Java8 之后，Java 又發布了幾十個新特性，看看有沒有讓你驚艷的！

作者：朱晉君 2024-09-25 08:09:22

開發前端

每個 Java 版本發布的新特性并不多，而且好多特性要進行多個版本的孵化和預覽。雖然公司的 Java 版本肯定跟不上 Java 版本發布的節奏，但作為程序員的我們，可以關注下 Java 的新增特性。

大家好，我是君哥。

雖然多數人還是使用 Java 8，但并沒有阻擋 Java 更新的腳步，最近 Java 23 發布了。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。
支持在不執行全局安全點的情況下執行線程回調，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 事件產生的數據。
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存給操作系統

Java 13

switch 優化更新，增加 yield 關鍵字用于返回結果。
ZGC 支持將未使用的內存歸還操作系統。
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，可以自動生成構造器、equals、getter 等方法。
放棄 CMS。

Java 15

引入 hidden class。
String.substring 優化，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("判斷是否為數組，展示int數組的長度" + ia.length);
    case Integer i -> System.out.println("判斷是否為Intger對象,i:" + i);
    case Student s   -> System.out.println("判斷是否為具體學生對象，student:" + s.toString());
    case UserCommonService -> System.out.println("判斷是否為普通用戶實現類，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。
統一日志異步刷新，先將日志寫入緩存，獨立線程負責刷新到相應輸出。

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。
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的 java.lang.reflect 作為平臺通用的反射底層實現機制，以替代基于字節碼生成機制的 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);
    }
}

引入互聯網地址解析 SPI。
外部函數和內存 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、外部函數和內存API、虛擬線程、向量API、模式匹配的 Switch、使用結構化并發方式實現并發編程。

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。
外部函數與內存 API。
虛擬線程。
結構化并發。
向量 API。

Java 21

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

結構化并發。
向量 API。
作用域值。
未命名類和 main 方法。
未命名模式和變量。
外部函數和內存 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。
準備禁用動態加載代理。在這個版本中，如果使用動態加載代理，會出現下面警告：

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、維護和觀察高并發應用的工作量。下面是一個官方示例代碼，首先創建一個 ExecutorService，它將為每個提交的任務創建一個虛擬線程。它將創建 10000 個虛擬線程并且等待它們執行完成。

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。看下面模式匹配的代碼：

//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據對象。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 中提取參數值。看下面官方示例代碼：

// 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存時可能會導致長時間的停頓。

Java 22

Java 22 引入孵化和預覽的特性如下：

作用域值。
super(...)前導語句，允許在調用 super 方法之前引入其他語句，比如參數校驗。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(...)

結構化并發。
隱式聲明類和實例主方法。static 修飾符、String[] 參數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。看下面代碼示例：

//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) ...
}

外部函數和內存 API，可以方便地調用外部函數和管理內存。

Java 23

Java 23 引入孵化和預覽的特性如下：

Patterns、instanceof 和 switch 可以使用所有基礎類型。
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。
結構化并發。
作用域值。
靈活構造函數體。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(..);
    }
}
//使用靈活構造函數體后，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覽。雖然公司的 Java 版本肯定跟不上 Java 版本發布的節奏，但作為程序員的我們，可以關注下 Java 的新增特性。

責任編輯：姜華來源：君哥聊技術

Java 新增特性版本發布

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