在上一章中，我们研究了 JDK 的几个安全性更改。Java 的安全增强为开发人员提供了编写和维护实现安全性的应用的能力。更具体地说，我们讨论了数据报传输层安全性、密钥库、提高安全应用性能、TLS ALPN、利用 GHASH 和 RSA 的 CPU 指令、TLS 的 OCSP 装订以及基于 DRBG 的SecureRandom实现。

在本章中，我们将探讨现代 Java 平台的几个变化，这些变化的共同主题是命令行标志。更具体地说，我们将介绍以下概念：

• 统一 JVM 日志记录
• 编译器控件
• 诊断命令
• 堆分析代理
• 移除 JHAT
• 命令行标志参数验证
• 为旧平台版本编译
• 基于 Java 的 JIT 编译器实验

本章及后续章节主要介绍 Java11，Java 平台的标准版（SE）可从 Oracle 官方网站下载。

IDE 包就足够了。来自 JetBrains 的 IntelliJ IDEA 用于与本章和后续章节相关的所有编码。IntelliJ IDEA 的社区版可从网站下载。

Java9 中引入了为 JVM 创建统一的日志模式。以下是这项工作的目标的综合清单：

• 为所有日志操作创建一组 JVM 范围的命令行选项

• 使用分类标签进行日志记录

• 允许消息具有多个标签，也称为标签集

• 要提供六个级别的日志记录：

• 错误

• 警告

• 信息

• 调试

• 跟踪

• 开发

• 根据级别选择要记录的消息

• 要选择性地将日志记录定向到控制台或文件，请执行以下操作：

• 一次打印一行，不支持在同一行内交错

• 允许输出多行日志（非交错）

• 设置所有日志消息的格式，使其易于人阅读

• 添加装饰，如正常运行时间、级别和标记

• 与级别类似，用于选择基于装饰记录哪些消息

• 将 Java9 之前的tty>print日志转换为使用统一日志作为输出

• 允许使用jcmd和MBeans进行动态消息配置

• 允许启用和禁用单个日志消息

• 添加确定装饰打印的顺序的功能

对 JVM 的统一日志记录更改可以分为以下五类：

• 命令行选项
• 装饰
• 水平
• 输出
• 标签

让我们简单地看一下这些类别中的每一个。

新的命令行选项-Xlog是 Java 日志框架的关键组件。这个命令行选项有大量的参数和可能性。基本语法是-Xlog，后跟一个选项。

以下是正式的基本语法：

-Xlog[:option]

下面是一个带有all选项的基本示例：

-Xlog:all

以下是用于配置新的统一日志记录的广泛命令行语法：

-Xlog[:option]
option := [<what>][:[<output>][:[<decorators>][:<outputoptions>]]]
'help'
'disable' 
what := <selector>[,...]
selector := <tag-set>[*][=<level>]
tag-set := <tag>[+..]
'all'
tag := name of tag
level := trace
debug
info
warning
error 
output := 'stderr'
'stdout'
[file=]<filename>
decorators := <decorator>[,...]
'none' 
decorator := time
uptime
timemillis
uptimemillis
timenanos
uptimenanos
pid
tid
level
tags
output-options := <output_option>[,...]
output-option := filecount=<file count>
filesize=<file size in kb>
parameter=value

以下-Xlog示例后面是说明：

-Xlog:all

在前面的示例中，我们告诉 JVM 执行以下操作：

• 记录所有消息
• 使用info水平
• 向stdout提供输出

在本例中，所有的warning消息仍将输出到stderr。

以下示例在debug级别记录消息：

-Xlog:gc+rt*=debug

在前面的示例中，我们告诉 JVM 执行以下操作：

• 记录至少带有gc和rt标记的所有消息
• 使用debug水平
• 向stdout提供输出

以下示例将输出推送到外部文件：

-Xlog:disable - Xlog:rt=debug:rtdebug.txt

在前面的示例中，我们告诉 JVM 执行以下操作：

• 禁用除标记有rt标记的消息以外的所有消息
• 使用debug水平
• 向名为rtdebug.txt的文件提供输出

在 Java 日志框架的上下文中，装饰是关于日志消息的元数据。以下是按字母顺序排列的可用装饰品列表：

• level：与记录的消息相关联的级别
• pid：进程标识符
• tags：与记录的消息相关联的标签集
• tid：线程标识符
• time：指当前日期和时间，采用 ISO-8601 格式
• timemillis：当前时间（毫秒）
• timenanos：当前时间（纳秒）
• uptime：JVM 启动后的时间，以秒和毫秒为单位
• uptimemillis：JVM 启动后的时间，以毫秒为单位
• uptimenanos：JVM 启动后的时间，以纳秒为单位

装饰可以超越或包含在统一的日志输出中。无论使用哪种装饰，它们都将按以下顺序出现在输出中：

1. time
2. uptime
3. timemillis
4. uptimemillis
5. timenanos
6. uptimenanos
7. pid
8. tid
9. level
10. tags

