JDK 17 升级到 JDK 21 的变更汇总

JDK 17 到 JDK 21 跨越了 JDK 18、19、20 三个非 LTS 版本。本文汇总这四个版本引入的重要变更，重点关注 breaking change 和需要主动迁移的部分。

JDK 18（2022 年 3 月）

Breaking Change

UTF-8 成为默认字符集（JEP 400）

这是 17 → 21 迁移中最常见的隐性 breaking change。JDK 18 起，Charset.defaultCharset() 固定返回 UTF-8，不再跟随操作系统区域设置。

受影响的场景：

• new String(bytes) — 未指定编码，依赖平台默认值
• new FileReader(file) — 未指定编码
• System.out.println() 输出非 ASCII 字符
• 读写文件时未显式指定编码

修复方式：所有涉及字节/字符转换的地方显式指定 StandardCharsets.UTF_8。

// 修复前（行为依赖平台）
String s = new String(bytes);
new FileReader(file);

// 修复后（行为确定）
String s = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);
new FileReader(file, StandardCharsets.UTF_8);

新特性

• JEP 408: 简单 Web 服务器 — jwebserver 命令，用于本地静态文件服务，开发调试用
• JEP 413: Java API 文档中的代码片段（@snippet 标签）
• JEP 416: 使用方法句柄重新实现反射核心（内部实现变更，API 不变）
• JEP 417: 向量 API（第三次孵化）
• JEP 418: 互联网地址解析 SPI — 可插拔的地址解析器，InetAddress 行为可自定义
• JEP 419: 外部函数与内存 API（第二次孵化）
• JEP 420: switch 模式匹配（第二次预览）
• JEP 421: 废弃 Finalization — finalize() 正式废弃，标记 forRemoval

JDK 19（2022 年 9 月）

重要预览/孵化特性

• JEP 425: 虚拟线程（第一次预览） — Project Loom 的核心成果，轻量级线程
• JEP 428: 结构化并发（孵化） — 将多个并发任务作为一个工作单元管理
• JEP 405: Record 模式（第一次预览） — 在 instanceof 和 switch 中解构 record
• JEP 427: switch 模式匹配（第三次预览）
• JEP 424: 外部函数与内存 API（预览） — 从孵化升为预览
• JEP 426: 向量 API（第四次孵化）

移除/废弃

• Thread.stop(boolean) 已移除（Thread.stop() 无参版本在后续版本移除）

JDK 20（2023 年 3 月）

重要预览/孵化特性

• JEP 436: 虚拟线程（第二次预览）
• JEP 437: 结构化并发（第二次孵化）
• JEP 432: Record 模式（第二次预览）
• JEP 433: switch 模式匹配（第四次预览）
• JEP 434: 外部函数与内存 API（第二次预览）
• JEP 438: 向量 API（第五次孵化）
• JEP 429: 作用域值（孵化） — 替代 ThreadLocal 的不可变线程绑定值

JDK 21（2023 年 9 月，LTS）

Breaking Change

Thread.stop() 等方法实际抛出异常

Thread.stop()、Thread.suspend()、Thread.resume() 在 JDK 21 调用时抛出 UnsupportedOperationException，不再有任何实际效果。

SecurityManager 不可用

JDK 17 废弃，JDK 21 调用 System.setSecurityManager() 会抛出 UnsupportedOperationException。

正式特性（从预览/孵化毕业）

JEP 441: switch 模式匹配（正式版）

// 对任意类型进行模式匹配
Object obj = ...;
String result = switch (obj) {
    case Integer i -> "整数: " + i;
    case String s  -> "字符串: " + s;
    case null      -> "null";
    default        -> "其他";
};

JEP 440: Record 模式（正式版）

// 解构 record
if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
    System.out.println(x + ", " + y);
}

// 嵌套解构
if (shape instanceof Rectangle(Point(int x, int y), int w, int h)) {
    // ...
}

JEP 444: 虚拟线程（正式版）

Project Loom 的核心特性正式毕业。虚拟线程是轻量级线程，由 JVM 调度而非操作系统，适合高并发 I/O 密集型场景。

// 创建虚拟线程
Thread vt = Thread.ofVirtual().start(() -> {
    System.out.println("虚拟线程运行中");
});

// 使用虚拟线程的 ExecutorService
try (ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    executor.submit(() -> doWork());
}

虚拟线程注意事项：

• ThreadLocal 仍可用，但在虚拟线程上大量使用会有内存压力，建议改用 Scoped Values
• 同步代码块（synchronized）会 pin 住载体线程，高并发时影响性能，建议改用 ReentrantLock
• 虚拟线程不建议用线程池，每个任务直接创建新虚拟线程即可

JEP 445: 无名类和实例主方法（预览）

简化 Hello World，降低初学门槛（JDK 21 为预览版）：

// 无需 class 声明，无需 public static void main
void main() {
    System.out.println("Hello, World!");
}

JEP 431: Sequenced Collections

新增三个接口，为有序集合提供统一的首尾操作 API：

• SequencedCollection — getFirst()、getLast()、addFirst()、addLast()、reversed()
• SequencedSet
• SequencedMap — firstEntry()、lastEntry()、reversed()

List<String> list = new ArrayList<>(List.of("a", "b", "c"));
list.getFirst(); // "a"
list.getLast();  // "c"
list.reversed(); // ["c", "b", "a"]

JEP 430: 字符串模板（预览）

String name = "World";
String msg = STR."Hello, \{name}!";  // "Hello, World!"

JEP 442: 外部函数与内存 API（第三次预览）

JEP 446: 作用域值（预览）

替代 ThreadLocal 的方案，不可变、生命周期明确、对虚拟线程友好：

static final ScopedValue<String> USER = ScopedValue.newInstance();

ScopedValue.where(USER, "alice").run(() -> {
    System.out.println(USER.get()); // "alice"
});

JEP 453: 结构化并发（预览）

try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
    Future<String> user  = scope.fork(() -> fetchUser());
    Future<Integer> order = scope.fork(() -> fetchOrder());
    scope.join().throwIfFailed();
    return new Response(user.resultNow(), order.resultNow());
}

LTS 版本支持周期

变更汇总对照表

参考

• JDK 18 Release Notes
• JDK 19 Release Notes
• JDK 20 Release Notes
• JDK 21 Release Notes
• Migrating from JDK 17 to JDK 21