Java未来还是霸主吗？Java 在当今企业中的未来到底是什么？

Java 及其生态系统对于许多现代企业的成功至关重要。它是一种多功能语言，对许多用例提供强大支持，并具有强大的新功能来应对棘手的情况。但您可能会问自己：Java 的未来是什么？

尽管自 1999 年以来 Java 一直是软件开发领域的关键角色，但有些人仍对其未来表示质疑。在 Java 上投入大量资金的公司感到担忧，因为他们不知道接下来会发生什么。替换 Java 及其相关组件的想法提出了巨大的挑战。

了解到当今的 Java 对现代数字企业具有诸多优势，您会感到欣慰。对于即将发布的 Java 21 来说尤其如此。然而，在最终确定您的技术战略之前，考虑当前情况是值得的。本文将消除疑虑，并展示 Java 如何满足现在和未来的企业业务需求。提前规划的组织将看到适应性强、高效和相关的技术的价值。

Java 的未来：当今企业对 Java 的误解

由于早期的性能问题和冗长的编码风格，Java 被认为是一种缓慢而过时的语言。不频繁的更新只会进一步加深人们的印象：Java 尚未准备好满足当今的要求。

然而，值得深入研究这些误解并了解 Java 如何发展成为一种完全现代的技术。

Java 性能克服误解的方法

Java 应用程序因启动时间较长且性能比编译语言更慢而受到批评。这是由于JVM的性质（作为 Java 字节码的解释器）通常会导致启动时间和性能滞后。

目前，有两项举措正在加快 Java 应用程序的启动时间：

1. GraalVM可加快启动速度、提升运行时性能并降低基于 JVM 的应用程序的内存使用量。因此，它提高了 Java 对于具有提前 (AOT) 编译的高性能计算的吸引力。
2. Leyden 项目旨在通过在 Java 平台中引入一种一致的静态图像方法来解决启动时间问题。这些静态图像启动速度更快，占用的内存更少，类似于编译为机器代码的语言。

此外，以下两个项目使用快照来缩短启动时间。快照允许 Java 程序记住它们上次停止的位置，从而使它们启动速度更快：

1. Project CraC等项目还建议为 JVM 添加检查点/恢复功能。程序无需从头开始，而是从之前停止的地方继续运行。
2. AWS Lambda 的Snap Start等云计算平台通过从应用程序的快照启动 Lambda 函数，缩短了云中 Java 应用程序的启动时间。

当今的 Java 如何支持高效并发

Java 的线程模型非常复杂，对于并发编程来说效率较低。与 Go 等语言提供的更简单、更高效的模型相比，这一点尤其明显。

Project Loom是对旧有需求的一种新回应，即更好地同时处理多项任务。它引入了虚拟线程（这些线程与线程类似，但更轻量），由 JVM 负责。这使得并发编程更容易、更有效。通过这种方法，系统可以管理同时发生的大量任务，甚至达到数百万个。

现代 Java 简化部署复杂性的方法

Java 的部署历来比支持静态链接的语言更复杂。静态链接是指将所有依赖项编译为一个可执行文件，以便于移植。

使用jlink 工具和GraalVM的原生镜像功能简化了 Java 的部署过程。这些功能允许创建一组最小的运行时镜像、独立可执行文件和所有必要的依赖项。

现代 Java 的高效垃圾收集

Java 的垃圾收集虽然是自动的，但从历史上看，它容易出现“停止世界”的暂停，这使得它不适合交互式系统（例如游戏开发），并且会给需要稳定、低延迟的系统带来问题。

Java 中引入了新的垃圾收集器，例如Shenandoah和ZGC，旨在通过与 Java 线程同时执行大部分垃圾收集工作来减少暂停。

Java 的内存效率提高

Java 应用程序通常会消耗更多内存，这是由于多种因素造成的，包括垃圾收集器本身需要内存来运行（这会增加整体内存消耗）以及 Java 对象的开销。

Lilliput和Valhalla等项目旨在减少 Java 对象的内存开销并引入值类型，从而使 Java 应用程序更加节省内存。

Java 如何轻松地与本机代码交互

Java 与本机代码交互的过程不像某些语言那样简单，这在从 Java 调用本机代码或处理本机数据时会产生潜在的困难。

Project Panama旨在改善 Java 与本机代码的协作方式，使得在 Java 中调用外部函数和处理本机数据变得更容易、更安全。

尽管过去人们对此有不同看法，但现代 Java 已经克服了其局限性，并发展成为一种可扩展且高效的语言，可以满足当前的开发需求。Java 现在是企业的一种强大且面向未来的选择。

