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为了使用新技术,我从 Java8 升到了 Java11

王子博主
2022-09-21
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09/21
本文最后更新于2022年09月21日,已超过607天没有更新。如果文章内容或图片资源失效,请留言反馈,我会及时处理,谢谢!

把一个项目从 Java 8 迁移到 Java 11,我该怎么办呢?

最简单的办法,当然是直接强行升级,遇到一个错就改一个错,别看它 low,但是对于一个小型且非核心的项目来说,已经足够了。

当然,对于比较重要的项目,且代码行数不少的情况,最标准的姿势就是对着官方文档,就是这份 Java 11 的迁移说明文档。

https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/migrate/index.html

里面详细说明了 Java 8 到 Java 11 可能出现的兼容性问题,并给出了修改措施或建议。

理论上来说,对着官方文档一个字一个字去读,并且把代码的每一行都肉眼扫描一遍,该修改的地方就做出修改,肯定是可以完美迁移的。

但人毕竟不是机器,自己写的代码可能就有上千甚至上万行,还得算上引入的第三方类库,这显然就不是人干的事情了。

所以,就有一款神奇的工具,可以帮我们自动扫描 JDK 升级过程中需要修改或注意的地方,并直接生成一个可视化的 HTML 报告,厉害了!

它是什么

这款工具的名字叫做 EMT4J,即 Eclipse Migration Toolkit for Java,直译过来就是 Eclipse 基金会旗下的,用来迁移的,工具集,为 Java 准备的。

官网地址为:

https://projects.eclipse.org/projects/adoptium.emt4j

官网介绍它的方式非常亲民,直接来了个以 Tom 为主人公的小故事,大概说的是 Tom 准备把项目从 8 迁移到 11,非常痛苦,用上了 EMT4J 后就爽得飞起。

我非常喜欢这种方式,大家感兴趣可以读一读,没有什么难的词汇。

不过官网和推文都包含很多宣传色彩,有很多杂乱信息,作为一枚呆萌的开发者,我还是更喜欢看简单粗暴的代码仓库:

https://github.com/adoptium/emt4j

仅仅一张截图,就包含了核心功能,下载地址,快速上手体验这三个开发者最关注的点。

它怎么用

点击下载地址下载好 EMT4J 后,查看它的目录结构,发现非常简单明了直观。

➜  Downloads tree emt4j-0.3
emt4j-0.3
├── bin
│   ├── analysis.bat
│   └── analysis.sh
└── lib
    ├── agent
    │   ├── emt4j-agent-jdk11-0.3.jar
    │   └── emt4j-agent-jdk8-0.3.jar
    ├── analysis
    │   ├── asm-9.2.jar
    │   ├── commons-io-2.4.jar
    │   ├── commons-lang3-3.8.jar
    │   ├── emt4j-analysis-0.3.jar
    │   ├── emt4j-common-0.3.jar
    │   ├── gson-2.9.0.jar
    │   ├── lombok-1.18.8.jar
    │   ├── mvel2-2.4.12.Final.jar
    │   ├── slf4j-api-1.7.30.jar
    │   └── velocity-engine-core-2.3.jar
    └── maven-plugin
        └── emt4j-maven-plugin-0.3.jar

如果只使用 javaagent 方式来分析项目,那么对于使用者来说只需要关注 agent 目录下的两个 jar 即可。

从 8 迁移到其他 JDK 就使用:emt4j-agent-jdk8-0.3.jar

从 11 迁移到其他 JDK 就使用:emt4j-agent-jdk11-0.3.jar

我们写一个简单的 Hello World 程序,并用 JDK8 编译。

public class Hello {
    public static void main( String[] args ) {
        System.out.println( "Hello World!" );
    }
}

