9/14にリリースされたばかりの新LTS版Java 17、ここ3年間のJavaの変化を知ろう！（Open Source Conference 2021 Online Hiroshima 発表資料）

© 2021 NTT DATA Corporation
9/14にリリースされたばかりの新LTS版Java 17
ここ3年間のJavaの変化を知ろう！
2021年9月18日 Open Source Conference 2021 Online Hiroshima
株式会社NTTデータ
阪田浩一

2
自己紹介
 株式会社NTTデータ所属
 Javaチャンピオン
 OpenJDK Author (開発者権限が少しある)
 JVMがとにかく好き
阪田浩一
jyukutyo

3
このセミナーの対象と想定している方
 Javaを使っている学んでいる方
 新バージョンの機能は知らない追い切れてないなあ…
という方にもぴったりです

Java 17リリース！

5
Java 17
 9月14日（米国時間）リリース
 LTSバージョンとしてJava 11以来3年ぶり
 https://openjdk.java.net/projects/jdk/17/

6
LTS: Long Term Support
 長期サポートバージョン
• バイナリ提供者によって期間が異なる
• 有償サポート契約の場合8年などさらに長期に
• LTS以外のバージョンを数年間有償サポートするベンダも
バージョン期間
LTS 3年以上
LTS以外半年

7
Javaのリリースサイクル
バージョン LTS? リリース日
8 ○ 2014/03
9 2017/09
10 2018/03
11 ○ 2018/09
12 2019/03
13 2019/09
14 2020/03
15 2020/09
16 2021/03
17 ○ 2021/09
10以降リリースが半年ごとに
（3、9月）
LTS以外のサポート期間半年とは
つまり次バージョンのリリースまで
LTSは3年ごとサポート期間も
少なくとも次のLTSまで = 3年
2021年9月最新情報
LTSを2年ごとに変更する提案が…

8
このセッションでお話する内容
バージョン LTS? リリース日
8 ○ 2014/03
9 2017/09
10 2018/03
11 ○ 2018/09
12 2019/03
13 2019/09
14 2020/03
15 2020/09
16 2021/03
17 ○ 2021/09
8の新機能: ラムダ式
9の新機能: モジュール
LTSの11よりあとの
6バージョン
“Javaプログラムを
書く、実行する”ときに
関わる新機能について

言語構文編

10
レコード: Record
 データの入れ物フィールドを集めただけのクラス
class Customer {
private final long id;
private final String name;
public Customer(long id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
// 通常あとgetter, equals, hashCode, toString
定型的、冗長なコード
（LombokやIDEなどを使ったとしても
コードとしては存在する）

11
 データの入れ物フィールドを集めただけのクラス
 上記のような“不変なクラス”は
レコードを使うと簡単に定義できる
record Customer (long id, String name) {}
// コンストラクタ、フィールドの値取得, equals, hashCode, toStringは
// レコードの機能によって定義される
不変なためsetterは存在しない
（フィールドはすべてfinal）

12
レコードの実体
$ javap -private Customer
Compiled from "Customer.java"
final class Customer extends java.lang.Record {
private final long id;
private final java.lang.String name;
Customer(long, java.lang.String);
public final java.lang.String toString();
public final int hashCode();
public final boolean equals(java.lang.Object);
public long id();
public java.lang.String name();
}

13
 Java 16 から正式に利用できる
 Java 14: プレビュー
 Java 15: 2ndプレビュー
 Java 16: スタンダード
プレビュー？？

14
Preview、Incubator、Experimental
Preview
完成しているが
標準化はしていない機能
--enable-previewオプション
でプレビュー機能が有効に
Incubator 実験的なAPIやツール
jdk.incubatorで始まる
モジュール
変更、削除の可能性あり
Experimental
ランタイムの
試験的機能
ガベージコレクタや
JITコンパイラなどの新機能
--UnlockExperimentalVMOptions
オプションと対象機能を
有効にするオプションを
付与して実行する