让我们探索一下使用 Java 作为主要语言的优势。

Java 的未来：使用 Java 作为主要语言

从其稳健性和可扩展性到其成熟的生态系统和长期支持，Java 被证明是一个可靠的选择。但是 Java 的最新功能是什么？它们支持哪些类型的现代解决方案？

借助 Java 的新功能，许多您可能认为具有挑战性的项目现在变得更容易交付。一些值得注意的例子包括：

实时数据处理应用程序

Java 是处理实时数据处理应用程序的绝佳选择，因为 Shenandoah 和 ZGC 提供了增强的垃圾收集功能，而 Project Loom 提供了更好的并发支持。过去，由于垃圾收集器的“stop-the-world”暂停，Java 被认为不适合管理实时系统 (RTS) 和高频交易 (HFT)。在执行内存清理时，这些中断会暂停所有应用程序线程，这可能会导致时间关键型应用程序出现不可接受的延迟。

实时数据处理示例

Java 的发展使实时数据处理变得非常出色。这种转变为各个领域的计算密集型解决方案提供了支持，例如：

1. 高频交易平台：这些程序必须实时处理大量数据，即使是几毫秒的延迟也会影响利润。
2. 实时分析：实时分析系统在各个领域有多种用途，例如实时检测异常事件、持续跟踪数据以及根据数据做出明智的决策。例如，识别金融交易中的欺诈行为或在健康相关系统中跟踪健康指标。
3. 电信网络：电信公司利用 Java 改进的性能和并发功能来实时观察和调节数据流量。

轻量级微服务和无服务器功能

通常，与 Go 或 Python 等语言相比，Java 的启动时间较长且内存占用较大，因此不太适合微服务或无服务器任务。通过在 Checkpoint 引入协调恢复 (Project CRaC)、GraalVM 的原生镜像和通过 Project Loom 实现的虚拟线程，Java 现在可以通过提供轻量、快速启动的服务来参与这一领域的竞争。

轻量级微服务和无服务器示例

1. 电子商务平台的微服务：微服务能够自主执行不同的任务，例如库存管理、付款处理和用户身份验证。快速的启动时间和减少的内存使用量使这些服务能够根据需求有效地扩展。
2. 无服务器：无服务器架构中的功能响应特定事件，例如由用户上传触发的图像大小调整。

高性能科学计算

由于 JVM 的开销和缺乏值类型，Java 并不总是需要高效 CPU 和内存使用的高性能科学计算任务的最佳解决方案。

在 Project Valhalla 中添加值类型、通用专业化以及在 Vector API 中支持单指令多数据 (SIMD) 操作可以提高复杂计算任务的效率和性能。这使 Java 能够很好地为此类任务提供解决方案。

高性能科学计算示例

1. 机器学习： Valhalla 项目可以通过优化 CPU 和内存使用率来提高机器学习模型的效率。这有利于处理大量数据和复杂的计算。
2. 科学项目：对于气候研究和处理基因组数据，需要功能强大的计算机和高效的内存管理。这有助于准确地建模和检测模式。
3. 高分辨率成像：医学或卫星成像需要快速的存储和处理能力来处理和分析高分辨率图像。

本机和互操作性密集型应用程序

如果应用程序需要与本机库紧密协作，则通常会使用 C++ 或 Rust 等语言。Project Panama 旨在通过增强与本机代码交互的安全性、简单性和效率，使 Java 成为此类情况的可行选择。

本机和互操作性密集型应用程序的示例

1. 机器学习库： Java 可能是创建或使用机器学习库的更好选择。这些库通常用 C++ 等语言编写，但 Java 提供了更好的互操作性。
2. 多媒体处理库：依赖于与用于编码或解码音频和视频的本机多媒体库进行通信的应用程序将从 Project Panama 的进步中受益匪浅。
3. 游戏开发：游戏开发人员可以通过增强的本机代码接口更有效地使用 Java 来创建有效利用本机图形或物理库的游戏。
4. 数据库系统：使用 Panama 更新的 Java 原生接口，可以更轻松地提高数据库系统的效率、安全性和性能。此 API 支持使用 SIMD 和 Project Valhalla 的内存增强功能进行快速数据处理，这些功能可与 Java 无缝运行。
5. 搜索索引：使用 Panama 和 SIMD 操作可提高使用本机搜索索引库的应用程序的性能。这可提高索引和数据检索的效率。

物联网和边缘计算

Java 现在是面临资源限制的物联网和边缘计算应用程序的实用选择。这是因为 jlink 和 GraalVM 增强了创建最小运行时映像的能力。同时，GraalVM、Valhalla 和 Lilliput 改进了启动时间和内存使用率。

