全面分析 Java 在 2023 年仍然流行的 25 個(gè)原因

作者：劉汪洋 2024-01-10 08:00:00

學(xué)習(xí) Java 的過(guò)程中，我意識(shí)到在 90 年代末 OOP 正值鼎盛時(shí)期，Java 作為能夠真正實(shí)現(xiàn)這些概念的語(yǔ)言顯得尤為突出（盡管我此前學(xué)過(guò) C++，但相比 Java 影響較小）。我特別欣賞 Java 的平臺(tái)獨(dú)立性。

譯者 | 劉汪洋

審校 | 重樓

相比簡(jiǎn)單性，我更看重結(jié)構(gòu)和一致性，這也是我堅(jiān)持使用 Java 的主要原因。

在我的職業(yè)生涯中，我遇到了一些質(zhì)量不高的 Java 代碼庫(kù)，這讓我對(duì) Java 產(chǎn)生了些失望。然而，在參與了許多其他優(yōu)秀的項(xiàng)目之后，我重新燃起了對(duì) Java 的熱愛(ài)。

我注意到那些批評(píng)和抱怨 Java 的通常是一些年輕人，他們接觸 JavaScript 的機(jī)會(huì)更多。與JavaScript 相比，Java 可能看起來(lái)更加笨重和受限——充斥著模板代碼，擁有嚴(yán)格的類(lèi)型系統(tǒng)等等。但如果讓我選擇，我無(wú)疑會(huì)更愿意處理一個(gè)次優(yōu)的 Java 代碼庫(kù)，而不是 JavaScript 的。

只有在你積累了一定的工作經(jīng)驗(yàn)，處理過(guò)分散在幾十個(gè)甚至上百個(gè)文件中的代碼后，你才會(huì)開(kāi)始意識(shí)到，Java 所謂的“限制”其實(shí)是為了防止你陷入困境的安全措施。

“只有兩種編程語(yǔ)言：被人們抱怨的和沒(méi)人使用的。”這是 C++ 之父 Bjarne Stroustrup 的著名言論。

關(guān)于 Java 的看法，確實(shí)存在不少爭(zhēng)議。相比之下，C++ 也有它的問(wèn)題。這種語(yǔ)言深受愛(ài)恨交織的評(píng)價(jià)，仿佛是一種難以擺脫的復(fù)雜關(guān)系。

Python 也同樣面臨批評(píng)。

很多討論集中在全局解釋器鎖（GIL）上，它被認(rèn)為是阻礙有效多線(xiàn)程實(shí)現(xiàn)的主要障礙。由于Python 核心很多部分都依賴(lài)于 GIL，因此它可能無(wú)法被完全移除。為了解決這一問(wèn)題，開(kāi)發(fā)者不得不通過(guò)使用多個(gè)進(jìn)程和創(chuàng)建消息傳遞機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。此外，為了解決性能瓶頸，除非對(duì)關(guān)鍵代碼使用C/C++進(jìn)行重寫(xiě)，否則 Python 的執(zhí)行速度通常較慢。當(dāng)然，Python 2 到 3 的過(guò)渡也引起了一些問(wèn)題。

此外，我曾經(jīng)參與過(guò)一個(gè) Django 項(xiàng)目。那時(shí)，我認(rèn)為 Python 相比于類(lèi)型嚴(yán)格的語(yǔ)言更有優(yōu)勢(shì)，盡管它適用于某些場(chǎng)景，但并不適合那些有著成千上萬(wàn)個(gè)類(lèi)的復(fù)雜系統(tǒng)。

當(dāng)這個(gè)項(xiàng)目由我一人擴(kuò)展至多人參與，代碼量超過(guò) 1 萬(wàn)行時(shí)，它變得極其難以維護(hù)。

之后我轉(zhuǎn)向 Java，這是一個(gè)令人開(kāi)眼界的經(jīng)歷。它讓我深刻認(rèn)識(shí)到自己對(duì) Java 及其生態(tài)系統(tǒng)的熱愛(ài)。因此，我決定記錄下我所喜愛(ài)的 Java 生態(tài)系統(tǒng)方面的內(nèi)容。這樣，當(dāng)有人對(duì) Java 有所非議時(shí)，你就有 25 個(gè)理由來(lái)反駁他們。

1. 成熟的生態(tài)系統(tǒng)

Java 已經(jīng)發(fā)展了 25 多年，作為一個(gè)在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中工作的開(kāi)發(fā)者，回顧其成熟過(guò)程非常有趣。

Java 廣泛的生態(tài)系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于它提供了豐富的庫(kù)、構(gòu)建工具和框架選擇。

JVM 生態(tài)系統(tǒng)極為豐富，幾乎對(duì)于每個(gè)問(wèn)題都有一個(gè)最佳的庫(kù)解決方案，而且這些庫(kù)通常都表現(xiàn)出高性能并得到良好維護(hù)。在構(gòu)建工具方面，也有多種選擇，例如 Gradle、Maven 和 Bazel 等，它們能夠提供快速且可復(fù)制的構(gòu)建過(guò)程。對(duì)于那些不太熟悉 Java 生態(tài)系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，Java 還為日志記錄、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、消息傳遞和應(yīng)用服務(wù)器等各種功能提供了默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，這些都是非常好的入門(mén)點(diǎn)。

以日志記錄為例，假設(shè)你的應(yīng)用程序需要進(jìn)行日志記錄。Java 提供了與 JDK 無(wú)縫集成的默認(rèn)日志記錄選項(xiàng)。如果你對(duì)默認(rèn)選項(xiàng)不滿(mǎn)意，或覺(jué)得它不夠好，那么你還可以選擇其他優(yōu)秀的日志記錄庫(kù)，因?yàn)槟J(rèn)的日志記錄僅僅是日志記錄 API 的一個(gè)基本實(shí)現(xiàn)。