然后对其进行 8 到 11 的迁移分析。

java -javaagent:emt4j-agent-jdk8-0.3.jar=to=11 Hello

对输出结果可视化为 HTML 格式。

sh analysis.sh -o report.html emt4j-XXX.dat

打开这个 HTML 文件,发现输出的结果正符合我们预期。

对嘛,一个 Hello World 程序自然不需要考虑迁移的兼容性问题~

拿一个复杂的项目举例

我们再尝试分析一个较为复杂的项目,依然进行刚刚那几步动作,这回输出的报告有点意思了。

我们就通过目录中的摘要,就可以看到这个项目从 8 迁移到 11 所需要考虑的全部问题了。比如从 JDK 9 java.version 的 schema 发生了变化,点进去。

在如何修复那里,给出了官方说明文档,我们继续点进去。

简单说就是 java.version 这个系统变量所输出的字符串格式发生了变化,你的程序要是依赖这个字符串做截取和判断啥的,就需要小心了。

比如报告中的问题上下文中,就给出了所有可能受之影响的方法,我们举个例子。

在大名鼎鼎的 log4j 中的 AbstractStringLayout 类中有个 isPreJava8 方法,用来判断是否是 Java 8 以前的版本。

// log4j-core:2.10.0
private static boolean isPreJava8() {
    String version = System.getProperty("java.version");
    String[] parts = version.split("\\.");
    try {
        int major = Integer.parseInt(parts[1]);
        return major < 8;
    } catch (Exception var3) {
        return true;
    }
}

如果使用 Java 11 来运行这个方法,会得到 true,也就是认为 11 是 8 之前的版本,这显然是不对的,简单 debug 一下就知道错在哪了。

当然,我使用的版本是 log4j-core:2.10.0,我相信大名鼎鼎的 log4j 项目一定在之后的版本修复了这个问题。

果然,在某一次 commit 上就专门修复了这个问题。

修复的方式也很 low,就是判断第一个点前面如果是 1,就按照新的方式做判断,即把点后面的数字作为主版本。

嗯,那看来,把这个项目从 8 升级到 11,最稳妥的方式是连这个使用老版本的 log4j 三方依赖也同时升级了。

什么原理

下面探索一下这个项目的原理,GitHub 官网中给出了一张架构图。

左边是 agent 方式分析运行中的项目,上面是分析静态的 Jar 和 Class 文件等,他们仅仅是解析符号时有所不同。

中间部分是,当符号解析完毕后,都需要读取规则 Rules,这些规则 Rules 就是判断是否会出现兼容性问题的逻辑,如果匹配到了,则记录下来。

右下方是,把刚刚记录下来的兼容性问题,用更友好的方式比如 HTML 的形式输出,给最终的用户看。

所以整个架构还是十分清晰的,重点是里面的细节是如何处理的,我这里只说关键的环节。

agent 方式分析可能不太直观,如果你想了解,可以从这个标准 javaagent 项目的 premain 方法开始看起。

我这里正好了解一下另一种直接静态扫描 class 文件或 jar 文件的检查方式,这个就很直观了。

首先我们故意写一个可以触发上面说的 java.version 格式兼容性问题的代码。

class Hello {
    public static void main(String[] var0) {
        System.out.println("hello");
        System.out.println(System.getProperty("java.version"));
    }
}

然后把它编译成 class 文件,放入一个 classFiles 文件夹中,作为我们的扫描文件夹。

然后执行 sh 命令,表示检查该文件夹中 8 迁移到 11 的风险项。

sh analysis.sh -f 8 -t 11 -o report.html classFiles

这个 sh 脚本其实就是执行 AnalysisMain 的主方法,并且将上面几个参数作为 args 传入进去。

// org/eclipse/emt4j/analysis/AnalysisMain.java
public class AnalysisMain { 
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, InterruptedException, URISyntaxException {
        ...
        ReportConfig config = doAnalysis(args, ...);
        doReport(config, ...);
    }
    ...
}

所以从这个入口开始看起就好了。

主方法的结构也很简单,doAnalysis 就是对这些 class 文件进行分析,得出结果。doReport 就是将分析结果可视化,比如生成 HTML 文件。

具体调用链我不一一展开,只看很关键的环节。首先 ClassAnalyzer 中的 processClass 方法使用了 ASM 将 class 文件解析为各种符号,保存在 ClassSymbol 对象里。

