Jakarta EE（原Java EE）的新特性与发展趋势：云原生时代的Java企业级应用

Jakarta EE：云原生时代的Java企业级应用

各位朋友，大家好！今天我们来聊聊Jakarta EE，这个在企业级应用开发领域举足轻重的技术平台。它历经Java EE到Jakarta EE的演变，现在正积极拥抱云原生时代。本次讲座，我将和大家一起探讨Jakarta EE的新特性、发展趋势，以及如何利用它构建现代化的Java企业级应用。

一、Jakarta EE 的演变与关键特性

Java EE，作为Java企业级应用的标准平台，长期以来一直被广泛使用。然而，随着Oracle将Java EE移交给Eclipse基金会，它更名为Jakarta EE。这次转变不仅仅是名称的变更，更带来了开源治理模式的改变，加速了创新和演进。

1.1 命名空间的变化：javax -> jakarta

最显著的变化是命名空间的迁移。原Java EE中的所有API包名都以javax开头，而Jakarta EE将其更改为jakarta。这意味着你需要更新你的代码以适应新的命名空间。

例如，以前的Servlet API：

import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

现在需要修改为：

import jakarta.servlet.http.HttpServlet;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;

这个变化可能看起来很简单，但对于大型项目来说，这是一个需要仔细规划和执行的迁移工作。

1.2 核心组件与API

Jakarta EE 仍然保留了 Java EE 的核心组件和 API，包括：

• Servlets: 用于处理HTTP请求和响应。
• JSP (Jakarta Server Pages): 用于创建动态网页。
• JSF (Jakarta Server Faces): 用于构建用户界面。
• EJB (Enterprise JavaBeans): 用于构建企业级组件。
• JPA (Jakarta Persistence API): 用于对象关系映射（ORM）。
• CDI (Contexts and Dependency Injection): 用于依赖注入和生命周期管理。
• JMS (Jakarta Messaging): 用于异步消息传递。
• JTA (Jakarta Transactions): 用于事务管理。
• WebSocket: 用于双向通信。
• JSON-P (Jakarta JSON Processing): 用于处理JSON数据。
• JSON-B (Jakarta JSON Binding): 用于JSON和Java对象之间的绑定。
• RESTful Web Services (JAX-RS): 用于构建RESTful API。

1.3 Jakarta EE 的版本迭代

Jakarta EE 经历了多个版本迭代，每个版本都带来了新的特性和改进。

版本	主要特性
Jakarta EE 8	是从Java EE 8过渡到Jakarta EE的第一个版本。主要任务是完成命名空间的迁移，并确保与现有的Java EE应用兼容。
Jakarta EE 9	Jakarta EE 9 标志着命名空间迁移的完成。所有API都已经迁移到jakarta命名空间。这是一个重要的里程碑，为后续的创新奠定了基础。
Jakarta EE 9.1	Jakarta EE 9.1 是一个轻量级的版本，旨在与Java SE 11兼容。它主要关注于简化开发过程，并提高性能。
Jakarta EE 10	Jakarta EE 10 引入了许多新的特性，包括： 对云原生特性的增强，例如支持MicroProfile。 对JSON-B的改进，使其更加易于使用。 对Servlet API的增强，例如支持HTTP/3。 对CDI的改进，例如支持异步事件。* 虚拟线程的支持。
Jakarta EE 11	Jakarta EE 11 正在开发中，预计将带来更多的云原生特性和性能优化。

二、云原生时代的 Jakarta EE

云原生是一种构建和运行应用程序的方法，它充分利用了云计算的优势。Jakarta EE 正在积极拥抱云原生，通过提供对容器化、微服务、弹性伸缩和DevOps的支持，使企业能够构建更具弹性和可扩展性的应用程序。

2.1 容器化与 Jakarta EE

容器化技术，如Docker，已经成为云原生应用的标准部署方式。Jakarta EE 应用可以很容易地容器化，并部署到 Kubernetes 等容器编排平台上。

以下是一个简单的 Dockerfile 示例，用于构建一个 Jakarta EE 应用的镜像：

FROM eclipse-temurin:17-jre-alpine

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制 WAR 文件到容器
COPY target/my-app.war /app/my-app.war