不僅僅是日志記錄，Java 生態(tài)系統(tǒng)還為數(shù)據(jù)庫(kù)連接、消息傳遞、應(yīng)用服務(wù)器、Servlets 等提供了豐富的選擇。

2. “一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行”（WORA）

“一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行”是用來(lái)描述 Java 語(yǔ)言跨平臺(tái)優(yōu)勢(shì)的常用口號(hào)。現(xiàn)在學(xué)習(xí) Java 的許多開(kāi)發(fā)者可能沒(méi)有意識(shí)到這一功能對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的重大意義。

讓我們來(lái)回顧一下背景。在 Java 誕生的十年前，C++ 是主流的編程語(yǔ)言。然而，開(kāi)發(fā)者們面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是 C++ 的平臺(tái)依賴(lài)性。用 C++ 編寫(xiě)的代碼往往需要針對(duì)不同的操作系統(tǒng)或硬件架構(gòu)進(jìn)行重新編譯和修改。

Geeks for Geeks

3. 向后兼容性

想象一下，如果每次 Java 發(fā)布新版本，都要求你重寫(xiě)程序代碼，那將是多么昂貴和耗時(shí)的過(guò)程，尤其是對(duì)于大型組織而言。

Java 已經(jīng)發(fā)展多年，這意味著有許多基于舊版本 Java 構(gòu)建的軟件產(chǎn)品，它們是許多企業(yè)的核心，扮演著關(guān)鍵角色。

在企業(yè)級(jí)開(kāi)發(fā)中，項(xiàng)目規(guī)模通常龐大且復(fù)雜，這些系統(tǒng)要遷移到最新的 Java 版本需要細(xì)致的規(guī)劃和執(zhí)行。

Java 對(duì)向后兼容性的承諾極為重要，它向那些投入巨大資源開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者或組織保證，他們的系統(tǒng)可以持續(xù)運(yùn)行并維護(hù)，而無(wú)需進(jìn)行全面重寫(xiě)。Java（JVM）的向后兼容性也簡(jiǎn)化了遷移過(guò)程，促進(jìn)了新功能和改進(jìn)的采用，同時(shí)保障了現(xiàn)有系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4. Java 的強(qiáng)類(lèi)型系統(tǒng)

Java 是一種強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言，與 Python 等松散類(lèi)型的語(yǔ)言形成對(duì)比。如果你使用過(guò) Python，你會(huì)立刻感受到將不同類(lèi)型的值賦給同一變量的靈活性，而語(yǔ)言會(huì)動(dòng)態(tài)適應(yīng)。

int age = 25;
String name = "John";

但這種靈活性是有代價(jià)的。我曾在一個(gè)涉及復(fù)雜計(jì)算的金融應(yīng)用程序上工作，該程序包含不同的數(shù)值數(shù)據(jù)類(lèi)型。Java 的強(qiáng)類(lèi)型特性意味著，編譯器會(huì)標(biāo)出任何嘗試混合不兼容數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作，或是執(zhí)行可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或意外結(jié)果的行為。而使用像 Python 這樣的語(yǔ)言時(shí)，一些這樣的明顯錯(cuò)誤可能在運(yùn)行時(shí)被忽略。

這也是 Java 在開(kāi)發(fā)企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序，尤其是在像銀行和金融等對(duì)可靠性和安全性有高要求的領(lǐng)域中，格外受歡迎的一個(gè)原因。除了減少運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤的需求，Java 的強(qiáng)類(lèi)型系統(tǒng)通過(guò)明確變量、參數(shù)和返回值的預(yù)期數(shù)據(jù)類(lèi)型，提高了代碼的可讀性。

5. 更快的發(fā)布周期 - 持續(xù)改進(jìn)

過(guò)去，作為 Java 開(kāi)發(fā)者，我們習(xí)慣于每隔幾年等待一次重大更新來(lái)獲得新的 Java 特性。但為了適應(yīng)現(xiàn)代編程的需求，自 Java 9 發(fā)布以后，Java 的發(fā)布節(jié)奏改為了每六個(gè)月一次。對(duì)于那些不急于迅速遷移到新版本的企業(yè)組織，Oracle 提出了每三年發(fā)布一個(gè)長(zhǎng)期支持（LTS）版本的策略。

更頻繁且規(guī)模更小的發(fā)布減少了升級(jí)到新 Java 版本的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)。開(kāi)發(fā)者不太可能遇到重大的兼容性問(wèn)題，因?yàn)檫@些漸進(jìn)的變化被設(shè)計(jì)為更加向后兼容。

6. 優(yōu)秀的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）

Java 經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展，引入了許多變化和特性，使其非常適合現(xiàn)代開(kāi)發(fā)。然而，這一切都得益于像 IntelliJ IDEA、Eclipse 和 NetBeans 這樣的強(qiáng)大集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）的支持。

我無(wú)法想象在沒(méi)有智能代碼補(bǔ)全、自動(dòng)重構(gòu)、無(wú)縫版本控制集成等功能的環(huán)境下進(jìn)行編程會(huì)是什么體驗(yàn)。然而，也很重要的是要認(rèn)識(shí)到這并非始終如此，尤其是在 Java 早期。

快速發(fā)展到如今，像 IntelliJ IDEA 和 Eclipse 這樣的現(xiàn)代 IDE 使 Java 開(kāi)發(fā)變得更加輕松。這些IDE 與 Maven 和 Gradle 等構(gòu)建工具無(wú)縫集成，處理編譯、依賴(lài)解析和項(xiàng)目管理。像智能代碼補(bǔ)全這樣的功能減少了 Java 編寫(xiě)的繁瑣性，內(nèi)置的靜態(tài)代碼分析工具簡(jiǎn)化了調(diào)試過(guò)程，而插件系統(tǒng)則允許開(kāi)發(fā)者根據(jù)個(gè)人偏好自定義他們的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