15
プレビューを経る機能は
名称が同じでも各バージョンで
使用方法などが異なる場合があります

16
レコードのカスタマイズ
 コンストラクタ、メソッドの独自定義もできる
record Customer (long id, String name) {
public Customer {
name += "-San";
}
@Override
public String toString() {
return "Hello " + name;
}
}
jshell> Customer c = new Customer(1, "Sakata")
c ==> Customer[id=1, name=Sakata-San]
コンパクトコンストラクタ：
引数はレコードの宣言順と同じ
記述せずとも引数の値を
フィールドに代入する

17
JShell
 Javaの対話型ツール、REPL
 Java 9で導入
 ちょっとしたコードや新機能を試すときに便利
$ jshell
| JShellへようこそ -- バージョン17
| 概要については、次を入力してください: /help intro
jshell>
$ jshell --enable-preview

18
レコードが宣言できる場所
 ローカルレコードクラス
 メソッド内部でレコードを定義できる
 レコードを名前付きのタプルと捉えてもよい
public static void main(String... args) {
record Customer(long id, String name) {}
Customer c = new Customer(1, "Sakata");
}

19
 データ格納用の不変なオブジェクトを定義する
 ScalaのケースクラスやKotlinのデータクラスに近い
 JavaBeansとの互換性はない
 レコードの実体はfinalなクラスである
// コンストラクタ、フィールドの値取得, equals, hashCode, toStringは
// レコードの機能によって定義される

20
switch式
 今まであったのはswitch“文”
enum Day { MONDAY, TUESDAY, ...}
Day day = getDay();
String kanji;
switch (day) {
case MONDAY:
kanji = "月";
break;
case TUESDAY:
...
}
文なのでswitchから値は返せない
case節の中で代入する必要があった

21
switch式
 switch“式”で値を返せる
Day day = getDay();
String kanji = switch (day) {
case MONDAY:
yield "月";
case TUESDAY:
...
}
値を返すときは
yieldを使う

22
switch式
 ラムダ式のような書き方もできる
Day day = getDay();
String kanji = switch (day) {
case MONDAY -> "月";
case TUESDAY -> "火";
...
case FRIDAY, SATURDAY -> "金or土";
}
式の中でcase節の書き方は
どちらかに統一すること
フォールスルーしない
breakが不要になった

23
switch式
プレビューは2回という決まりはありません
プレビュー1回のあと標準化する
可能性もあります

24
instanceofでのパターンマッチ
 Javaにパターンマッチを導入するはじめの一歩
 少しずつパターンマッチのための機能が入っている
// 従来
if (a instanceof String) {
String s = (String) a; // キャストが必要
if (s.length() > 3)
a = s.replaceAll("java", "Java");
}
// instanceofでのパターンマッチ
if (a instanceof String s && s.length() > 3) {
a = s.replaceAll("java", "Java"); // このブロック内では変数sが使える
}
条件式も
組み合わせられる

25
switchでのパターンマッチ
 instanceofに続きswitchでも同様のことができる
Object o = ...;
String message = switch (o) {
case Integer i -> "int";
case Long l -> "long";
case Double d -> "double";
case String s && s.length() > 3 -> "String";
case null -> "null";
default -> o.toString();
}
Java 17ではまだプレビュー機能
nullにもマッチさせられる
switchにObjectを渡せる

26
パターンマッチ
 instanceofでのパターンマッチ
 switchでのパターンマッチ
 Java 18でレコードと配列にも使用できる予定

27
Sealed Classes: シールクラス
 そのクラスを継承できるクラスを制限する
 子クラスの制限
 インタフェースにも使用可能
 今までは継承可かfinalにして不可にするかのみ

28
public abstract sealed class Shape
permits Circle, Rectangle, WeirdShape { ... }
// これからCircle、Rectangle、WeirdShapeを定義する
 Shapeを継承できるのはpermitsにある上記3クラスのみ
 継承先クラスは以下の選択が必須
 finalクラスにする: これ以降継承禁止となる
 シールクラスにする: さらなる継承を制限する
 nonシールクラスにする: 自由に継承できる

29
public final class Circle extends Shape { ... }
public sealed class Rectangle extends Shape
permits TransparentRectangle { ... }
public non-sealed class WeirdShape extends Shape { ... }

30
シールクラスとして継承先を
Circle, Rectangle, WeirdShapeに制限
finalクラスにして
これ以上の継承を禁止
シールクラスとして
このクラスからの
継承もpermitsで制限
non-sealedなので
自由に継承できる

