八個從Java 11到Java17中的功能提升
一、為什么要從Java 11遷移？
盡管Java 11是一個長期支持版本，且被廣泛應用于許多應用程序中，但這里有些重要的理由需要考慮遷移到Java 17：8
- 對Java 11的支持將結束：Java 11的官方支持將持續到2023年9月，并提供擴展支持直至2026年9月。這意味著在支持結束后，我們將不能再獲得任何補丁（甚至是安全補丁）。
- Spring 6：最新的Spring版本Spring 6需要Java 17才能正常運行，而且許多與Spring配套使用的庫也將遷移到Java 17。如果你的應用程序依賴于Spring框架，那么應該考慮遷移到Java 17。
- Java 17提供免費的Oracle JDK：Java 17采用了新的NFTC（Oracle免費條款和條件）許可證，可以在生產環境和商業用途中免費使用Oracle JDK。相比之下，Java 11不允許在這些情況下免費使用Oracle JDK。
二、Java 17有什么新功能？
Java 17引入了一些改進和新功能，這些功能將得到長期支持。
1. 文本塊
Java引入了文本塊功能，這使代碼更易讀，并避免了不必要的字符串格式化操作。現在，我們可以將文本放在三引號之間，并在其中包含多個雙引號字符串，而無需使用轉義字符。下面是一個示例：
private static void jsonBlock() {
String text = """
{
"name": "John Doe",
"age": 45,
"address": "Doe Street, 23, Java Town"
}
""";
System.out.println(text);
}正如所看到的，這樣可以很容易地編寫需要大量使用轉義字符的Json和類似的字符串。
此外，結尾的三個雙引號表示文本塊的開始或其在輸出中的縮進。在上面的示例中，輸出中每行的位置都比最后一個字符后面的雙引號向后兩個空格。
引入了兩個新的轉義字符，'\s'用于添加空格，'\n'用于刪除換行符。在編寫長SQL語句時特別有用。
private static void sqlStatement() {
String sql = """
SELECT id, firstName, lastName\s\
FROM Employee
WHERE departmentId = "IT" \
ORDER BY lastName, firstName""";
System.out.println(text);
}2. 改進的Switch語句
在Java 17中，對Switch語句進行了進一步的改進，可以解決忘記寫break關鍵字導致的bug問題。
Switch表達式是一種更靈活的Switch語法形式，在每個case塊中可以返回一個值，并且可以在賦值等操作中使用這些返回值。它使用箭頭符號（->）代替冒號（:）來表示返回的表達式。
在此表達式中，當使用switch返回時，不需要使用break關鍵字來終止每個case塊，但是需要使用default case。
這種改進使得Switch語句更加簡潔和易讀，并且減少了由于忘記寫break而導致的錯誤。
private static void improvedSwitch(Fruit fruit) {
String text = switch (fruit) {
case APPLE, PEAR -> {
System.out.println("the given fruit was: " + fruit);
yield "Common fruit";
}
case ORANGE, AVOCADO -> "Exotic fruit";
default -> "Undefined fruit";
};
System.out.println(text);
}如果在switch case中進行多個操作，我們可以使用case塊，并使用yield關鍵字表示返回值。yield在這里是上下文相關的關鍵字，即在函數的其他地方可以有一個變量名yield。
3. 'record'類型
Record類是一種特殊的不可變類，旨在替代數據傳輸對象（DTO）。
通常情況下，如果我們想在類或方法中使用一些POJO（普通Java對象），我們需要聲明該類，并定義所有的getters、setters、equals和hashCode函數。例如，在其他地方使用一個樣例 Fruit 類，我們需要用以下方式定義類：
public class Fruit {
private String name;
private int price;
//獲取器和設置器方法、equals 和 hashcode 方法
}盡管可以使用像 lombok 這樣的庫來減少大部分樣板代碼，但是如果借助 records，可以進一步減少代碼量，無需依賴額外的庫。
使用 records 后，相同的代碼變為：
public static void doSomething() {
record Fruit(String name, int price) {}
Fruit fruit = new Fruit("Apple", 100);
System.out.println(fruit.getPrice());
}如我們所見，使用Record類甚至可以在方法內定義一個局部的record對象。這個record對象會自動為其所有字段生成getter、setter、equals和hashCode方法。
Record中的字段是不可變的，只能通過在聲明record時提供的參數進行定義。但我們可以定義靜態變量。我們還可以定義一個自定義構造函數來驗證字段。建議不要重寫record的getter和setter，否則會影響其不可變性。
下面是一個具有多個構造函數、靜態變量和方法的 record 的示例：