7. GraalVM 原生鏡像的支持

我們已經(jīng)探討了 JVM 如何作為一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)推動(dòng) Java 的輝煌。然而，JVM 長(zhǎng)期以來(lái)也面臨著啟動(dòng)速度慢的問(wèn)題，這在當(dāng)前追求微服務(wù)、無(wú)服務(wù)器計(jì)算及快速啟動(dòng)和資源優(yōu)化的開(kāi)發(fā)環(huán)境中顯得尤為突出。

為了解決這一問(wèn)題，業(yè)界已在減少內(nèi)存占用和加快 Java 應(yīng)用啟動(dòng)速度方面做出了不懈努力。在這其中，我特別關(guān)注的是 GraalVM 原生鏡像技術(shù)。Oracle GraalVM 是一種高性能 JDK，它通過(guò)采用 Graal 編譯器這一替代的即時(shí)編譯器（JIT），提升了 Java 及其他基于 JVM 應(yīng)用的性能。

GraalVM 還引入了一種原生鏡像工具，它能夠?qū)崿F(xiàn) Java 字節(jié)碼的提前編譯（AOT），從而達(dá)到幾乎瞬間啟動(dòng)應(yīng)用的效果。Graal 編譯器在此過(guò)程中既是 AOT 編譯器，又能生成原生可執(zhí)行文件。簡(jiǎn)而言之，它將 Java 字節(jié)碼轉(zhuǎn)化為原生可執(zhí)行文件。

以下是一個(gè)使用遞歸反轉(zhuǎn)字符串的簡(jiǎn)單 Java 程序示例：

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "Native Image is awesome";
        String reversed = reverseString(str);
        System.out.println("反轉(zhuǎn)后的字符串是：" + reversed);
    }

    public static String reverseString(String str) {
        if (str.isEmpty())
            return str;
        return reverseString(str.substring(1)) + str.charAt(0);
    }
}

你可以對(duì)這個(gè)程序進(jìn)行編譯，然后基于 Java 類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)原生鏡像。

javac Example.java
native-image Example

原生鏡像構(gòu)建器會(huì)將 Example 類(lèi)提前編譯成一個(gè)獨(dú)立的可執(zhí)行文件 example，并保存在當(dāng)前工作目錄中。您接下來(lái)可以直接運(yùn)行這個(gè)可執(zhí)行文件：

./example

原生可執(zhí)行文件體積小，啟動(dòng)迅速，同時(shí)顯著減少了 CPU 和內(nèi)存的需求，非常適合于容器和云部署環(huán)境，其中成本優(yōu)化至關(guān)重要。

隨著 JDK 21、項(xiàng)目 Loom 和 ZGC 的最新進(jìn)展，我對(duì)這些技術(shù)的發(fā)展充滿(mǎn)期待。GraalVM 的原生鏡像現(xiàn)在也支持虛擬線(xiàn)程。我們可以創(chuàng)建使用 Spring Boot（通過(guò) Spring Boot 3.2）和 Java 21 虛擬線(xiàn)程的 GraalVM 原生鏡像。

8. 開(kāi)源庫(kù)和框架的重要性

開(kāi)源庫(kù)和框架是 Java 在我的工具集中占據(jù)重要位置的核心原因之一。

圖片來(lái)源：Google

這些庫(kù)和框架為我提供了一系列易于集成的構(gòu)建模塊，省去了自行為常見(jiàn)功能重新設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的工作。它們就像一個(gè)隨時(shí)可以取用的代碼商店，其中存放著大量經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試和精心編寫(xiě)的代碼。

這些庫(kù)的多樣性意味著我不再受限于單一的解決方案。我總能找到最適合我的需求的庫(kù)。開(kāi)源性質(zhì)還促進(jìn)了透明度和責(zé)任感，意味著我可以深入探究源代碼，了解其背后的工作機(jī)制，甚至可以做出自己的貢獻(xiàn)。

Java 的開(kāi)源庫(kù)涵蓋廣泛，包括用于 JSON 解析的庫(kù)（如 Jackson 和 Gson）、日志庫(kù)（如 Log4j、SLF4j 和 LogBack）、單元測(cè)試庫(kù)（如 JUnit、Mockito 和 PowerMock），還有數(shù)據(jù)庫(kù)連接庫(kù)、消息傳遞庫(kù)等。

Java 的廣泛框架生態(tài)系統(tǒng)也是其成功的部分原因。Spring 和 Spring Boot 是我偏愛(ài)的組合之一。此外，我還使用過(guò) Jakarta Faces、Struts、Hibernate 和 Quarkus 等其他框架。

9. 多線(xiàn)程的支持

Java 對(duì)多線(xiàn)程的支持允許我設(shè)計(jì)能夠同時(shí)處理多任務(wù)的應(yīng)用程序，涵蓋數(shù)據(jù)處理、用戶(hù)交互管理和后臺(tái)計(jì)算等方面。Java 通過(guò)實(shí)現(xiàn) Runnable 接口或繼承 Thread 類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程功能。

Java 的 java.util.concurrent 包提供了一系列先進(jìn)的工具，進(jìn)一步便利了并發(fā)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，包括 ExecutorService、ScheduledExecutorService、Future、CyclicBarrier 等。

public class MyRunnable implements Runnable {
   public void run() {
       // 在新線(xiàn)程中要執(zhí)行的代碼
   }
}
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread myThread = new Thread(myRunnable);
myThread.start();