31
public final class Circle extends Shape { ... }
public sealed class Rectangle extends Shape
permits TransparentRectangle { ... }
public final class TransparentRectangle extends Rectangle { ... }
public non-sealed class WeirdShape extends Shape { ... }
public class FooShape extends WeirdShape { ... }

32
 そのクラスを継承できるクラスを制限する
 継承先クラスは同一モジュールにあること
• モジュール化していないときは同一パッケージにあること
 Java 17: スタンダード
 Java 15: プレビュー、Java 16: 2ndプレビュー

33
シースクラスとswitchを組み合わせる
sealed interface S permits A, B, C {}
final class A implements S {}
final class B implements S {}
record C(int i) implements S {} // レコードの実体はfinalクラス
static int testSealedCoverage(S s) {
return switch (s) {
case A a -> 1;
case B b -> 2;
case C c -> 3;
};
}
シールクラスにより継承先がA、B、Cに
限られるため、default節が不要に
インタフェースにも
使用可能
jshell> testSealedCoverage(new B())
$1 ==> 2

34
最近のJava
 大きな機能が一度に入るのではなく
小さな機能に分かれて数バージョンに渡って入る
 まるで物語における伏線回収のように
いくつかの機能が出揃ったとき
1つの大きな言語機能ができ上がる

35
テキストブロック
 複数行の文字列リテラル
// SQL
String query = "SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" " +
"FROM "EMPLOYEE_TB"n" +
"WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS'n" +
"ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";n";
// テキストブロックを使う
String query = """
SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB"
WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS'
ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";
""";

36
テキストブロック
 改行のエスケープや行末のスペースなど
細かな制御もできる
 interpolation（文字列補間）は範囲外
 “Hello, {name}! ” のようなことはできない
 String#formatted()メソッドを使う
 Java 15で標準に

37
$ java Sample
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:
Cannot invoke "String.toString()"
because "Sample.array[0]" is null
at Sample.main(Sample.java:4)
NullPointerExceptionの原因がよりわかりやすく
class Sample {
private static String[] array = { null };
public static void main(String... args) {
array[0].toString();
}
$ java Sample
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Sample.main(Sample.java:4)
Java 14から

38
StreamにtoList()メソッドを追加
Stream.of("A", "B", "C").map(String::toLowerCase)
.collect(Collectors.toList());
Stream.of("A", "B", "C").map(String::toLowerCase).toList();
Java 16から
 Collectorsを使うことなく
より簡単にListへ変換できる
 変更不可能なListになる

ランタイム編

40
ガベージコレクタ
 コレクタの種類の追加（後述）
 G1GCの大幅な改善
 Java 9以降のデフォルトGC
 CMS GCをJava 14で削除
 従来のParallel GCやSerial GCも使用可能

41
ガベージコレクタとガベージコレクション
 ガベージコレクション
 アプリケーションがもう使用しない
オブジェクト（のメモリ領域）を
再び利用できるようにする（回収する）こと
 ガベージコレクタ
 システムの中で
ガベージコレクションを受け持つ部分のこと

42
新しいガベージコレクタ
 Java 15で標準化
 ZGC
• Java 11でExperimentalとして導入
 Shenandoah
• Java 12でExperimentalとして導入
• Java 11にバックポート済み
 Java 11で導入
 Epsilon (Experimental)

43
なぜ新しいガベージコレクタが必要？
 アプリケーションへの要求や実行環境の
多様さに対応するため
 例：テラバイト級のヒープメモリを使用する場合
 例：実行時間が短い場合

44
ZGC（Java 15以降）
 テラバイト級のヒープを処理できる
 GCでの一時停止時間が最大でも10ms
 スループットの低下も最大15%まで
 リリースごとに改善が進んでいる
 Java 17の時点でZGCは世代別GCではないが
世代別に変更する作業が進んでいる

45
スループットとレイテンシ
 スループット
 時間あたりの業務処理量
 レイテンシ
 要求を送ってから結果が返ってくるまでの時間
 スループットとレイテンシはトレードオフの関係
 並び立たず

46
スループットとレイテンシ
 赤の面積の合計（停止時間合計）が
少ないので処理量が多い = 高スループット
 時折処理完了まで長時間かかってしまう
 タイミングによらず短時間で処理できる= 低レイテンシ
 単位時間内の処理量は少なくなってしまう