# 暴露端口
EXPOSE 8080

# 启动应用服务器 (例如：Tomcat, WildFly)
CMD ["/opt/java/openjdk/bin/java", "-jar", "/app/my-app.war"]

这个 Dockerfile 首先基于一个 JRE 镜像，然后将 WAR 文件复制到容器中，暴露端口，并启动应用服务器。

2.2 微服务与 Jakarta EE

微服务架构将一个大型应用程序分解为一组小型、自治的服务。Jakarta EE 可以用于构建微服务，每个服务都可以独立部署、扩展和更新。

例如，你可以使用 JAX-RS 构建 RESTful API，并使用 CDI 进行依赖注入和生命周期管理。

import jakarta.ws.rs.*;
import jakarta.ws.rs.core.MediaType;
import jakarta.inject.Inject;

@Path("/hello")
public class HelloResource {

    @Inject
    private HelloService helloService;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String hello() {
        return helloService.sayHello();
    }
}

import jakarta.enterprise.context.ApplicationScoped;

@ApplicationScoped
public class HelloService {

    public String sayHello() {
        return "Hello, Jakarta EE!";
    }
}

在这个例子中，HelloResource 是一个 RESTful 资源，它使用 HelloService 来生成问候语。@Inject 注解用于将 HelloService 注入到 HelloResource 中。

2.3 Jakarta EE 与 MicroProfile

MicroProfile 是一个针对微服务的开源规范集合，它构建于 Jakarta EE 之上，并提供了额外的特性，如：

• Config: 用于管理配置信息。
• Fault Tolerance: 用于处理故障。
• Health Checks: 用于监控服务的健康状况。
• Metrics: 用于收集服务的指标。
• OpenAPI: 用于生成 API 文档。
• REST Client: 用于调用其他 RESTful 服务。
• JWT Authentication: 用于进行身份验证。

Jakarta EE 和 MicroProfile 可以一起使用，以构建更健壮、可维护和可扩展的微服务。

例如，你可以使用 MicroProfile Config 来管理配置信息：

import org.eclipse.microprofile.config.inject.ConfigProperty;
import jakarta.inject.Inject;
import jakarta.ws.rs.GET;
import jakarta.ws.rs.Path;
import jakarta.ws.rs.Produces;
import jakarta.ws.rs.core.MediaType;

@Path("/config")
public class ConfigResource {

    @Inject
    @ConfigProperty(name = "my.message", defaultValue = "Default Message")
    private String message;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String getConfig() {
        return "Message: " + message;
    }
}

在这个例子中，@ConfigProperty 注解用于将配置属性 my.message 注入到 message 字段中。如果配置属性不存在，则使用默认值 "Default Message"。

2.4 弹性伸缩与 Jakarta EE

在云原生环境中，应用程序需要能够根据负载自动伸缩。Jakarta EE 应用可以通过部署到 Kubernetes 等容器编排平台来实现弹性伸缩。

Kubernetes 可以根据 CPU 使用率、内存使用率或其他指标自动增加或减少服务的实例数量。

2.5 DevOps 与 Jakarta EE

DevOps 是一种软件开发方法，它强调开发、运维和质量保证团队之间的协作。Jakarta EE 可以通过提供对自动化构建、测试和部署的支持，来促进 DevOps 的实践。

例如，你可以使用 Maven 或 Gradle 等构建工具来自动化构建过程，并使用 Jenkins 或 GitLab CI 等持续集成工具来自动化测试和部署过程。

三、Jakarta EE 的发展趋势

Jakarta EE 正在朝着以下几个方向发展：

• 更强的云原生支持： 进一步增强对容器化、微服务和 Kubernetes 的支持。
• 更轻量级的运行时： 提供更小、更快的运行时，以适应云原生环境。
• 更模块化的架构： 将 Jakarta EE 分解为更小的模块，以便更容易地选择和组合所需的特性。
• 更强的反应式编程支持： 提供对反应式编程的支持，以构建更具弹性和可伸缩性的应用程序。
• 更强大的安全性： 增强安全性，以保护应用程序免受攻击。

