1、背景 TLDR

垃圾回收器的暂停问题对实时响应要求较高的服务来说，一直是个痛点， CMS和G1等主流垃圾回收器的数十毫秒乃至上百毫秒的暂停时间相当致命。此外，调优门槛也相对较高，需要对垃圾回收器的内部机制有一定的了解，才能够进行有效的调优。随着ZGC的出现， 使得这一痛点彻底解决， ZGC 最初在 JDK 11 中作为实验性功能引入，并在 JDK 15 中宣布为生产就绪， 由于 JDK17 才是比较正式提供给大众实用的LTS支持版本，而且一部分公司已经在使用，所以本文力推 JDK17。

ZGC 作为一款低延迟垃圾收集器，旨在满足以下目标：

8MB 到 16TB 的堆大小支持

10ms 最大 GC 暂时

最糟糕的情况下吞吐量会降低 15%（实测，如果参数配置的问题可能更糟， 官方这个稍微吹牛了点， 说实话就是用 CPU 换 GC 时间，也没有那么高大上）

1.1 升级 JDK17 的不可拒绝的理由

低延迟的业务需求，毫秒级耗时的 GC

据美团的开发说：

在 Zeus 服务不同集群中，ZGC 在低延迟（TP999 < 200ms）场景中收益较大：

TP999：下降 12~142ms，下降幅度 18%~74%。

TP99：下降 5~28ms，下降幅度 10%~47%。

可以忽略的升级 JDK17 的理由：

新版的 Spring Boot 官方最低支持 JDK17，想使用新Spring版本，就得升级；

JIT 编译器的增强；

JDK 17 中的新功能，例如 Sealed 类、Pattern Matching、Records 等；

升级到 JDK 17 可以获得更好的安全性，包括修复的漏洞和强化的安全机制。

1.2 适用场景

网关服务

Web API

暂不推荐场景：定时任务、批量任务、高 CPU 密集型应用。

2、升级前后对比

话不多说，先看效果。

环境：

CPU：4c

Mem: 6GB

G1 参数：

-Xmx3500m -Xms3500m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100
-XX:G1ReservePercent=10 -XX:ConcGCThreads=2 -XX:ParallelGCThreads=5
-XX:G1HeapRegionSize=16m 
-XX:MaxTenuringThreshold=14
-XX:SurvivorRatio=8


ZGC 参数：
add-opens=java.base/java.lang=ALL-UNNAMED -Xms3500m -Xmx3500m -XX:ReservedCodeCacheSize=256m -XX:InitialCodeCacheSize=256m -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -XX:ConcGCThreads=1 -XX:ParallelGCThreads=3 -XX:ZCollectionInterval=60 -XX:ZAllocationSpikeTolerance=4 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:-ZProactive  -Xlog:safepoint,classhisto*=trace,age*,gc*=info:file=/opt/gc-%t.log:time,tid,tags:filecount=5,filesize=50m

上述两个参数，均已经在生产环境实验过， 生产环境的机器是单机拥有 1500 业务  tps 的机器。

2.1 GC 耗时对比

3、升级方法

3.1 JDK 选择或安装

使用 JDK17 前必须要安装 JDK17， 对于不同的 Linux 发行版或者操作系统安装方法各不相同， 下面给出了一些样例， 仅供参考。

# ubuntu 安装jdk17

sudo apt install openjdk-17-jdk
# docker 基础镜像docker 

pull openjdk:17-slimdocker 

pull openjdk:17-jdk-oraclelinux7

FROM openjdk:17-slim

3.2 JVM 参数调整

有了 JDK17 后，已经具备了让你的 Java 程序运行在 JDK17 上的基本条件了，下一步便是配置 JVM 参数如下（有需要的话，可以自行把换行整理下）：

add-opens=java.base/java.lang=ALL-UNNAMED \

-Xms1500m -Xmx1500m \

-XX:ReservedCodeCacheSize=256m \

-XX:InitialCodeCacheSize=256m \ 

-XX:+UnlockExperimentalVMOptions \

-XX:+UseZGC \-XX:ConcGCThreads=1 

-XX:ParallelGCThreads=2 \-XX:ZCollectionInterval=30 

-XX:ZAllocationSpikeTolerance=5 \

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 

-XX:-ZProactive \

-Xlog:safepoint,classhisto*=trace,age*,gc*=info:file=/opt/gc-%t.log:time,tid,tags:filecount=5,filesize=50m \

