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Java8 之后，Java 又發(fā)布了幾十個新特性，看看有沒有讓你驚艷的！

作者：朱晉君
開發(fā) 前端
每個 Java 版本發(fā)布的新特性并不多，而且好多特性要進行多個版本的孵化和預(yù)覽。雖然公司的 Java 版本肯定跟不上 Java 版本發(fā)布的節(jié)奏，但作為程序員的我們，可以關(guān)注下 Java 的新增特性。

大家好，我是君哥。

雖然多數(shù)人還是使用 Java 8，但并沒有阻擋 Java 更新的腳步，最近 Java 23 發(fā)布了。今天來聊一聊 Java 8 到 java 23 增加了哪些新特性。

Java 9

  • 私有接口方法。
  • 默認垃圾收集器改為 G1。
  • HTTP client，支持 WebSocket、HTTP/2、HTTPS/TLS、非阻塞 API。

Java 10

  • 局部變量類型推斷，可以使用 var 類型來定義變量。
  • 不可變集合。
  • G1 支持并行 Full GC。
  • 基于 Java 的 JIT 編譯器 Graal。
  • 支持在不執(zhí)行全局安全點的情況下執(zhí)行線程回調(diào)，這樣可以在不停止所有線程的情況下停止單個線程。

Java 11

  • 標準 HTTP Client 升級。
  • 引入 ZGC 垃圾收集器。
  • Flight Recorder，可以收集基于 OS、JVM和JDK 事件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
  • 對Stream、Optional、集合 API進行增強。

Java 12

  • 引入 Switch 表達式。
  • Shenandoah GC 垃圾收集算法。
  • JMH 基準測試。
  • G1 支持可中斷的 mixed GC，將 Mixed GC 拆分為強制部分和可選部分，強制部分一定會被回收，可選部分可以不被回收，這樣垃圾收集過程中優(yōu)先處理強制集，更容易滿足暫停時間目標。
  • G1 可以歸還不使用的內(nèi)存給操作系統(tǒng)

Java 13

  • switch 優(yōu)化更新，增加 yield 關(guān)鍵字用于返回結(jié)果。
  • ZGC 支持將未使用的內(nèi)存歸還操作系統(tǒng)。
  • 引入了文本塊，可以使用 """ 三個引號表示文本塊，示例代碼如下：
String html = """
  <html>
   <body>
    <p>Hello, world</p>
   </body>
  </html>
""";

Java 14

  • instanceof 語法簡化，可以直接給對象賦值：
if (obj instanceof String s) { 
    //這里可以使用 s 變量
} else {
    //這里不能使用 s 變量
}
  • 引入 Record，類似于枚舉類型，具有 Lombok 功能，可以自動生成構(gòu)造器、equals、getter 等方法。
  • 放棄 CMS。

Java 15

  • 引入 hidden class。
  • String.substring 優(yōu)化，如果長度為 0，返回 null。
  • 引入 Sealed class。

Java 16

  • Stream新增toList方法。
  • 提供jpackage。
  • java.time 根據(jù)時段獲取時間。

Java 17

  • 升級 switch 使用，switch可直接用 instanceof 模式匹配選擇，不過需要提前做 null 判斷(下面代碼選自 oschina)：
Object o;
switch (o) {
    case null      -> System.out.println("首先判斷對象是否為空，走空指針邏輯等后續(xù)邏輯");
    case String s  -> System.out.println("判斷是否為字符串，s:" + s);
    case record p  -> System.out.println("判斷是否為Record類型: " + p.toString());
    case int[] arr -> System.out.println("判斷是否為數(shù)組，展示int數(shù)組的長度" + ia.length);
    case Integer i -> System.out.println("判斷是否為Intger對象,i:" + i);
    case Student s   -> System.out.println("判斷是否為具體學(xué)生對象，student:" + s.toString());
    case UserCommonService -> System.out.println("判斷是否為普通用戶實現(xiàn)類，然后走普通用戶邏輯");
    case UserVipService    -> System.out.println("判斷是否為vip用戶實現(xiàn)類，然后走vip用戶邏輯");
    default   -> System.out.println("Something else");
}
  • 默認啟用 Parallel GC。
  • 增強TreeMap。
  • 統(tǒng)一日志異步刷新，先將日志寫入緩存，獨立線程負責(zé)刷新到相應(yīng)輸出。

