -> loadOrders(id));
    scope.join();
    return new Profile(user.get(), orders.get());
} catch (ExecutionException e) {
    throw new ProfileException(e.getCause());
}

针对第六个预览版编写的每个 catch 子句都必须更新，而 ExecutionException 是受检异常，因此编译器会把这些地方指出来。

4.2. 惰性常量

惰性常量保存一个在首次访问时计算、之后行为如同常量的值。 JVM 可以像优化 final 字段那样优化它们，而 synchronized 块背后的普通惰性初始化无法做到这一点。典型用法是我们不愿在启动期间构建的昂贵对象。例如：

$ java

private static final LazyConstant<ExpensiveParser> PARSER = LazyConstant.of(ExpensiveParser::new);

第三个预览版移除了 isInitialized() 和 orElse()，这两个低层方法会诱使人们检查初始化状态，而这正是该抽象想要隐藏的内容。

作为回报，Set.ofLazy() 出现了，因此 List、Set 和 Map 现在都有惰性变体。

这是本发行版中唯一新增的 API 元素。

4.3. 加密对象的 PEM 编码

PEM 是一种文本格式，用标记包裹 Base64 编码的 DER 数据，我们用它来处理证书、CRL 和密钥。在此 API 之前，JDK 没有提供读取或写入这些数据的标准方式。我们要么去掉标记并手动解码 Base64，要么求助第三方库。

PEMEncoder 和 PEMDecoder 处理两个方向，而 withEncryption(char[]) 和 withDecryption(char[]) 覆盖受密码保护的私钥。

第三个预览版主要是细化：

DEREncodable 变为 BinaryEncodable，这个名称不再把接口与 DER 绑定。
X509Certificate 和 X509CRL 现在实现它。EncryptedPrivateKeyInfo 新增了直接加密和解密密钥的方法。
新增的 CryptoException 报告失败，并添加了接收 Base64 编码字节数组的构造函数。

4.4. 模式、instanceof 和 switch 中的原始类型

模式匹配和 switch 长期以来一直适用于引用类型，但在原始类型上止步。JEP 532 弥补了这一差距：instanceof 和 switch 接受原始类型模式，并且只有当值能够无损地放入目标类型时，模式才匹配。

因此，以下示例是有效的：

$ java

static String describe(int value) {
    return switch (value) {
        case byte b -> "fits in a byte: " + b;
        case short s -> "fits in a short: " + s;
        default -> "needs an int: " + value;
    };
}

Java 27 原样重新提交了该特性，与 Java 26 相比没有变化。 它自 Java 23 以来一直处于预览阶段。

4.5. Vector API

Vector API 让我们能够表达由 JIT 编译为 CPU 向量指令的计算。

该 API 仍处于孵化阶段，与 Java 26 相比没有变化。 唯一的区别是捆绑的 SLEEF 库， 它在 ARM 和 RISC-V 上提供向量数学内建函数，并从 3.6.1 升级到 3.9.0。

十二轮孵化听起来像是一个停滞的特性，但其原因在于依赖关系。该 API 在等待来自 Project Valhalla 的值类型， 以便向量值可以被扁平化而不是分配。JEP 401 此后已作为预览集成到 JDK 28 中，因此下一轮可能就是让 Vector API 走出孵化阶段的那一轮。

5. 较小变更与移除

除了 JEP 之外，Java 27 还为类库和工具带来了若干较小变更：

Math 和 StrictMath 新增反双曲函数 acosh()、asinh() 和 atanh()
String.encodedLength(Charset) 返回给定字符集中的字节长度，而无需构建数组
BigDecimal.rootn(int, MathContext) 计算 n 次方根
DateTimeFormatter 接受诸如 +02 这样的短时区偏移
从另一个 HashMap 复制时，HashMap.putAll() 快了 66%–86%
jcmd VM.security_properties 打印正在运行的 JVM 的有效安全属性

JVM 编译器接口（JVMCI） 已被移除。它是一个用于将外部构建的 JIT 编译器插入 HotSpot 的插槽，而它的主要用户 Graal 编译器已经在 Java 17 中离开了 JDK。GraalVM 发行版和 Native Image 不受影响。

6. 特性总结

Java 27 将其九个 JEP 分布在三个成熟度级别上，只有正式特性开箱即用：

特性	JEP	状态
默认启用紧凑对象头	534	正式
G1 成为所有环境下的默认垃圾回收器	523	正式
TLS 1.3 的后量子混合密钥交换	527	正式
JFR 进程内数据脱敏	536	正式
惰性常量	531	预览
加密对象的 PEM 编码	538	预览
模式、instanceof 和 switch 中的原始类型	532	预览
结构化并发	533	预览
Vector API	537	孵化

预览特性需要在编译和运行时都使用 --enable-preview，而编译器要求我们指定发行版：

$ bash

javac --enable-preview --release 27 Main.java
java --enable-preview Main

请注意，Vector API 不是预览特性，而是一个孵化模块，因此它使用不同的标志：

$ bash

javac --add-modules jdk.incubator.vector Main.java
java --add-modules jdk.incubator.vector Main

这两类 API 都可能在下一个版本中发生变化或消失，因此它们只适合用于实验，而不是生产代码。

7. 结论

Java 27 是一个我们会在运行时而不是代码中察觉到的版本：更小的对象、所有环境统一的垃圾回收器、抗量子的 TLS 握手，以及不再泄露凭据的记录。

没有任何特性从预览转为正式，因此没有新的生产 API 可供构建。但 Java 29 将是下一个 LTS，而现在针对 27 进行测试，可以让我们提前一个版本发现过时的启动标志，以及较旧网络设备会拒绝的 TLS 握手，而不是在 LTS 升级时一次性全部暴露。

文章 Java 27 中的新特性首次出现在 Baeldung。

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1. 概述

2. JVM 运行时中的新默认值

2.1. 默认启用紧凑对象头

2.2. G1 成为所有环境下的默认垃圾回收器

3. 安全增强

3.1. TLS 1.3 的后量子混合密钥交换

3.2. JFR 进程内数据脱敏

4. 仍处于预览阶段

4.1. 结构化并发

4.2. 惰性常量

4.3. 加密对象的 PEM 编码

4.4. 模式、instanceof 和 switch 中的原始类型

4.5. Vector API

5. 较小变更与移除

6. 特性总结

7. 结论