public record Employee(int id, String firstName,
String lastName)
{
static int empToken;
// 緊湊構造函數
public Employee
{
if (id < 100) {
throw new IllegalArgumentException(
"Employee Id cannot be below 100.");
}
if (firstName.length() < 2) {
throw new IllegalArgumentException(
"First name must be 2 characters or more.");
}
}
// 另一種構造函數
public Employee(int id, String firstName)
{
this(id, firstName, null);
}
// 實例方法
public void getFullName()
{
if (lastName == null)
System.out.println(firstName());
else
System.out.println(firstName() + " "
+ lastName());
}
// 靜態方法
public static int generateEmployeeToken()
{
return ++empToken;
}
}record 類的更多特性還包括：
- 可以在 record 中使用嵌套類和接口。
- 可以嵌套記錄，嵌套記錄將自動成為靜態的。
- 記錄可以實現接口。
- 可以創建泛型記錄類。
- 記錄可序列化。
4. 'sealed' 類
sealed 類為我們提供了更多對擴展類的控制權。
在 Java 11 中，類可以是 final 或可擴展的。如果您想控制哪些類可以擴展您的超類，可以將所有類放在同一個包中，并將超類設為包可見性。然而，從包外部無法訪問超類。例如，看下面的代碼：
public abstract class Fruit {
}
public final class Apple extends Fruit {
}
public final class Pear extends Fruit {
}private static void problemSpace() {
Apple apple = new Apple();
Pear pear = new Pear();
Fruit fruit = apple;
class Avocado extends Fruit {};
}在這里，我們無法阻止 Avocado 擴展 Fruit 類。如果我們將 Fruit 類設置為默認訪問級別，那么將無法把 apple 分配給 fruit 對象。
Java 17 引入sealed 類新特性，用于限制類的繼承層級。通過使用 sealed 關鍵字，可以控制哪些類可以擴展或實現一個特定的父類或接口，只允許特定的類擴展我們的超類。以下是一個示例：
public abstract sealed class FruitSealed permits AppleSealed, PearSealed {
}
public non-sealed class AppleSealed extends FruitSealed {
}
public final class PearSealed extends FruitSealed {
}如我們所見，這里使用了一個新的關鍵字 sealed 來表示這是一個 sealed 類。使用 permits 關鍵字定義可以擴展的類。任何擴展 sealed 類的類都可以是 final 類，如 PearSealed，或者可以在聲明類時使用 non-sealed 關鍵擴展的其他類，比如 AppleSealed。
這種實現允許將 AppleSealed 分配給 FruitSealed 類，但不允許 permits 關鍵字未定義的其他類擴展 FruitSealed 類。
5. 使用 'instanceof' 的模式匹配
在 Java 11 中，我們通常使用 instanceof 運算符來檢查一個對象是否屬于某個類。如果我們希望在 instance of 檢查返回 true 后對其進行某些操作，需要顯式將對象轉換為該特定類。以下是一個示例：
private static void oldStyle() {
Object o = new Grape(Color.BLUE, 2);
if (o instanceof GrapeClass) {
Grape grape = (Grape) o;
System.out.println("This grape has " + grape.getPits() + " pits.");
}
}在這里，我們需要顯式將對象轉換為 Grape 類型，然后找出核數。
使用 Java 17，可以將其更改為：
private static void patternMatchingInJava17() {
Object o = new Grape(Color.BLUE, 2);
if (o instanceof Grape grape) {
System.out.println("This grape has " + grape.getPits() + " pits.");
}
}可以將 instance of 檢查與 &&（and）條件配對使用，但不能使用 ||（or）條件。因為如果是“or”條件，即使 instance of 檢查返回 false，語句也可能達到另一個條件。
如果 instance of 檢查返回 true，變量 grape 的作用域甚至可以超出 if 塊。在下面的示例中，如果對象不是 Grape 類型，將拋出 RuntimeException 異常，因此編譯器在達到打印語句時會確保 grape 對象存在。