現(xiàn)代計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中，多核處理器已成為常態(tài)，即一個(gè)芯片上集成了多個(gè)處理器核心。Java 對(duì)多線(xiàn)程的支持使得我們能夠充分利用多核 CPU 的能力，這意味著我們可以開(kāi)發(fā)出更高性能的 Java 應(yīng)用程序，適用于游戲、視頻編輯、科學(xué)模擬等資源密集型活動(dòng)。

10. Java 面向?qū)ο蟮奶匦?/h3>
你可能會(huì)想，Java 并非唯一的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，它與 Python、C++ 等語(yǔ)言相比有何特殊之處？區(qū)別在于，Java 從一開(kāi)始就是基于面向?qū)ο笤瓌t設(shè)計(jì)的，而不是像其他語(yǔ)言那樣后來(lái)才加入面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）的元素或支持。
Java 對(duì)面向?qū)ο缶幊痰乃拇笤瓌t——抽象、繼承、多態(tài)和封裝——的堅(jiān)持，使它成為構(gòu)建復(fù)雜、可擴(kuò)展和易于維護(hù)的軟件系統(tǒng)的理想選擇。我認(rèn)為，Java 對(duì) OOP 范式的深入支持帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，如有助于構(gòu)建模塊化、靈活、易讀、易維護(hù)和可擴(kuò)展的應(yīng)用程序。

11. 內(nèi)存管理和垃圾回收

圖片來(lái)源：Digital Ocean

讓我們以一個(gè)類(lèi)比來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題：就像許多人都不喜歡倒垃圾一樣，我也不喜歡手動(dòng)管理內(nèi)存。在需要手動(dòng)內(nèi)存管理的情況下，開(kāi)發(fā)者需要負(fù)責(zé)分配和釋放內(nèi)存，這就像決定何時(shí)倒垃圾一樣。如果忘記釋放內(nèi)存，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏和性能問(wèn)題。

而 Java 的自動(dòng)內(nèi)存管理則像是一個(gè)可靠的垃圾回收服務(wù)。在 Java 中，垃圾收集器自動(dòng)識(shí)別并處理不再需要的內(nèi)存，從繁瑣的內(nèi)存管理中釋放了開(kāi)發(fā)者。

在使用 C++ 的過(guò)程中，我體驗(yàn)到了內(nèi)存管理的兩面性。C++ 提供了對(duì)內(nèi)存管理的細(xì)致控制，但這也給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了避免內(nèi)存泄漏的巨大責(zé)任。

相比之下，Java 讓開(kāi)發(fā)者不必?fù)?dān)心底層系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，也無(wú)需手動(dòng)進(jìn)行垃圾回收、處理底層操作系統(tǒng)的問(wèn)題或追蹤內(nèi)存分配與釋放。垃圾收集器會(huì)自動(dòng)識(shí)別并回收不再使用的內(nèi)存，減少了內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

作為開(kāi)發(fā)者，這意味著我可以將更多精力集中在業(yè)務(wù)邏輯和應(yīng)用程序的高層設(shè)計(jì)上。如果你是團(tuán)隊(duì)中的一員，Java 的自動(dòng)內(nèi)存管理還可以提升開(kāi)發(fā)周期的效率和整體生產(chǎn)力。

12. 可觀測(cè)性和監(jiān)控

在過(guò)去，很多開(kāi)發(fā)者主要致力于單體應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。處理故障和修復(fù)漏洞相對(duì)直接，因?yàn)檎麄€(gè)應(yīng)用都集中在一個(gè)統(tǒng)一的代碼庫(kù)中。這就像在一張?jiān)敱M的地圖上導(dǎo)航，追蹤問(wèn)題相對(duì)容易。

然而，隨著微服務(wù)、無(wú)服務(wù)器計(jì)算和分布式系統(tǒng)的興起，情況發(fā)生了顯著的變化。由于微服務(wù)作為獨(dú)立服務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，識(shí)別和解決問(wèn)題變得更加復(fù)雜。當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，它們可能不再局限于單個(gè)代碼庫(kù)。以下是我在使用 Java 進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，最青睞的一些監(jiān)控工具。

標(biāo)準(zhǔn)分析工具：

VisualVM.

VisualVM 對(duì)我來(lái)說(shuō)就像是探索 Java 應(yīng)用內(nèi)部世界的可靠伙伴。它融合了 JConsole 和 VisualGC 的功能，為我提供了一個(gè)用于監(jiān)控線(xiàn)程、堆使用情況和 CPU 性能的可視化平臺(tái)。此外，它與各種 JDK 工具的兼容性極佳，是一款十分可靠的監(jiān)控工具。

YourKit.

YourKit 在我的工具箱中就像一位秘密特工。它能夠深入到方法級(jí)別，揭示程序的執(zhí)行時(shí)間和內(nèi)存分配情況。它提供了一種簡(jiǎn)單、易用且安全的方法，在云環(huán)境、容器和集群中進(jìn)行性能分析。

應(yīng)用性能監(jiān)控（APM）工具：

New Relic.

New Relic 是我的首選應(yīng)用性能監(jiān)控工具。它就像一個(gè)全天候監(jiān)視我的應(yīng)用程序的私人助手，提供從實(shí)時(shí)洞察到詳細(xì)的事務(wù)跟蹤。它的警報(bào)系統(tǒng)就像我的安全網(wǎng)，確保我對(duì)任何異常行為及時(shí)獲得通知。

AppDynamics.