记录的消息单独与详细级别相关联。如前所述，级别为错误、警告、信息、调试、跟踪、开发。下表显示了这些级别相对于记录的信息量的详细程度是如何增加的。“开发级别”仅用于开发目的，在产品应用内部版本中不可用：

日志消息的详细级别

Java 日志框架支持三种类型的输出，包括直接使用-Xlog命令行语法的示例：

在下面的示例中，我们向stderr提供输出：

-Xlog:all=warning:stderr:none

下面的示例向stdout提供输出：

-Xlog:all=warning:stdout:none

以下示例将输出写入文本文件：

-Xlog:all=warning:file=logmessages.txt:none

新的日志框架由一组在 JVM 中标识的标记组成。如果需要，可以在源代码中更改这些标记。标签应该是自识别的，例如用于垃圾收集的gc。

当多个标记组合在一起时，它们形成一个标记集。当我们通过源代码添加自己的标记时，每个标记都应该与一个标记集相关联。这将有助于确保标签保持有序，并且易于人类阅读。

控制 Java 虚拟机（JVM）编译器似乎是一项不必要的任务，但对于许多开发人员来说，这是测试的一个重要方面。这是通过依赖于方法的编译器标志实现的。

在本节中，我们将从 JVM 编译模式开始，然后看看可以使用 Java 平台控制的编译器。

现代 Java 平台的变化包括对 JVM 编译器的细粒度控制。如下图所示，Java HotSpot JVM 有两种 JIT 编译模式 C1 和 C2：

Java HotSpot JVM 编译模式

C1 和 C2 编译模式使用不同的编译技术，如果在同一个代码基上使用，可以产生不同的机器代码集。

Java HotSpot VM 中的 C1 编译模式通常用于具有以下特征的应用：

• 快速启动
• 增强优化
• 客户端

第二种编译模式 C2 由具有下列特征的应用使用：

• 长运行时间
• 服务器端

分层编译允许我们同时使用 C1 和 C2 编译模式。从 Java8 开始，分层编译是默认的过程。如图所示，启动时使用 C1 模式有助于提供更大的优化。然后，一旦 App 充分预热，则采用 C2 模式：

分层编译

Java 承诺能够有限地控制 JVM 编译器并在运行时进行更改。这些额外的能力不会降低性能。这使得测试和测试优化更加逼真，因为我们可以运行小型编译器测试，而不必重新启动整个 JVM。

为了控制编译器操作，我们需要创建一个指令文件。这些文件包含由一组带有值的选项组成的编译器指令。指令文件基本上使用 JSON 的一个子集：

编译器指令结构

JavaScript 对象表示法（JSON）格式用于数据交换。指令文件与 JSON 有以下格式差异：

• int和doubles是唯一支持的数字格式
• 双正斜杠（//）可用于注释行
• 尾随逗号（,）可用于数组和对象中
• 不支持转义字符
• 选项名的格式为字符串，不必加引号

您可以在这个页面了解更多关于 JSON 的信息。

我们可以在命令行中使用以下语法添加指令文件：

-XX:CompilerDirectivesFile=<file>

以下是指令文件的 Shell 示例：

[ // Open square bracket marks the start of the directives file

{ // Open curly brace marks the start of a directive block
  // A directives block that applies specifically to the C1 mode
  c1: {
        // directives go here
      },

  // A directives block that applies specifically to the C2 mode
  c2: {
        // directives go here
      },

  // Here we can put a directives that do not apply to
  // a specific compiler mode
},

{ // can have multiple directive blocks

  c1: {
        // directives go here
      }

  c2: {
        // directives go here
      }
}
] // Close square bracket marks the start of the directives file

在现代 Java 平台中添加了七个新的诊断命令，以增强诊断 JDK 和 JVM 的能力。

print_codegenlist命令打印当前排队等待编译的方法。由于 C1 和 C2 编译模式位于不同的队列上，因此需要向特定队列发出此命令。

dump_codelist诊断命令将打印编译方法的下列信息：

• 完整签名
• 地址范围
• 状态：
• 活着
• 非参与
• 僵尸

此外，dump_codelist诊断命令允许将输出定向到stdout或指定的文件。输出可以是 XML 格式或标准文本。

print_codeblocks命令允许我们打印以下内容：

• 代码缓存大小
• 代码缓存列表
• 代码缓存中的块列表
• 代码块地址

datadump_request诊断命令向 Java 虚拟机工具接口（JVMTI）发送转储请求。它取代了 Java 虚拟机调试接口（JVMDI）和 Java 虚拟机评测接口（JVMPI）。