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError \

-XX:HeapDumpPath=/opt/errorDump.hprof

add-opens=java.base/java.lang=ALL-UNNAMED -Xms3500m -Xmx3500m -XX:ReservedCodeCacheSize=256m -XX:InitialCodeCacheSize=256m -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -XX:ConcGCThreads=1 -XX:ParallelGCThreads=3 -XX:ZCollectionInterval=60 -XX:ZAllocationSpikeTolerance=4 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:-ZProactive  -Xlog:safepoint,classhisto*=trace,age*,gc*=info:file=/opt/gc-%t.log:time,tid,tags:filecount=5,filesize=50m

SpringBoot 中提供了 Assert 断言工具类，通常用于数据合法性检查

// 要求参数 object 必须为非空（Not Null），否则抛出异常，不予放行
// 参数 message 参数用于定制异常信息。
void notNull(Object object, String message)
// 要求参数必须空（Null），否则抛出异常，不予『放行』。
// 和 notNull() 方法断言规则相反
void isNull(Object object, String message)
// 要求参数必须为真（True），否则抛出异常，不予『放行』。
void isTrue(boolean expression, String message)
// 要求参数（List/Set）必须非空（Not Empty），否则抛出异常，不予放行
void notEmpty(Collection collection, String message)
// 要求参数（String）必须有长度（即，Not Empty），否则抛出异常，不予放行
void hasLength(String text, String message)
// 要求参数（String）必须有内容（即，Not Blank），否则抛出异常，不予放行
void hasText(String text, String message)
// 要求参数是指定类型的实例，否则抛出异常，不予放行
void isInstanceOf(Class type, Object obj, String message)
// 要求参数 `subType` 必须是参数 superType 的子类或实现类，否则抛出异常，不予放行
void isAssignable(Class superType, Class subType, String message)

# 对象、数组、集合 ObjectUtils

1.获取对象的基本信息

// 获取对象的类名。参数为 null 时，返回字符串："null" 
String nullSafeClassName(Object obj)
// 参数为 null 时，返回 0
int nullSafeHashCode(Object object)
// 参数为 null 时，返回字符串："null"
String nullSafeToString(boolean[] array)
// 获取对象 HashCode（十六进制形式字符串）。参数为 null 时，返回 0 
String getIdentityHexString(Object obj)
// 获取对象的类名和 HashCode。参数为 null 时，返回字符串："" 
String identityToString(Object obj)
// 相当于 toString()方法，但参数为 null 时，返回字符串：""
String getDisplayString(Object obj)

2.判断工具

// 判断数组是否为空
boolean isEmpty(Object[] array)
// 判断参数对象是否是数组
boolean isArray(Object obj)
// 判断数组中是否包含指定元素
boolean containsElement(Object[] array, Object element)
// 相等，或同为 null时，返回 trueboolean nullSafeEquals(Object o1, Object o2)
/*判断参数对象是否为空，判断标准为：    
Optional: Optional.empty()       
Array: length == 0
CharSequence: length == 0 
 Collection: Collection.isEmpty()         
 Map: Map.isEmpty() 
 */
 
 boolean isEmpty(Object obj)
 
 


// 向参数数组的末尾追加新元素，并返回一个新数组
<A, O extends A> A[] addObjectToArray(A[] array, O obj)
// 原生基础类型数组 > 包装类数组
Object[] toObjectArray(Object source)

StringUtils1.字符串判断工具

// 判断字符串是否为 null，或 ""。注意，包含空白符的字符串为非空
boolean isEmpty(Object str)
// 判断字符串是否是以指定内容结束。忽略大小写
boolean endsWithIgnoreCase(String str, String suffix)
// 判断字符串是否已指定内容开头。忽略大小写
boolean startsWithIgnoreCase(String str, String prefix) 
// 是否包含空白符
boolean containsWhitespace(String str)
// 判断字符串非空且长度不为 0，即，Not Emptyboolean hasLength(CharSequence str)
// 判断字符串是否包含实际内容，即非仅包含空白符，也就是
 Not Blankboolean hasText(CharSequence str)
// 判断字符串指定索引处是否包含一个子串。
boolean substringMatch(CharSequence str, int index, CharSequence substring)
// 计算一个字符串中指定子串的出现次数
int countOccurrencesOf(String str, String sub)