AppDynamics 是我的性能監(jiān)控藝術(shù)家！它采用全面的監(jiān)控方式，觀察并可視化整個(gè)技術(shù)棧，從數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器到云原生和混合環(huán)境。我特別欣賞它如何幫助我理解性能對(duì)最終用戶(hù)體驗(yàn)的影響，讓它不僅僅是一個(gè)監(jiān)控工具，更是一種用戶(hù)滿(mǎn)意度的衡量工具。

日志解決方案:

Log4j.

Log4j 在日志框架界就像一位可靠的元老。無(wú)論遇到何種情況，它都能忠實(shí)地記錄下事件和錯(cuò)誤。其在配置 Appender 和過(guò)濾器方面的靈活性，使其成為適應(yīng)各種日志需求的堅(jiān)實(shí)選擇。

SLF4J.

SLF4J 就像我手頭的日志瑞士軍刀。它本身并不直接記錄日志，而是作為一個(gè)外觀層，允許我無(wú)縫切換不同的日志實(shí)現(xiàn)。這種靈活性使它成為在多個(gè)庫(kù)中進(jìn)行日志管理的理想選擇，尤其是當(dāng)這些庫(kù)有各自的日志偏好時(shí)。

Java 的可觀測(cè)性：

Digma：連續(xù)反饋（CF）。

在軟件開(kāi)發(fā)中，如果不能直觀地看到代碼在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行效果，就難以做出明智的設(shè)計(jì)決策和評(píng)估更改的影響。Digma 通過(guò)在可觀測(cè)性和代碼之間建立聯(lián)系，為一種新型的開(kāi)發(fā)方法鋪平了道路。

Digma是一個(gè)連續(xù)反饋工具，旨在簡(jiǎn)化從 OpenTelemetry 可觀測(cè)性源收集和處理代碼數(shù)據(jù)的過(guò)程。Digma 作為 IDE 插件在本地運(yùn)行，邊編碼邊收集代碼的數(shù)據(jù)，從追蹤到日志和指標(biāo)，讓你能夠?qū)崟r(shí)捕捉問(wèn)題并獲取深入洞察。

Prometheus 和 Grafana

Prometheus 和 Grafana 是我不可或缺的動(dòng)態(tài)雙人組合。Prometheus 負(fù)責(zé)從應(yīng)用程序中抓取指標(biāo)，而 Grafana 則將這些指標(biāo)轉(zhuǎn)換成美觀且可自定義的儀表板。這些工具的開(kāi)源性質(zhì)和活躍的社區(qū)使它們成為我日常可觀測(cè)性的重要組成部分。

Elastic Stack (ELK)

Elastic Stack 結(jié)合了基于 AI 和搜索的開(kāi)放、可擴(kuò)展的全棧可觀測(cè)性功能。Elasticsearch、Logstash 和 Kibana 一起構(gòu)成了一個(gè)強(qiáng)大的工具組合，用于搜索、分析和可視化日志。它們將日志、指標(biāo)和追蹤數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，為我提供了一個(gè)全面的調(diào)查工具包。

13. 函數(shù)式編程的支持

自從 Java 8 推出以來(lái)，函數(shù)式編程已成為 Java 支持的另一種編程范式。在函數(shù)式編程中，函數(shù)被視為“一等公民”，這意味著它們可以被賦值給變量、作為參數(shù)傳遞，甚至作為返回值。

Java 中的函數(shù)式編程特性為編程語(yǔ)言增添了吸引力。對(duì)我而言，采用 Java 中的函數(shù)式編程特性是一場(chǎng)規(guī)則改變的游戲。Lambda 表達(dá)式和函數(shù)接口的引入，不僅讓我寫(xiě)出的代碼更加簡(jiǎn)潔，而且表達(dá)力更強(qiáng)。利用 Stream API，我的應(yīng)用程序得以在多核處理器上執(zhí)行并行處理，從而獲得性能上的提升。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
        
        int sum = list.stream().reduce(0, (a, b) -> a + b);
        System.out.println(sum);
    }
}

我發(fā)現(xiàn)，函數(shù)式編程所倡導(dǎo)的聲明式風(fēng)格使代碼更易于閱讀和理解。對(duì)不可變性的重視以及避免副作用的原則，對(duì)我編寫(xiě)的代碼產(chǎn)生了積極影響，使其更加可預(yù)測(cè)和易于維護(hù)。而在測(cè)試方面，純函數(shù)的普遍應(yīng)用使得測(cè)試工作更加容易。

14. Java 豐富的文檔

團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的經(jīng)歷讓人深刻理解文檔的重要性。對(duì)我個(gè)人來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為文檔就像是代碼的用戶(hù)手冊(cè)，它解釋了代碼的作用、實(shí)現(xiàn)方式及其原因。對(duì)于初學(xué) Java 的人來(lái)說(shuō)，這就像身邊有一個(gè)導(dǎo)師。

Java 文檔包括豐富的代碼示例、教程、開(kāi)發(fā)者指南和 API 文檔，你可以借此快速開(kāi)發(fā)原型，并將其擴(kuò)展到真實(shí)世界的應(yīng)用程序。

文檔的時(shí)效性同樣重要。Java 的文檔始終保持最新，定期進(jìn)行修訂，以反映生態(tài)系統(tǒng)中的新發(fā)展。這些文檔由開(kāi)發(fā)者和專(zhuān)家編寫(xiě)，其結(jié)構(gòu)也便于查找特定類(lèi)別、方法或概念的信息。