3.1 Jakarta EE 的未来展望

Jakarta EE 的未来充满希望。随着云原生技术的不断发展，Jakarta EE 将继续演进，并成为构建现代企业级应用的首选平台。

四、Jakarta EE 代码示例

下面我给出一些更完整的代码示例，涵盖了Servlet，JPA和CDI的使用，展示Jakarta EE在实际开发中的应用。

4.1 Servlet 示例

package com.example;

import jakarta.servlet.ServletException;
import jakarta.servlet.annotation.WebServlet;
import jakarta.servlet.http.HttpServlet;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/helloServlet")
public class HelloServlet extends HttpServlet {

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.println("<html><body>");
        out.println("<h1>Hello, Servlet!</h1>");
        out.println("</body></html>");
    }
}

这个简单的 Servlet 示例演示了如何处理 HTTP GET 请求，并生成 HTML 响应。@WebServlet 注解用于将 Servlet 映射到 /helloServlet URL。

4.2 JPA 示例

首先，定义一个实体类：

package com.example.entity;

import jakarta.persistence.*;

@Entity
@Table(name = "users")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @Column(name = "username")
    private String username;

    @Column(name = "email")
    private String email;

    // Getters and setters
    public Long getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Long id) {
        this.id = id;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }
}

然后，创建一个 JPA EntityManager 来操作数据库：

package com.example.service;

import com.example.entity.User;
import jakarta.persistence.EntityManager;
import jakarta.persistence.EntityManagerFactory;
import jakarta.persistence.Persistence;
import java.util.List;

public class UserService {

    private final EntityManagerFactory emf = Persistence.createEntityManagerFactory("my-persistence-unit"); //replace with your persistence unit name
    private final EntityManager em = emf.createEntityManager();

    public User createUser(String username, String email) {
        User user = new User();
        user.setUsername(username);
        user.setEmail(email);

        em.getTransaction().begin();
        em.persist(user);
        em.getTransaction().commit();

        return user;
    }

    public User findUserById(Long id) {
        return em.find(User.class, id);
    }

    public List<User> getAllUsers() {
        return em.createQuery("SELECT u FROM User u", User.class).getResultList();
    }
}

在这个例子中，UserService 使用 EntityManager 来创建、查找和检索用户。Persistence.createEntityManagerFactory("my-persistence-unit") 用于创建一个 EntityManagerFactory，你需要将 "my-persistence-unit" 替换为你的持久化单元的名称。

4.3 CDI 示例 (结合JPA)

package com.example.cdi;

import com.example.entity.User;
import com.example.service.UserService;
import jakarta.enterprise.context.RequestScoped;
import jakarta.inject.Inject;
import jakarta.inject.Named;

import java.io.Serializable;
import java.util.List;

@Named
@RequestScoped
public class UserBean implements Serializable {

    @Inject
    private UserService userService;

    private String username;
    private String email;
    private List<User> userList;

    public void createUser() {
        userService.createUser(username, email);
        loadUsers(); // Refresh the user list after creating a user
        username = ""; // Clear the input fields
        email = "";
    }

    public void loadUsers() {
        userList = userService.getAllUsers();
    }

    //Getters and Setters
    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }

    public List<User> getUserList() {
        if (userList == null) {
            loadUsers(); // Load users only when the list is accessed for the first time
        }
        return userList;
    }

    public void setUserList(List<User> userList) {
        this.userList = userList;
    }
}

在这个例子中，UserBean 是一个 CDI bean，它使用 UserService 来创建和检索用户。@Inject 注解用于将 UserService 注入到 UserBean 中。@Named 使该bean可以被JSF页面通过EL表达式访问。@RequestScoped 注解表示该bean的生命周期与一个HTTP请求相关联。可以在JSF页面上使用该bean来显示用户列表，并创建新的用户。

五、构建现代化Jakarta EE应用的实践建议

• 拥抱云原生： 将你的 Jakarta EE 应用容器化，并部署到 Kubernetes 等容器编排平台上。
• 采用微服务架构： 将大型应用程序分解为一组小型、自治的服务。
• 使用 MicroProfile： 利用 MicroProfile 提供的额外特性，构建更健壮、可维护和可扩展的微服务。
• 自动化一切： 使用自动化构建、测试和部署工具，促进 DevOps 的实践。
• 持续学习： 关注 Jakarta EE 的最新发展，并不断学习新的技术和方法。

Jakarta EE在云原生时代展现了其强大的生命力。 通过合理运用各项新特性，结合云原生理念，可以构建出高效、可扩展且易于维护的企业级应用。