// 查找并替换指定子串
String replace(String inString, String oldPattern, String newPattern)
// 去除尾部的特定字符
String trimTrailingCharacter(String str, char trailingCharacter) 
// 去除头部的特定字符
String trimLeadingCharacter(String str, char leadingCharacter)
// 去除头部的空白符
String trimLeadingWhitespace(String str)
// 去除头部的空白符
String trimTrailingWhitespace(String str)
// 去除头部和尾部的空白符
String trimWhitespace(String str)
// 删除开头、结尾和中间的空白符
String trimAllWhitespace(String str)
// 删除指定子串
String delete(String inString, String pattern)
// 删除指定字符（可以是多个）
String deleteAny(String inString, String charsToDelete)
// 对数组的每一项执行 
trim() 方法String[] trimArrayElements(String[] array)
// 将 URL 字符串进行解码
String uriDecode(String source, Charset charset)

路径相关工具方法

// 解析路径字符串，优化其中的 “..” 
String cleanPath(String path)
// 解析路径字符串，解析出文件名部分
String getFilename(String path)
// 解析路径字符串，解析出文件后缀名
String getFilenameExtension(String path)
// 比较两个两个字符串，判断是否是同一个路径。会自动处理路径中的 “..” 
boolean pathEquals(String path1, String path2)
// 删除文件路径名中的后缀部分
String stripFilenameExtension(String path) 
// 以 “. 作为分隔符，获取其最后一部分
String unqualify(String qualifiedName)
// 以指定字符作为分隔符，获取其最后一部分
String unqualify(String qualifiedName, char separator)

CollectionUtils集合判断工具

// 判断 List/Set 是否为空
boolean isEmpty(Collection<?> collection)
// 判断 Map 是否为空
boolean isEmpty(Map<?,?> map)
// 判断 List/Set 中是否包含某个对象
boolean containsInstance(Collection<?> collection, Object element)
// 以迭代器的方式，判断 List/Set 中是否包含某个对象
boolean contains(Iterator<?> iterator, Object element)
// 判断 List/Set 是否包含某些对象中的任意一个
boolean containsAny(Collection<?> source, Collection<?> candidates)
// 判断 List/Set 中的每个元素是否唯一。即 List/Set 中不存在重复元素
boolean hasUniqueObject(Collection<?> collection)

// 将 Array 中的元素都添加到 List/Set 中<E> 
void mergeArrayIntoCollection(Object array, Collection<E> collection)  
// 将 Properties 中的键值对都添加到 Map 中<K,V> 
void mergePropertiesIntoMap(Properties props, Map<K,V> map)
// 返回 List 中最后一个元素<T> 
T lastElement(List<T> list)  
// 返回 Set 中最后一个元素<T> 
T lastElement(Set<T> set) 
// 返回参数 candidates 中第一个存在于参数 source 中的元素
<E> E findFirstMatch(Collection<?> source, Collection<E> candidates)
// 返回 List/Set 中指定类型的元素。
<T> T findValueOfType(Collection<?> collection, Class<T> type)
// 返回 List/Set 中指定类型的元素。如果第一种类型未找到，则查找第二种类型，以此类推
Object findValueOfType(Collection<?> collection, Class<?>[] types)
// 返回 List/Set 中元素的类型
Class<?> findCommonElementType(Collection<?> collection)

# 文件、资源、IO 流FileCopyUtils

//输入
// 从文件中读入到字节数组中byte[] 
copyToByteArray(File in)
// 从输入流中读入到字节数组中byte[] 
copyToByteArray(InputStream in)
// 从输入流中读入到字符串中
String copyToString(Reader in)


//输出
// 从字节数组到文件
void copy(byte[] in, File out)
// 从文件到文件
int copy(File in, File out)
// 从字节数组到输出流
void copy(byte[] in, OutputStream out) 
// 从输入流到输出流
int copy(InputStream in, OutputStream out) 
// 从输入流到输出流
int copy(Reader in, Writer out)
// 从字符串到输出流
void copy(String in, Writer out)