15. 構(gòu)建工具和依賴(lài)管理

在常規(guī)的 Java/Spring Boot 項(xiàng)目中，通常會(huì)遇到幾十甚至幾百個(gè)直接和間接依賴(lài)。嘗試手動(dòng)管理這些依賴(lài)可能會(huì)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，尤其是在處理大型企業(yè)項(xiàng)目時(shí)，問(wèn)題如版本兼容性等更加復(fù)雜。使用構(gòu)建工具可以在團(tuán)隊(duì)成員之間統(tǒng)一構(gòu)建過(guò)程，確保每個(gè)開(kāi)發(fā)人員的本地運(yùn)行環(huán)境保持一致。

image.png

構(gòu)建工具如 Maven 和 Gradle 極大簡(jiǎn)化了構(gòu)建、測(cè)試和管理依賴(lài)的過(guò)程，為開(kāi)發(fā)人員節(jié)約了寶貴的時(shí)間和精力。這些工具能自動(dòng)從倉(cāng)庫(kù)獲取依賴(lài)項(xiàng)并檢查更新，省去了跟蹤依賴(lài)項(xiàng)更新和安全補(bǔ)丁的麻煩。

此外，構(gòu)建工具還為項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和配置強(qiáng)制實(shí)施一定的約定和標(biāo)準(zhǔn)，使項(xiàng)目易于理解和與其他 Java 開(kāi)發(fā)人員協(xié)作。

16. 強(qiáng)大的測(cè)試功能

雖然我們開(kāi)發(fā)人員可能害怕解決漏洞和與 QA 工程師合作，但我們也認(rèn)識(shí)到全面測(cè)試是確保我們的應(yīng)用程序盡可能無(wú)漏洞的關(guān)鍵方法之一。

選擇一個(gè)具有強(qiáng)大測(cè)試功能的編程語(yǔ)言可以大大減輕開(kāi)發(fā)負(fù)擔(dān)，并有助于構(gòu)建更可靠、易于維護(hù)的代碼庫(kù)。這也是為什么我推崇 Java 作為構(gòu)建穩(wěn)定軟件的首選編程語(yǔ)言的原因之一。

在 Java 領(lǐng)域，無(wú)論是單元測(cè)試、集成測(cè)試還是端到端測(cè)試，都有一整套成熟的工具集來(lái)編寫(xiě)全面的測(cè)試用例。在這些工具中，JUnit 被廣泛認(rèn)為是單元測(cè)試的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它提供了一種簡(jiǎn)潔且高效的方式來(lái)撰寫(xiě)和執(zhí)行測(cè)試。JUnit 的核心特點(diǎn)是使用各種注解，如 @Test、@Before、@After、@BeforeClass 和 @AfterClass，來(lái)定義測(cè)試方法的生命周期。這種設(shè)計(jì)讓開(kāi)發(fā)者在執(zhí)行測(cè)試前能夠輕松地設(shè)定必要的前置條件。

// EmployeeServiceTest.java
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.mockito.InjectMocks;
import org.mockito.Mock;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
import static org.mockito.Mockito.*;

@SpringBootTest
public class EmployeeServiceTest {
    @Mock
    private EmployeeRepository employeeRepository;
    @InjectMocks
    private EmployeeService employeeService;

    @Test
    public void testGetAllEmployees() {
        // 模擬倉(cāng)庫(kù)響應(yīng)
        when(employeeRepository.findAll()).thenReturn(new ArrayList<>());
        // 測(cè)試 getAllEmployees 方法
        List<Employee> result = employeeService.getAllEmployees();
        // 斷言
        assertEquals(0, result.size());
        // 驗(yàn)證倉(cāng)庫(kù)方法調(diào)用情況
        verify(employeeRepository, times(1)).findAll();
    }
}

使用 JUnit 編寫(xiě)測(cè)試既簡(jiǎn)潔又高效，同時(shí)它能夠與眾多流行的 Java 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），如 Eclipse、IntelliJ IDEA 和 NetBeans 完美兼容。

在 Java 生態(tài)系統(tǒng)中，還有其他幾種對(duì)測(cè)試非常有幫助的工具。例如，TestNG 適用于集成測(cè)試，Cucumber 便于實(shí)現(xiàn)行為驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，而 Selenium 則專(zhuān)門(mén)用于自動(dòng)化功能測(cè)試和回歸測(cè)試用例的編寫(xiě)。此外，Mockito 作為一款功能強(qiáng)大的模擬框架，能夠與 JUnit、TestNG 等其他測(cè)試框架結(jié)合使用，以提高測(cè)試的靈活性和效率。

17. 龐大的社區(qū)

Java 社區(qū)在我作為一名 Java 開(kāi)發(fā)者的成長(zhǎng)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。我已經(jīng)無(wú)數(shù)次從這個(gè)社區(qū)中獲得了幫助和指導(dǎo)。無(wú)論我面臨著一個(gè)棘手的問(wèn)題、探索新的庫(kù)，還是尋求在實(shí)施新方案時(shí)的最佳實(shí)踐，Java 社區(qū)都是一個(gè)寶貴的知識(shí)源泉。

Java 社區(qū)是最活躍和響應(yīng)迅速的社區(qū)之一，我?guī)缀蹩偸悄軌蜓杆購(gòu)纳鐓^(qū)中獲得幫助。例如，在 Reddit 的 r/java 社區(qū)，有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的 Java 開(kāi)發(fā)者交流和分享。在 Stack Overflow、Github 等平臺(tái)上，從初學(xué)者到資深專(zhuān)業(yè)人士的各種開(kāi)發(fā)者都活躍在這些社區(qū)中。這種多樣性是社區(qū)強(qiáng)大的基石，意味著你能夠獲得來(lái)自不同領(lǐng)域和經(jīng)驗(yàn)層次的豐富專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

除了在線(xiàn)社區(qū)，許多 Java 活動(dòng)、會(huì)議和聚會(huì)為開(kāi)發(fā)者提供了面對(duì)面交流、分享經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。這些聚會(huì)加強(qiáng)了人際網(wǎng)絡(luò)和協(xié)作，并且為 Java 開(kāi)發(fā)者間的社群感做出了貢獻(xiàn)。