Java 18

  • Java API 標準庫中的字符編碼默認為 UTF-8，也就是說我們寫代碼在處理字符時，不再需要顯示指定 UTF-8 編碼。
  • 提供了一個命令行工具來啟動建議的 Web Server，它是一個文件服務(wù)。
  • 支持在 Java API 文檔中加入代碼片段，如下面代碼：
/**
 * The following code shows how to use {@code Optional.isPresent}:
 * {@snippet :
 * if (v.isPresent()) {
 *     System.out.println("v: " + v.get());
 * }
 * }
 */
  • 基于方法句柄重新實現(xiàn)的 java.lang.reflect 作為平臺通用的反射底層實現(xiàn)機制，以替代基于字節(jié)碼生成機制的 Method::invoke, Constructor::newInstance, Field::get 和 Field::set。
  • 引入向量 API，如下面代碼：
//不使用向量 API 的寫法：
void scalarComputation(float[] a, float[] b, float[] c) {
   for (int i = 0; i < a.length; i++) {
        c[i] = (a[i] * a[i] + b[i] * b[i]) * -1.0f;
   }
}
//使用向量 API 寫法：
void vectorComputation(float[] a, float[] b, float[] c) {
    for (int i = 0; i < a.length; i += SPECIES.length()) {
        // VectorMask<Float>  m;
        var m = SPECIES.indexInRange(i, a.length);
        // FloatVector va, vb, vc;
        var va = FloatVector.fromArray(SPECIES, a, i, m);
        var vb = FloatVector.fromArray(SPECIES, b, i, m);
        var vc = va.mul(va)
                   .add(vb.mul(vb))
                   .neg();
        vc.intoArray(c, i, m);
    }
}
  • 引入互聯(lián)網(wǎng)地址解析 SPI。
  • 外部函數(shù)和內(nèi)存 API，引入目的是提升易用性、性能、通用性和安全性，詳見 JEP 419。
  • 模式匹配 Switch 表達式。
  • 棄用 Finalization。

Java 19

Java 19 引入的主要是預(yù)覽和孵化的新特性，包括：Record模式、將 JDK 移植到 Linux/RISC-V、外部函數(shù)和內(nèi)存API、虛擬線程、向量API、模式匹配的 Switch、使用結(jié)構(gòu)化并發(fā)方式實現(xiàn)并發(fā)編程。

下面主要看看一下向量 API。實例代碼如下：

//不使用向量 API 的寫法：
void scalarComputation(float[] a, float[] b, float[] c) {
   for (int i = 0; i < a.length; i++) {
        c[i] = (a[i] * a[i] + b[i] * b[i]) * -1.0f;
   }
}
//使用向量 API 寫法：
static final VectorSpecies<Float> SPECIES = FloatVector.SPECIES_PREFERRED;

void vectorComputation(float[] a, float[] b, float[] c) {
    for (int i = 0; i < a.length; i += SPECIES.length()) {
        // VectorMask<Float>  m;
        var m = SPECIES.indexInRange(i, a.length);
        // FloatVector va, vb, vc;
        var va = FloatVector.fromArray(SPECIES, a, i, m);
        var vb = FloatVector.fromArray(SPECIES, b, i, m);
        var vc = va.mul(va)
                   .add(vb.mul(vb))
                   .neg();
        vc.intoArray(c, i, m);
    }
}

Java 20

Java 20 引入的都是孵化和預(yù)覽功能，下面簡單看一下：

  • 作用域值。
  • Record 模式。
  • 模式匹配的 Switch 表達式。
  • 外部函數(shù)與內(nèi)存 API。
  • 虛擬線程。
  • 結(jié)構(gòu)化并發(fā)。
  • 向量 API。

Java 21

Java 21 是一個 LTS 版本，新增特性比較多，其中預(yù)覽和孵化特性包括：

  • 結(jié)構(gòu)化并發(fā)。
  • 向量 API。
  • 作用域值。
  • 未命名類和 main 方法。
  • 未命名模式和變量。
  • 外部函數(shù)和內(nèi)存 API。
  • switch 模式匹配。