private static void patternMatchingScopeException() {
Object o = new Grape(Color.BLUE, 2);
if (!(o instanceof Grape grape)) {
throw new RuntimeException();
}
System.out.println("This grape has " + grape.getPits() + " pits.");
}6. 有用的空指針異常（NullPointerException）
在Java 11中，當遇到空指針異常時，我們只能得到異常發生的行號，但無法得知導致空指針異常的方法或變量。
在Java 17中，錯誤消息得到了改進，空指針異常的消息會告訴我們導致空指針異常的具體方法調用。
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, Grape> grapes = new HashMap<>();
grapes.put("grape1", new GrapeClass(Color.BLUE, 2));
grapes.put("grape2", new GrapeClass(Color.WHITE, 4));
grapes.put("grape3", null);
var color = ((Grape) grapes.get("grape3")).getColor();
}正如所看到的，這里試圖獲取一個為null的"grape3"對象的顏色。當我們比較在Java 11和Java 17中獲得的錯誤消息時，我們可以看到錯誤消息的差異，現在我們確切地知道在map中對null對象調用get方法導致了異常。
// Java 11
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at com.rg.java17.HelpfulNullPointerExceptions.main(HelpfulNullPointerExceptions.java:13)// Java 17
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "com.rg.java17.Grape.getColor()" because the return value of "java.util.HashMap.get(Object)" is null
at com.rg.java17.HelpfulNullPointerExceptions.main(HelpfulNullPointerExceptions.java:13)三、更多改進
1. 支持緊湊型數字格式化
在NumberFormat類中添加了一個工廠方法，用于根據Unicode標準以緊湊、人類可讀的形式格式化數字。有SHORT和LONG兩種格式可用，示例如下：
NumberFormat shortFormat = NumberFormat.getCompactNumberInstance(Locale.ENGLISH, NumberFormat.Style.SHORT);
System.out.println(shortFormat.format(1000))
NumberFormat longFormat = NumberFormat.getCompactNumberInstance(Locale.ENGLISH, NumberFormat.Style.LONG);
System.out.println(shortFormat.format(1000))
// 輸出
1K
1 thousand2. 新增日周期支持
在DateTime模式中添加了一個新的模式"B"，用于指定一天中的時間。
DateTimeFormatter timeOfDayFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("B");
System.out.println(timeOfDayFormatter.format(LocalTime.of(8, 0)));
System.out.println(timeOfDayFormatter.format(LocalTime.of(13, 0)));
System.out.println(timeOfDayFormatter.format(LocalTime.of(20, 0)));
System.out.println(timeOfDayFormatter.format(LocalTime.of(23, 0)));
System.out.println(timeOfDayFormatter.format(LocalTime.of(0, 0)));
// 輸出
早上
下午
晚上
夜間
午夜3. 性能基準測試
在內存使用和時間復雜度方面，Java 17相對于Java 11也有所改進。其中進行了一項基準測試，對兩個版本的代碼進行性能測試，讓它們執行一系列任務。
一些總體結果如下：
- 對于G1GC（默認垃圾收集器），Java 17比Java 11快8.66%，比Java 16快2.41%。
- 對于ParallelGC（并行垃圾收集器），Java 17比Java 11快6.54%，比Java 16快0.37%。
- 并行垃圾收集器（Java 17可用）比G1垃圾收集器（Java 11使用的垃圾收集器）快16.39%。
從Java 11遷移到Java 17可帶來多項好處，包括新功能和性能改進。然而，在遷移過程中需要注意潛在的問題。許多庫也會升級到支持Java 17的新版本，因此在使用外部庫時需要謹慎。通過了解可能出現的問題并采取必要的步驟解決，可以確保您順利地遷移到Java 17。