18. Java 注解的支持

Java 注解自 Java 5 引入以來(lái)，一直是一個(gè)受歡迎且有爭(zhēng)議的話(huà)題。注解的引入標(biāo)志著從 Hibernate 或 Spring XML 配置文件的廣泛使用向更現(xiàn)代化的編程方法轉(zhuǎn)變。注解使我們能夠?qū)⑿畔ⅰ⒅噶罨蚺渲弥苯忧度氲皆创a中，放置在所需的確切位置。

// 預(yù)定義注解
@Deprecated
@Override
@SuppressWarnings
@SafeVarargs
@FunctionalInterface

// 元注解
@Retention
@Documented
@Target
@Inherited
@Repeatable

// 自定義注解
// 也可以創(chuàng)建我們自己的自定義注解。

同時(shí)，我們也能夠創(chuàng)建自己的自定義注解。

Java 注解無(wú)疑增強(qiáng)了代碼的清晰度和表達(dá)性，減少對(duì)外部文檔的依賴(lài)。注解還有助于減少某些樣板代碼，例如，通過(guò)注解，我們可以定義依賴(lài)注入、ORM 映射和事務(wù)邊界等方面的功能。

盡管注解方便并具有多種優(yōu)勢(shì)，但一些開(kāi)發(fā)者對(duì)某些注解還持懷疑態(tài)度。

19. 安全功能

我們編寫(xiě)的程序不僅包含代碼行，還處理著用戶(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)信息和專(zhuān)有商業(yè)資料等敏感信息。用戶(hù)期望我們保護(hù)他們的信息，提供安全的使用環(huán)境。對(duì)企業(yè)而言，特別是那些涉及軟件開(kāi)發(fā)或創(chuàng)新領(lǐng)域的企業(yè)，防止知識(shí)產(chǎn)權(quán)泄露尤為關(guān)鍵。有效保護(hù)源代碼、算法和專(zhuān)有信息對(duì)于維持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)非常重要。

Java 提供了許多功能，使得開(kāi)發(fā)安全應(yīng)用程序變得更加容易。這些功能包括加密、公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）、安全通信、認(rèn)證和訪(fǎng)問(wèn)控制等。此外，您還可以使用豐富的 API 和工具，輕松地將安全措施集成到您的 Java 應(yīng)用程序中，涵蓋從加密到智能卡 I/O 以及其他確保通信安全的認(rèn)證協(xié)議。

要了解更多可利用的安全功能，您可以參閱官方 Java 安全指南。

20. 豐富的 API 集

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Java 以其豐富的應(yīng)用程序編程接口（API）著稱(chēng)，為開(kāi)發(fā)者提供了與各種軟件組件、庫(kù)和服務(wù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化交互的方式。這些 API 提供了豐富的類(lèi)、接口和方法集合，以便直接使用。

假設(shè)你正在從零開(kāi)始構(gòu)建一輛汽車(chē)。使用 Java API 就像是在組裝供應(yīng)商生產(chǎn)的零部件，而不是自己制造這些零件。在這種情況下，您可以挑選完全滿(mǎn)足您需求的 API。這些 API 是標(biāo)準(zhǔn)化的、文檔完備的，且易于使用。

Java API 的優(yōu)勢(shì)在于它抽象了組件構(gòu)建的復(fù)雜細(xì)節(jié)，讓您能夠?qū)Ｗ⒂诮M裝一個(gè)完全功能的汽車(chē)，即您的應(yīng)用程序。這些 API 能夠幫助您在網(wǎng)絡(luò)、IO、文件處理、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、多線(xiàn)程等眾多領(lǐng)域完成各種任務(wù)。

Java API 分為多個(gè)包，其中一些最常用的包括 java.lang、java.util、java.io和 java.net。

21. Java 的性能提升

我選擇 Java 作為主要編程語(yǔ)言，部分原因是它不斷提高的性能，這讓我對(duì) Java 更加忠誠(chéng)和信任。

Java 性能方面的進(jìn)展在解決問(wèn)題和構(gòu)建高性能應(yīng)用程序方面表現(xiàn)卓越，這些應(yīng)用能滿(mǎn)足現(xiàn)代客戶(hù)的需求。其中一些顯著的改進(jìn)包括：

Java 虛擬機(jī)（JVM）在每個(gè)新版本中都會(huì)推出一些重大優(yōu)化。這些優(yōu)化包括即時(shí)（JIT）編譯器的提升、垃圾收集機(jī)制的加強(qiáng)，以及更為高效的運(yùn)行時(shí)分析，共同作用于提高程序執(zhí)行速度和降低內(nèi)存消耗。

Project Valhalla 引入的值類(lèi)型特性，為我們定義了更加高效、緊湊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這不僅減少了內(nèi)存消耗，還提高了緩存的局部性。在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)，這種改進(jìn)帶來(lái)了顯著的性能提升。

最近，JDK 21 的發(fā)布引入了 15 項(xiàng)新特性，其中包括關(guān)鍵的封裝機(jī)制 API、虛擬線(xiàn)程，以及字符串模板和結(jié)構(gòu)化并發(fā)的預(yù)覽功能，這些更新顯著提升了 Java 的整體性能和功能。

JDK 21 中的虛擬線(xiàn)程和其他特性的飛躍

22. 結(jié)構(gòu)化并發(fā)的發(fā)展

結(jié)構(gòu)化并發(fā) API，作為 JDK 21 中的一個(gè)預(yù)覽特性，旨在簡(jiǎn)化并發(fā)編程。它通過(guò)將不同線(xiàn)程中的相關(guān)任務(wù)視為單一工作單位，增強(qiáng)了錯(cuò)誤處理、取消、可靠性和可觀測(cè)性。這一特性并非意在替代 java.util.concurrent 中現(xiàn)有的并發(fā)工具。

