Java-Speaker aus Leidenschaft

Mit Java 25 hält eine tiefgreifende Änderung im Speicherlayout von Objekten Einzug: Compact Object Headers. In diesem Vortrag erfährst du – unterstützt durch zahlreiche Grafiken, die komplexe Zusammenhänge anschaulich machen – was sich dahinter verbirgt.

Wir nutzen Compact Object Headers als Einstieg, um die Welt der Object Headers, Object Pointers und Class Pointers zu erkunden: Was genau sind OOPs (Ordinary Object Pointers), und wie funktionieren Compressed OOPs auf 64-Bit-Systemen? Wie sind klassische 128-Bit-Object-Header aufgebaut – und wie lassen sie sich auf 96 oder sogar 64 Bit komprimieren?

Du erfährst, was das Mark Word ist, wie es aufgebaut ist, welche Rolle es beim Locking spielt – und was das mit dem Pinning von Virtual Threads zu tun hat. Wir werfen einen Blick auf die Entwicklung vom Legacy Locking zum Lightweight Locking – und wie genau diese Evolution die Verkleinerung des Headers durch Project Lilliput erst möglich gemacht hat.

Und nicht zuletzt erfährst du, warum kleinere Objekte nicht nur Speicher sparen, sondern auch die Performance deiner Anwendungen spürbar verbessern können.

Der Vortrag richtet sich an Entwickler:innen, die nicht nur mit Java entwickeln, sondern auch die JVM-Mechanismen unter der Haube verstehen wollen.

Die Java-Stream-API wurde mit Java 8 im März 2014 veröffentlicht und hat uns ein unverzichtbares Werkzeug an die Hand gegeben, um Daten zu verarbeiten.

Doch der begrenzte Satz an intermediären Operationen – filter, map, flatMap, mapMulti, distinct, sorted, peak, limit, skip, takeWhile und dropWhile – führt dazu, dass komplexere Datentransformationen durch die Stream-API nicht ausgedrückt werden können.

Es fehlen z. B. Operationen wie window und fold und zahlreiche mehr, wenn man sich die Feature-Requests der Community ansieht.

Anstatt nun all diese Operationen ins Stream-Interface zu integrieren, entwickelte das JDK-Team eine neue API, die zum einen im JDK selbst genutzt wird, um heiß begehrte intermediäre Operationen bereitzustellen, und mit der zum anderen Entwickler:innen ihre eigenen Operationen implementieren können.

Diese neue API heißt „Stream Gatherers“ und wurde in Java 22 im März 2024, also genau zehn Jahre nach der Einführung der Stream-API, zum ersten mal als Preview-Feature (JEP 461) veröffentlicht. In Java 23 wurde die neue API ohne Änderungen in eine zweite Preview-Runde geschickt (JEP 473).

In diesem Talk erfahrt ihr in Theorie und Praxis (inklusive Live-Coding), was Stream Gatherers sind und wie sie funktionieren, welche Gatherer im JDK bereits verfügbar sind und wie ihr sie effektiv einsetzt, wie ihr selbst eigene Gatherer implementieren könnt und wo die Grenzen der neuen API liegen.

Wir alle kennen diese Situation: Je älter und größer eine Anwendung wird, desto aufwendiger und teurer wird es, sie zu erweitern und zu warten. Die verbreitete Schichtenarchitektur ist als Lösungsansatz unzureichend: Direkte und indirekte Abhängigkeiten aller Schichten zur Datenbank und anderen Infrastrukturkomponenten führen oft zu einer Aufweichung der Schichtengrenzen und einer Verflechtung von technischem und fachlichem Code.

Hexagonale Architektur rückt die Geschäftslogik ins Zentrum, und technische Details werden als Adapter hinter Schnittstellen (Ports) isoliert. Fachlicher und technischer Code kann so unabhängig voneinander entwickelt und getestet werden.

Ausgehend von den Zielen einer Softwarearchitektur und einem kritischen Blick auf die Schichtenarchitektur, schauen wir uns die hexagonale Architektur im Detail an. Ihr erfahrt, wie die Dependency Rule sicherstellt, dass es keine Abhängigkeiten von fachlichem zu technischem Code gibt und wie der Anwendungskern trotzdem auf die Infrastruktur zugreifen kann. Erfüllt die hexagonale Architektur die Ziele einer Softwarearchitektur? Welche Herausforderungen bringt sie mit sich? Wie unterscheidet sie sich von Onion und Clean Architecture, und welche Synergien ergeben sich im Zusammenspiel mit Microservices und Domain-Driven Design?

Mit neuem Wissen gerüstet, könnt ihr die Qualität und Lebensdauer eurer Softwareprojekte steigern und in Zukunft schneller auf neue Anforderungen reagieren.

Threads, seit jeher fester Bestandteil von Java, haben ihre Grenzen: Mehr als ein paar Tausend kann man nicht starten, ohne die Systemstabilität zu gefährden. Für hoch skalierbare Anwendungen mussten wir bisher auf asynchrone Programmierung zurückgreifen. Doch asynchroner Code ist schwer zu schreiben, zu lesen und zu debuggen.

Jahrelang wurde im Rahmen von Project Loom an einer zukunftsweisenden Lösung gearbeitet: Mit fast 100.000 geänderten Codezeilen erschien in Java 21 endlich die finale Version von virtuellen Threads.

Diese benötigen um Größenordnungen weniger Ressourcen als herkömmliche Threads, insbesondere bei blockierenden Operationen. Anstelle von Tausenden stehen uns nun Millionen von Threads zur Verfügung. Das ermöglicht es uns, im traditionellen Thread-pro-Request-Stil hoch skalierbare Anwendungen zu schreiben, die einfacher zu warten, zu testen und zu debuggen sind als asynchrone Anwendungen.

Anhand einer Beispielanwendung führe ich euch von den Limitierungen der klassischen nebenläufigen Programmierung über asynchrone Ansätze bis zu den Einsatzmöglichkeiten und der Funktionsweise von virtuellen Threads. Mit einem abschließenden Überblick über Grenzen und potenzielle Fallstricke sowie einigen Tipps zur Migration bestehender Anwendungen werdet ihr bestens gerüstet sein, um virtuelle Threads in eurer täglichen Arbeit einzusetzen.

Die Koordination nebenläufiger, potenziell blockierender Teilaufgaben stößt mit klassischen Ansätzen wie CompletableFuture und ExecutorService> schnell an ihre Grenzen. So führt z. B. das Abbrechen von Teilaufgaben, sei es nach Fehlersituationen oder wenn wir nur das Ergebnis einer Teilaufgabe benötigen, schnell zu unübersichtlichen Verflechtungen von Geschäftslogik und Zustandsbehandlung. Wir sprechen dann von „Unstructured Concurrency”.

Mit dem StructuredTaskScope gibt es jetzt ein API für „Structured Concurrency”, das es uns erlaubt, Teilaufgaben gemeinsam zu starten und zu beenden, die Ergebnisse zusammenzuführen und bei Bedarf Teilaufgaben sauber abzubrechen.

An praxisnahen Beispielen zeige ich euch, dass für die meisten Anwendungsfälle durch vordefinierte Strategien wie „alle Teilaufgaben müssen erfolgreich sein” und „Abbruch, wenn eine Teilaufgabe erfolgreich ist” nur wenige, leicht verständliche Codezeilen erforderlich sind.

Und auch individuelle Anforderungen könnt ihr mit StructuredTaskScope sauber bewältigen – dafür zeige ich euch beispielhaft, wie ihr eine Strategie implementiert, die auf eine bestimmte Anzahl von Teilergebnissen wartet und dann das beste Ergebnis zurückliefert.