47
ZGC（Java 15以降）
 テラバイト級のヒープを処理できる
 GCでの一時停止時間が最大でも10ms
 スループットの低下も最大15%まで
 リリースごとに改善が進んでいる
 Java 17の時点でZGCは世代別GCではないが
世代別に変更する作業が進んでいる

48
Shenandoah（Java 15以降）
 G1GCと比較してヒープサイズが大きくても
一時停止時間を短く抑えられる
 Oracle JDK、Oracle OpenJDKには含まれない
 レッドハット社が主導して開発した経緯がある

49
Epsilon（Java 11以降）
 Experimentalな機能
 本番環境ではまだ利用しないこと
 ガベージコレクションをしないガベージコレクタ
 GCによる実行オーバーヘッドの影響をなくす
 試験で使う
 GCがアプリケーションに与える影響を調査する
 実行時間が短いアプリケーションに使う

50
どのガベージコレクタを使う？
 そのバージョンのデフォルトGCを使う
 Java 9以降はG1GCがデフォルト
 GC系のオプション設定もなしでよい
• JVMがエルゴノミクスにより動的に調整する
 性能を測定しGCが問題と判明すれば変更する
 変更後に再度測定し、必要があれば
オプションを設定してチューニングする

51
AArch64（Arm 64ビットアーキテクチャ）サポート拡大
 いわゆるM1 Macでも利用可能に
 Windows AArch64はOracle JDK、Oracle OpenJDKにはなく
Microsoft Build of OpenJDKやAzul Zuluで利用可能
OS サポートしたバージョン
Linux Java 9
Windows 16
macOS 17

52
JVMの実行パフォーマンス改善
 JVMのパフォーマンスは継続的に改善されている
 実行基盤のJavaバージョンを上げるだけで
パフォーマンスが改善する可能性が高い
 LTS間の3年もあると変化量も大きい
 加えてバージョンを上げると情報収集のしやすさや
ツールの機能も増えるため障害解析しやすくなる
• jcmdへの機能追加など

53
Java 8と17のパフォーマンス比較例
OptaPlanner - How much faster is Java 17? https://www.optaplanner.org/blog/2021/09/15/HowMuchFasterIsJava17.html
ベンチマークでは
平均8.66%の性能向上

OpenJDK開発編

55
OpenJDKとJavaの関係
 OpenJDKはJavaのオープンソース実装
 多くのJDKディストリビューションは
OpenJDKのソースをベースにビルドしている

56
Git、GitHubへの移行
 OpenJDKはGitではなくMercurialを利用していた
 新規開発者への敷居を低くする目的でGitへ移行
 同様にGitHubにリポジトリを移行
 ただしプルリクエストファーストではないので
開発者権限がない場合はメーリングリストへ投稿する
Java 16から

57
Java 17における組織別issue解決数
The arrival of Java 17! https://blogs.oracle.com/java/post/announcing-java17

58
新機能はどのように開発されているか
 Javaへの大きな変更（機能追加、削除）は
提案文書としてまとめられている
 JEP: JDK Enhancement Proposal
 OpenJDKコミュニティで議論し実装する
 Java 17では14個のJEPが新たに入った

59
Java 17
JDK 17 https://openjdk.java.net/projects/jdk/17/

60
JEPの例
JEP 406: Pattern Matching for
switch (Preview)
https://openjdk.java.net/jeps/406

61
新機能はどのように開発されているか
 Javaへの小さな変更（機能変更、バグ修正）は
バグ管理システムで扱っている
 JBS: JDK Bug System
 誰でも閲覧可能
 Java 17では2645個のissueを解決

62
JBS
https://bugs.openjdk.java.net/projects/JDK/issues/

63
まとめ
 Java 11から3年間で6バージョン
多くの機能追加、改善がなされました
 Java 8からだと9バージョン分！
 今回は言語構文とGC、リポジトリに絞っており、
APIの追加やJVMの機能改善など紹介していない
ことも多くあります
 ぜひ調べて試してみてください！

本資料に記載されている会社名、商品名、又はサービス名は、各社の登録商標又は商標です

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