結(jié)構(gòu)化并發(fā)特性將使開(kāi)發(fā)者能夠擺脫在使用如 ExecutorService 和 Future 這類(lèi)現(xiàn)有構(gòu)造進(jìn)行并發(fā)編程時(shí)所面臨的管理任務(wù)和子任務(wù)的復(fù)雜性。傳統(tǒng)上，任務(wù)和子任務(wù)之間缺乏固有的關(guān)系，這導(dǎo)致在錯(cuò)誤處理、取消和可觀測(cè)性方面的挑戰(zhàn)。提出的結(jié)構(gòu)化并發(fā)方法尋求將代碼的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)與任務(wù)的運(yùn)行時(shí)層次結(jié)構(gòu)對(duì)齊，使并發(fā)編程更加可讀、可維護(hù)和可靠。這種方法在處理并發(fā)時(shí)將提供更清晰和更直觀的編程模型。

23. 虛擬線(xiàn)程

JDK 21 正式推出了 Virtual Threads（虛擬線(xiàn)程）這一特性，該特性最初在 JDK 19 和 JDK 20 中作為預(yù)覽功能亮相。傳統(tǒng)上，每一個(gè) java.lang.Thread 實(shí)例都綁定于一個(gè)平臺(tái)線(xiàn)程，與一個(gè)底層操作系統(tǒng)線(xiàn)程相關(guān)聯(lián)并貫穿其整個(gè)生命周期。

然而，虛擬線(xiàn)程帶來(lái)了一種新的編程范式。盡管 java.lang.Thread 的實(shí)例依然存在，但它們以一種不同的方式運(yùn)行，允許在底層操作系統(tǒng)線(xiàn)程上執(zhí)行 Java 代碼，而非獨(dú)占一個(gè)線(xiàn)程。這一創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了多個(gè)虛擬線(xiàn)程高效地共享同一個(gè)操作系統(tǒng)線(xiàn)程的能力。不同于平臺(tái)線(xiàn)程，虛擬線(xiàn)程不會(huì)占用珍貴的操作系統(tǒng)線(xiàn)程資源，并且它們的數(shù)量可以遠(yuǎn)超操作系統(tǒng)線(xiàn)程的限制。

虛擬線(xiàn)程是 JDK 21 中的一大亮點(diǎn)，對(duì)于需要處理大量并發(fā)任務(wù)的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，尤其是任務(wù)數(shù)量可能超過(guò)數(shù)千的場(chǎng)景，它們能夠顯著提升程序性能。

如今，根據(jù)應(yīng)用程序的具體需求，開(kāi)發(fā)者可以在虛擬線(xiàn)程和傳統(tǒng)的平臺(tái)線(xiàn)程之間做出選擇。

24. Switch 語(yǔ)句的模式匹配

這一特性源于 JDK 17 的提案，并在 JDK 18、JDK 19 和 JDK 20 中經(jīng)歷了一系列的完善和改進(jìn)。現(xiàn)在，它將成為 JDK 21 的一部分，基于來(lái)自 Java 社區(qū)的反饋和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。

這個(gè)特性旨在增強(qiáng) switch 表達(dá)式和語(yǔ)句的功能和通用性。它著重于增強(qiáng) case 標(biāo)簽中模式的作用，以提供處理 null 值的更大靈活性，并通過(guò)要求模式匹配的 switch 語(yǔ)句全面覆蓋所有可能的輸入值，提高了 switch 語(yǔ)句的安全性。

如果你已經(jīng)在使用 switch 表達(dá)式和語(yǔ)句，無(wú)需擔(dān)憂(yōu)；其目標(biāo)是確保現(xiàn)有代碼能夠繼續(xù)像目前一樣正常運(yùn)行，無(wú)需作出任何修改。

25. 字符串模板

JDK 21 終于引入了長(zhǎng)期以來(lái)開(kāi)發(fā)者期盼的字符串模板特性，支持字符串插值。此前，唯一的選擇是拼接多個(gè)字符串或使用 string.format，這些方式不免顯得繁瑣。但在 Java 21 中，這一切將成為過(guò)去。新特性允許開(kāi)發(fā)者將 Java 的字符串字面量和文本塊與字符串模板結(jié)合使用。

例如：

int x = 10;
int y = 20;
String s = STR."\{x} + \{y} = \{x + y}";

該特性的主要目的是簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)字符串的創(chuàng)建，通過(guò)在運(yùn)行時(shí)編譯表達(dá)的值來(lái)實(shí)現(xiàn)。它還旨在提高代碼的可讀性，并解決與 StringBuilder 和 StringBuffer 類(lèi)相關(guān)的冗余問(wèn)題。此外，字符串模板還旨在解決與其他編程語(yǔ)言中現(xiàn)有的字符串插值技術(shù)相關(guān)的安全問(wèn)題。

總結(jié)

Java 的易用性和性能都有了顯著的提升，這使得代碼更容易閱讀和維護(hù)。在 Java 中，你不必?fù)?dān)心自己或同事的代碼是否夠高級(jí)或復(fù)雜。我們也不妨承認(rèn)，Java 開(kāi)發(fā)人員的收入通常很高，這是因?yàn)樵S多大型的公司和組織都選擇 Java 作為他們的主要編程語(yǔ)言，從而創(chuàng)造了很多的工作機(jī)會(huì)。我認(rèn)識(shí)的一些人還在使用 Java 8，他們對(duì)此很滿(mǎn)意。