使用set_vmflag命令，我们可以在 JVM 或库中设置命令行标志或选项。

print_class_summary诊断命令打印所有加载类的列表及其继承结构。

print_utf8pool命令打印所有 UTF-8 字符串常量。

JVMTI hprof代理最近从 Java 平台上删除了。以下是与此更改相关的关键术语：

• 工具接口（TI）：这是一个本机编程接口，允许工具控制正在 Java 虚拟机内运行的应用的执行。该接口还允许状态查询。这个工具的完整术语是 Java 虚拟机工具接口，或 JVMTI。
• 堆性能测试（HPROF）：这是一个内部 JDK 工具，用于分析 JVM 对 cpu 和堆的使用。开发人员最常见的暴露是崩溃后生成的文件。生成的文件包含堆转储。

Java11JDK 不包含hprof代理。它被删除主要是因为有更好的替代品可用。以下是它们的相关功能表：

有趣的是，最初创建 HPROF 时，并不打算在生产中使用它。实际上，它只是为了测试 JVM 工具接口的代码。因此，随着现代 Java 平台的出现，HPROF 库（libhprof.so将不再是 JDK 的一部分。

Java 堆分析工具（JHAT）用于解析 Java 堆转储文件。此堆转储文件解析工具的语法如下：

jhat
    [-stack <bool>]
    [-refs <bool>]
    [-port <port>]
    [-baseline <file>]
    [-debug <int>]
    [-version]
    [-h|-help]
   <file>

下面简要介绍与 JHAT 命令相关的选项：

JHAT 从 JDK-6 开始就以实验的形式成为 Java 平台的一部分。它不受支持，被认为是过时的。从 Java9 开始，这个工具不再是 JDK 的一部分。

在本章中，您已经了解了 Java 平台中命令行标志的许多用法。一致努力确保所有带参数的 JVM 命令行标志都得到验证。这项工作的主要目标是：

• 避免 JVM 崩溃
• 提供错误消息来告诉你无效的标志参数

从下图中可以看到，没有尝试自动更正标志参数错误；相反，只是为了识别错误并防止 JVM 崩溃：

标志参数错误

这里提供了一个示例错误消息，指出标志参数超出范围。此错误将在 JVM 初始化期间执行的标志参数范围检查期间显示：

exampleFlag UnguardOnExecutionViolation = 4 is outside the allowed range [0 . . . 3]

以下是一些有关 Java 平台更改的细节：

• 展开当前的globals.hpp源文件，以确保完整的标志默认值和允许的范围被记录

• 定义一个框架以支持将来添加新的 JVM 命令行标志：

• 这将包括值范围和值集

• 这将确保有效性检查将应用于所有新添加的命令行标志

• 修改宏表：

• 为可选范围添加最小值/最大值

• 为以下项添加约束项：

  • 确保每次标记更改时都执行约束检查
  • 当 JVM 运行时，将继续检查所有可管理的标志

Java 编译器javac在 Java9 中进行了更新，以确保它可以用来编译 Java 程序，以便在用户选择的旧版本 Java 平台上运行。在下面的截图中可以看到，javac有几个选项，包括-source和-target。以下截图中显示的javac来自 Java8：

Java8 中的 Javac 选项

-source选项用于指定编译器接受的 Java 版本。-target选项通知您将生成哪个版本的类文件javac。默认情况下，javac生成最新 Java 版本和平台 API 版本的类文件。当编译的应用使用仅在最新平台版本中可用的 API 时，这可能会导致问题。这将导致应用无法在较旧的平台版本上运行，尽管使用了-source和-target选项。

为了解决上述问题，Java 中提供了一个新的命令行选项，这个选项是--release选项，当使用这个选项时，会自动配置javac来生成与特定平台版本相链接的类文件。下面的屏幕截图显示了当前 Java 平台的javac选项。如您所见，新的--release选项包括：

Java18.9 中的 Javac 选项

以下是新选项的语法：

javac --release <release> <source files>

在 Java10 中启用了基于 Java 的即时（JIT）编译器，可以作为 Linux/x64 平台的实验性 JIT 编译器。基于 Java 的 JIT 编译器被称为 Graal

做出这一更改的目的是希望通过实验可以证明将 JIT 编译器添加到 JDK 中的概念

在本章中，我们探讨了现代 Java 平台的一些变化，这些变化的共同主题是命令行标志。具体来说，我们讨论了统一 JVM 日志记录、编译器控制、新的诊断命令、HPROF 堆分析代理的删除、JHAT 的删除、命令行标志参数验证，以及针对旧平台版本进行编译的能力。

在下一章中，我们将重点介绍 Java 中提供的附加工具的最佳实践。其中包括 UTF-8、Unicode 7.0、Linux 等等。

1. Java9 中引入的 JVM 日志记录模式是什么？

2. 日志记录的五个类别是什么？

3. 什么是装饰？

4. 日志中的详细程度是多少？

5. 哪一个详细级别是最高的？

6. 哪种详细程度最低？

7. 如何更改日志标记？

8. 什么用于控制 JVM？

9. Java HotSpot JVM 的 JIT 编译模式是什么？

10. 哪种编译模式具有快速启动功能？

以下是您可以参考的信息列表：

• 《Java SE 9 整洁代码入门》【视频】在这个页面提供。