ResourceUtils 从资源路径获取文件

// 判断字符串是否是一个合法的 URL 字符串。
static boolean isUrl(String resourceLocation)
// 获取 URL
static URL getURL(String resourceLocation) 
// 获取文件（在 JAR 包内无法正常使用，需要是一个独立的文件）
static FilegetFile(String resourceLocation)

2.Resource
// 文件系统资源 D:\...
FileSystemResource
// URL 资源，如 file://... http://...
UrlResource
// 类路径下的资源，classpth:...
ClassPathResource
// Web 容器上下文中的资源（jar 包、war 包）
ServletContextResource



// 判断资源是否存在
boolean exists()
// 从资源中获得 File 对象
File getFile()
// 从资源中获得 URI 对象
URI getURI()
// 从资源中获得 URI 对象
URL getURL()
// 获得资源的 
InputStreamInputStream getInputStream()
// 获得资源的描述信息
String getDeion()

StreamUtils  输入  输出

void copy(byte[] in, OutputStream out)
int copy(InputStream in, OutputStream out)
void copy(String in, Charset charset, OutputStream out)
long copyRange(InputStream in, OutputStream out, long start, long end)

输出
byte[] copyToByteArray(InputStream in)
String copyToString(InputStream in, Charset charset)
// 舍弃输入流中的内容
int drain(InputStream in)

反射、AOP ReflectionUtils

ReflectionUtils
1.获取方法
// 在类中查找指定方法
Method findMethod(Class<?> clazz, String name) 
// 同上，额外提供方法参数类型作查找条件
Method findMethod(Class<?> clazz, String name, Class<?>... paramTypes) 
// 获得类中所有方法，包括继承而来的
Method[] getAllDeclaredMethods(Class<?> leafClass) 
// 在类中查找指定构造方法
Constructor<T> accessibleConstructor(Class<T> clazz, Class<?>... parameterTypes) 
// 是否是 equals() 方法
boolean isEqualsMethod(Method method) 
// 是否是 hashCode() 方法 
boolean isHashCodeMethod(Method method) 
// 是否是 toString() 方法
boolean isToStringMethod(Method method) 
// 是否是从 Object 类继承而来的方法
boolean isObjectMethod(Method method) 
// 检查一个方法是否声明抛出指定异常
boolean declaresException(Method method, Class<?> exceptionType)

2.执行方法

// 执行方法
Object invokeMethod(Method method, Object target)  
// 同上，提供方法参数
Object invokeMethod(Method method, Object target, Object... args) 
// 取消 Java 权限检查。以便后续执行该私有方法
void makeAccessible(Method method) 
// 取消 Java 权限检查。以便后续执行私有构造方法
void makeAccessible(Constructor<?> ctor)

3.获取字段
// 在类中查找指定属性
Field findField(Class<?> clazz, String name) 
// 同上，多提供了属性的类型
Field findField(Class<?> clazz, String name, Class<?> type) 
// 是否为一个 "public static final" 属性
boolean isPublicStaticFinal(Field field)

4.设置字段

// 获取 target 对象的 field 属性值
Object getField(Field field, Object target) 
// 设置 target 对象的 field 属性值，值为 value
void setField(Field field, Object target, Object value)
// 同类对象属性对等赋值
 void shallowCopyFieldState(Object src, Object dest)
// 取消 Java 的权限控制检查。以便后续读写该私有属性
 void makeAccessible(Field field) 
// 对类的每个属性执行 
 callbackvoid doWithFields(Class<?> clazz, ReflectionUtils.FieldCallback fc) 
// 同上，多了个属性过滤功能。
 void doWithFields(Class<?> clazz, ReflectionUtils.FieldCallback fc,ReflectionUtils.FieldFilter ff) 
// 同上，但不包括继承而来的属性void doWithLocalFields(Class<?> clazz, ReflectionUtils.FieldCallback fc)

AopUtils

1.判断代理类型

// 判断是不是 Spring 代理对象
boolean isAopProxy()
// 判断是不是 jdk 动态代理对象
isJdkDynamicProxy()
// 判断是不是 CGLIB 代理对象
boolean isCglibProxy()

2.获取被代理对象的 class


// 获取被代理的目标 
classClass<?> getTargetClass()

AopContext
1.获取当前对象的代理对象
Object currentProxy()