// org/eclipse/emt4j/analysis/analyzer/ClassAnalyzer.java
protected static void processClass(byte[] classFileContent ...) {
    ClassSymbol symbol = ClassInspectorInstance.getInstance().getSymbolInClass(classFileContent);
    ...
}

然后,由各种规则文件利用这些符号信息做判断,比如 WholeClassRule,表示需要整个 class 文件信息才能做判断的规则。

@RuleImpl(type = "whole-class")
public class WholeClassRule extends ExecutableRule {
    ...
    @Override
    protected CheckResult check(Dependency dependency) {
        Map<String, Object> mvelMap = new HashMap<>();
        mvelMap.put("typeSet", dependency.getClassSymbol().getTypeSet());
        mvelMap.put("methodSet", toMethodIdentifierSet(dependency.getClassSymbol().getCallMethodSet()));
        mvelMap.put("cpSet", dependency.getClassSymbol().getConstantPoolSet());
        Object result = MVEL.eval(mvel2Rule, mvelMap);
        if (result instanceof Boolean) {
            return ((Boolean) result) ? CheckResult.FAIL : CheckResult.PASS;
        } else {
            throw new JdkMigrationException("Mvel2 rule file" + mvel2RuleFile + " must return a boolean result!Now result type is : " + result.getClass());
        }
    }
}

这里将刚刚的符号信息取出来,放入 mvelMap 中,分别是 typeSet 类型集合、methodSet 方法集合、cpSet 常量池集合。

接下来使用 MVEL 这个第三方类库进行判断,这是一个可以使用表达式进行匹配判断的工具类,很方便,规则表达式就写在这个 mvel2Rule 里。

这个 mvel2Rule 有很多,其中检查 java.version 这个兼容性问题的表达式写在下面这个文件里。

// emt4j-common/src/main/resources/default/rule/8to11/data/mvel2-rule-getjavaversion.cfg
methodSet.contains('java.lang.System.getProperty') && 
(
  cpSet.contains('java.version') || 
  cpSet.contains('java.specification.version') || 
  cpSet.contains('java.runtime.version')
)

这个规则表达式很好理解,你不用了解它的写法也能看懂,就是当使用了

System.getProperty

方法,并且字符串常量池中有 java.version 或 java.specification.version 或 java.runtime.version
时,就视作有兼容性问题。

可以看出,这个判断非常粗糙,就是简单的字符串包含判断而已,由此可见,兼容性问题的判断,也逃脱不了这种方式,不要以为里面利用了什么智能分析方法。

当这个兼容性问题被记录下来后,最终输出 HTML 文件的时候,会通过 ResourceBundle 查看官方文档说明,将详细信息写入 HTML 文件中。

最终就看到了效果,就是这么简单。

再说两句

通过体验和了解这个项目,我们可以学到很多东西,麻雀虽小,五脏俱全。

首先它通过 agent 和 sh 两种方式提供给用户使用,但中间的分析判断逻辑都是共用的。

然后,这个项目使用了专门解析 class 文件的 ASM 工具,把符号信息提取出来方便后面使用。

又使用了 MVEL 作为规则判断的工具,使得规则判断只需要写好表达式即可。

最后输出为 HTML 时,为了查询对应兼容性问题对应的官方说明,使用了 ResourceBundle 查找官方文档说明,由此我们可以继续深入,了解下官方文档的查询规范,而且是从代码层面的,十分严谨。

好的工具就是利用了这么多知名的工具,使自己便利。那我们也可以利用这个项目,做些自己的事情。

比如你做的某款工具,甚至你定制的某款 JDK,需要检查业务代码中是否有兼容性问题,或者你就单纯想扫描下业务代码中是否有什么什么你关心的东西,那么你可以仅仅修改这个项目中的各种规则表达式,并且定制化自己的 HTML 报告格式即可出色完成这个功能。

其它的,如何扫描 class,如何解析 class 符号,如何调用规则进行判断,如何输出渲染 HTML,都不用再自己做了。

java8java11
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