物联网和边缘计算示例

Java 现在可以有效地处理资源限制。这包括物联网和边缘计算应用程序，例如：

1. 智能家居设备：物联网设备，包括智能恒温器、智能灯和安全系统，可以受益于 Java 先进的内存和资源管理功能，从而实现更高效的设备。
2. 自动驾驶汽车的边缘计算：自动驾驶汽车需要边缘计算来高效地在本地处理数据。Java 的改进使其成为此类用途的合适选择。
3. 工业物联网 (IoT)：连接到物联网 (IoT) 的工厂机械和系统（例如预测性维护系统）可以从 Java 改进的内存和资源管理中受益。

尽管 Java 的基础是其编程语言，但让我们花点时间来看看 Java 广泛的开发生态系统。

选择 Java 生态系统的已证实优势

依赖 Java 软件解决方案的企业从 Java 生态系统的功能中受益匪浅，这使得 Java 的价值无限提升。

Java 生态系统提供：

1. 广泛的库和框架：生态系统提供各种预构建的库和框架，可加快开发速度并保证始终如一的质量。这加快了开发过程并最大限度地减少了重新发明轮子的需要。
3. 可扩展性和兼容性： Java 的生态系统鼓励可扩展性，使公司能够随着需求的增长而扩展其应用程序。此外，Java 的“一次编写，随处运行”功能的兼容性确保使用此生态系统开发的应用程序可以轻松部署在多个平台上，而无需进行大量修改。
4. 强大的工具：该生态系统提供了广泛的强大的开发工具、构建系统和 IDE，可提高生产力、促进高效协作并支持先进的软件开发程序。
5. 支持性社区： Java 充满活力的开发者社区提供了丰富的知识、论坛、教程和开源资源。该网络为企业提供支持，帮助他们克服挑战并随时了解最新发展。
5. 持久且持续：久经考验的 Java 生态系统已非常完善，并不断发展以满足现代需求。这让企业相信他们的投资将长期保持相关性和灵活性。
6. 安全性和稳定性： Java 社区通过定期更新和修补来优先考虑安全性，这对于维护应用程序完整性和保护敏感数据至关重要。维护应用程序完整性和确保敏感数据安全在很大程度上取决于定期的安全更新和修补。

Java 生态系统允许组织创建面向未来、具有竞争力的解决方案，同时从活跃的开发者社区中获得优势并跟上最新的创新。

长期来看 Java

如今，Java 及其生态系统使得采用新方法实现企业软件解决方案变得更加容易，例如：

1. 云原生开发 利用 Java对云原生实践的支持，开发人员可以构建针对云环境优化的可扩展且高效的应用程序。
2. 微服务架构 Java 有助于创建模块化和松散耦合的服务，从而提高维护和可扩展性。
3. 无服务器计算借助 Java，开发人员可以采用无服务器架构并专注于代码而无需管理底层基础设施，从而节省成本并提高灵活性。
4. 反应式编程 Java 对反应式范式的支持使开发人员能够构建响应式和弹性的系统，以有效地处理异步事件。
5. 机器学习和人工智能集成 Java 的广泛生态系统包括机器学习和人工智能的库和框架，支持将这些技术无缝集成到企业解决方案中。
6. 物联网 (IoT) 开发 Java 的平台独立性和轻量级框架使其成为开发高效连接和管理智能设备的物联网应用程序的理想选择。
7. 持续集成和部署 (CI/CD) Java 的构建自动化工具（例如 Maven 和 Gradle）可实现顺畅的 CI/CD 工作流程，简化开发和部署流程。
8. 模块化 Java 的模块化系统（Jigsaw）简化了软件开发，能够更好地组织代码，并且更容易维护大型项目。
9. 增强的安全性 Java 的持续安全更新和强大的生态系统可帮助开发人员构建安全且合规的企业解决方案。

通过促进这些方法，Java 支持软件工程团队提供创新且面向未来的业务解决方案。

主要云提供商投资 Java

此外，主要的公共云提供商都在投资 Java 技术。这些提供商包括科技行业的巨头，例如：

1. 微软：他们在 Java 方面投入了巨资，在 Azure 中提供广泛的支持，并推出了自己的Java 开发工具包变体。他们还赞助各种社区活动，包括Adoptium、Microprofile或Jakarta EE等项目。
2. 亚马逊：亚马逊有自己的 JDK 版本，称为 Amazon Corretto。他们还在开发专为 Java 开发人员设计的AWS 功能。
3. 1. Google：Google 也不甘落后。除了在 Google Cloud Platform 中为 Java 提供全面支持外，他们还加入了 Adoptium 工作组，为 JDK 的开发做出贡献。

云提供商在其公共云服务中支持 Java 表明它是一项安全的长期投资。

为了澄清任何剩余的困惑，让我们解决一些与 Java 相关性有关的关键问题。