正式特性包括：

  • 密鑰封裝機制 API，通過公鑰加密來保護對稱密鑰。
  • 準備禁用動態(tài)加載代理。在這個版本中，如果使用動態(tài)加載代理，會出現(xiàn)下面警告：
WARNING: A {Java,JVM TI} agent has been loaded dynamically (file:/u/bob/agent.jar)
WARNING: If a serviceability tool is in use, please run with -XX:+EnableDynamicAgentLoading to hide this warning
WARNING: If a serviceability tool is not in use, please run with -Djdk.instrument.traceUsage for more information
WARNING: Dynamic loading of agents will be disallowed by default in a future release
  • 棄用 Windows 32 位 x86 端口。
  • 虛擬線程，虛擬線程是輕量級線程，可以減少編寫、維護和觀察高并發(fā)應(yīng)用的工作量。下面是一個官方示例代碼，首先創(chuàng)建一個 ExecutorService，它將為每個提交的任務(wù)創(chuàng)建一個虛擬線程。它將創(chuàng)建 10000 個虛擬線程并且等待它們執(zhí)行完成。
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {
        executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));
            return i;
        });
    });
}  // executor.close() is called implicitly, and waits
  • switch 模式匹配?？聪旅婺Ｊ狡ヅ涞拇a：
//Java 21 以前
static String formatter(Object obj) {
    String formatted = "unknown";
    if (obj instanceof Integer i) {
        formatted = String.format("int %d", i);
    } else if (obj instanceof Long l) {
        formatted = String.format("long %d", l);
    } else if (obj instanceof Double d) {
        formatted = String.format("double %f", d);
    } else if (obj instanceof String s) {
        formatted = String.format("String %s", s);
    }
    return formatted;
}
//Java 21 以后
static String formatterPatternSwitch(Object obj) {
    return switch (obj) {
        case Integer i -> String.format("int %d", i);
        case Long l    -> String.format("long %d", l);
        case Double d  -> String.format("double %f", d);
        case String s  -> String.format("String %s", s);
        default        -> obj.toString();
    };
}

再看一下對 null 判斷的簡化：

// Prior to Java 21
static void testFooBarOld(String s) {
    if (s == null) {
        System.out.println("Oops!");
        return;
    }
    switch (s) {
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}
// As of Java 21
static void testFooBarNew(String s) {
    switch (s) {
        case null         -> System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}

除此之外，switch 模式匹配還有很多內(nèi)容，具體可以看下面的鏈接：

https://openjdk.org/jeps/441
  • Record Patterns,它允許我們在模式匹配中使用 record types。record types 是一種新的類聲明形式，在 Java 16 中引入，用于定義不可變的數(shù)據(jù)對象。Record Patterns 提供了簡單的方式來進行模式匹配，并且可以方便地從 record types 中提取參數(shù)值?？聪旅婀俜绞纠a：
// As of Java 16
record Point(int x, int y) {}

static void printSum(Object obj) {
    if (obj instanceof Point p) {
        int x = p.x();
        int y = p.y();
        System.out.println(x+y);
    }
}

// As of Java 21
static void printSum(Object obj) {
    if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
        System.out.println(x+y);
    }
}

更多精彩的示例見下面鏈接：

https://openjdk.org/jeps/440
  • 引入 Generational ZGC，旨在減少處理大型堆內(nèi)存時可能會導(dǎo)致長時間的停頓。

Java 22

Java 22 引入孵化和預(yù)覽的特性如下：

  • 作用域值。
  • super(...)前導(dǎo)語句，允許在調(diào)用 super 方法之前引入其他語句，比如參數(shù)校驗。見下面代碼：
//之前的寫法
public class PositiveBigInteger extends BigInteger {

    public PositiveBigInteger(long value) {
        super(value);               // Potentially unnecessary work
        if (value <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("non-positive value");
    }
}
//使用前導(dǎo)語句的寫法
public class PositiveBigInteger extends BigInteger {
    public PositiveBigInteger(long value) {
        if (value <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("non-positive value");
        super(value);
    }
}
  • 類文件 API。
  • String 模版。
  • 向量 API。
  • 流聚合器，引入 gather 操作，用戶可以自定義中間操作，比如下面的 a、b、c
source.gather(a).gather(b).gather(c).collect(...)
  • 結(jié)構(gòu)化并發(fā)。
  • 隱式聲明類和實例主方法。static 修飾符、String[] 參數(shù)只有需要的時候再加。
class HelloWorld {
    void main() {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Java 22 引入的正式特性包括：

  • 啟動多文件源碼程序，比如一個目錄下有下面的文件：
Prog1.java
Prog2.java
Helper.java
library1.jar
library2.jar

下面命令('*')可以把在目錄下面的 jar 包都放到 classpath，以方便地運行 Java 程序。

java --class-path '*' Prog1.java
  • 未命名變量和模式，讓代碼更簡潔?？聪旅娲a示例：
//使用未命名變量之前
Queue<Integer> q = ... // x1, y1, z1, x2, y2, z2 ..
while (q.size() >= 3) {
   int x = q.remove();
   int y = q.remove();
   int z = q.remove();            // z is unused
    ... new Point(x, y) ...
}
//使用未命名變量之后
while (q.size() >= 3) {
    var x = q.remove();
    var _ = q.remove();       // Unnamed variable
    var _ = q.remove();       // Unnamed variable
    ... new Point(x, 0) ...
}
  • 外部函數(shù)和內(nèi)存 API，可以方便地調(diào)用外部函數(shù)和管理內(nèi)存。

Java 23

Java 23 引入孵化和預(yù)覽的特性如下：

  • Patterns、instanceof 和 switch 可以使用所有基礎(chǔ)類型。
  • 類文件 API。
  • 向量 API。
  • 流聚合器。
  • Module Import 聲明：
import module java.sql
  • 隱式聲明類和實例主方法。
  • 結(jié)構(gòu)化并發(fā)。
  • 作用域值。
  • 靈活構(gòu)造函數(shù)體。下面是示例代碼：
//下面是之前的寫法
public class PositiveBigInteger extends BigInteger {
    public PositiveBigInteger(long value) {
        super(value);                 // Potentially unnecessary work
        if (value <= 0) throw new IllegalArgumentException(..);
    }
}
//使用靈活構(gòu)造函數(shù)體后，寫法變成
public class PositiveBigInteger extends BigInteger {
    public PositiveBigInteger(long value) {
        if (value <= 0) throw new IllegalArgumentException(..);
        super(value);
    }
}

Java 23 引入的正式特性包括：

  • 棄用 sun.misc.Unsafe 中的內(nèi)存訪問方法。
  • ZGC 默認使用分代模式。
  • 文檔注釋可以使用 Markdown，看下面的官方示例，很香：
/// Returns a hash code value for the object. This method is
/// supported for the benefit of hash tables such as those provided by
/// [java.util.HashMap].
///
/// The general contract of `hashCode` is:
///
///   - Whenever it is invoked on the same object more than once during
///     an execution of a Java application, the `hashCode` method
///     must consistently return the same integer, provided no information
///     used in `equals` comparisons on the object is modified.
///     This integer need not remain consistent from one execution of an
///     application to another execution of the same application.
///   - If two objects are equal according to the
///     [equals][#equals(Object)] method, then calling the
///     `hashCode` method on each of the two objects must produce the
///     same integer result.
///   - It is _not_ required that if two objects are unequal
///     according to the [equals][#equals(Object)] method, then
///     calling the `hashCode` method on each of the two objects
///     must produce distinct integer results.  However, the programmer
///     should be aware that producing distinct integer results for
///     unequal objects may improve the performance of hash tables.
///
/// @implSpec
/// As far as is reasonably practical, the `hashCode` method defined
/// by class `Object` returns distinct integers for distinct objects.
///
/// @return  a hash code value for this object.
/// @see     java.lang.Object#equals(java.lang.Object)
/// @see     java.lang.System#identityHashCode

寫在最后

其實每個 Java 版本發(fā)布的新特性并不多，而且好多特性要進行多個版本的孵化和預(yù)覽。雖然公司的 Java 版本肯定跟不上 Java 版本發(fā)布的節(jié)奏，但作為程序員的我們，可以關(guān)注下 Java 的新增特性。

責(zé)任編輯：姜華 來源： 君哥聊技術(shù)
Java新增特性版本發(fā)布
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