Java革新 java最新版本

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mob64ca140c3859 2024-01-21 10:21:32

文章标签 Java革新 java servlet jvm Java 文章分类 Java 后端开发

Java 19 在2022 年 9 月 20 日正式发布，Java 19 不是一个长期支持版本，直到 2023 年 3 月它将被 JDK 20 取代，这次更新共带来 7 个新功能。

➜  bin ./java -version
openjdk version "19" 2022-09-20
OpenJDK Runtime Environment (build 19+36-2238)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 19+36-2238, mixed mode, sharing)

OpenJDK Java 19 下载：https://jdk.java.net/19/

OpenJDK Java 19 文档：https://openjdk.java.net/projects/jdk/19/

Java 19 带来的 7 个新特性：

JEP	描述
405	Record 模式匹配 (Preview)
425	虚拟线程 (预览)
427	Switch 模式匹配 (三次预览)
422	Linux/RISC-V Port
426	Vector API (四次孵化)
424	外部函数 & 内存 API (Preview)
428	Structured Concurrency (Incubator)

Java 19 新功能介绍是 Java 新特性系列文章中的一部分。系列详情可以浏览：https://www.wdbyte.com/java-feature/

JEP 405: Record 模式匹配（预览）

record 是一种全新的类型，它本质上是一个 final 类，同时所有的属性都是 final 修饰，它会自动编译出 public get hashcode 、equals、toString 等方法，减少了代码编写量。Record 在 Java 14 中被提出，在 Java 15 中二次预览，在 Java 16 中正式发布。

示例：编写一个 Dog record 类，定义 name 和 age 属性。

package com.wdbyte;

public record Dog(String name, Integer age) {
}

Record 的使用。

package com.wdbyte;

public class Java14Record {

    public static void main(String[] args) {
        Dog dog1 = new Dog("牧羊犬", 1);
        Dog dog2 = new Dog("田园犬", 2);
        Dog dog3 = new Dog("哈士奇", 3);
        System.out.println(dog1);
        System.out.println(dog2);
        System.out.println(dog3);
    }
}

输出结果：

Dog[name=牧羊犬, age=1] Dog[name=田园犬, age=2] Dog[name=哈士奇, age=3]

在 Java 19 中，为 Record 带来了增强的模式匹配，在使用 instanceof 后，可以进行类型转换。

public class RecordTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object dog1 = new Dog("牧羊犬", 1);
        if(dog1 instanceof Dog dogTemp){
            System.out.println(dogTemp.name());
         }
    }
}
record Dog( String name, Integer age ){
}

甚至可以在使用 instanceof 时直接得到 Record 中的变量引用。

public class RecordTest2 {

    public static void main(String[] args) {
        Object dog1 = new Dog("牧羊犬", 1);
        if(dog1 instanceof Dog(String name,Integer age)){
            System.out.println(name+":"+age);

         }
    }
}

record Dog( String name, Integer age ){
}

扩展：

Java 14 instanceof 类型推断

Java 16 Record 介绍

JEP 425: 虚拟线程 (预览)

很实用的一个新特性，从 Java 19 开始逐步的引入虚拟线程，虚拟线程是轻量级的线程，可以在显著的减少代码的编写，提高可维护性的同时提高系统的吞吐量。

引入的原因

一直以来，在 Java 并发编程中，Thread 都是十分重要的一部分，Thread 是 Java 中的并发单元，每个 Thread 线程都提供了一个堆栈来存储局部变量和方法调用，以及线程上下文等相关信息。

但问题是线程和进程一样，都是一项昂贵的资源，JDK 将 Thread 线程实现为操作系统线程的包装器，也就是说成本很高，而且数量有限。也因此我们会使用线程池来管理线程，同时限制线程的数量。比如常用的 Tomcat 会为每次请求单独使用一个线程进行请求处理，同时限制处理请求的线程数量以防止线程过多而崩溃；这很有可能在 CPU 或网络连接没有耗尽之前，线程数量已经耗尽，从而限制了 web 服务的吞吐量。

看到这里你可能要说了，可以放弃请求和线程一一对应的方式啊，使用异步编程来解决这个问题，把请求处理分段，在组合成顺序管道，通过一套 API 进行管理，这样就可以使用有限的线程来处理超过线程数量的请求。这当然也是可以的，但是随之而来的问题是：

需要额外的学习异步编程。
代码复杂度增加，等于放弃了语言的基本顺序组合运算。
堆栈上下文信息都变得难以追踪。
Debug 困难。
和 Java 平台本身的编程风格有冲突，Java 并发单元是 Thread，而这时是异步管道。

虚拟线程

基于上面的种种原因，Java 19 引入了虚拟线程，在使用体验上和 Thread 没有区别，与之前的 API 互相兼容，但是相比之下虚拟线程资源占用非常少，同时优化了硬件的使用效率，因此非常易用且不需要被池化。

下面是一个示例，创建 10 万个线程，然后都休眠 1 秒钟最后打印耗时，如果是开传统的 Thread 线程的方式，资源十分紧张；如果是线程池的方式，必定有部分线程在等待线程释放；但是使用虚拟线程的方式，可以瞬间完成。

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.stream.IntStream;

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            IntStream.range(0, 100_000).forEach(i -> {
                executor.submit(() -> {
                    Thread.sleep(1000);
                    return i;
                });
            });
        } 
        
        System.out.println("耗时:" + (System.currentTimeMillis() - start)+"ms");
    }
}

执行后发现 1.3 秒执行完毕，速度惊人。

➜  bin ./java --enable-preview --source 19  ThreadTest.java
注: ThreadTest.java 使用 Java SE 19 的预览功能。
注: 有关详细信息，请使用 -Xlint:preview 重新编译。
耗时:1309ms
➜  bin

注意：虚拟线程只是增加程序的吞吐量，并不能提高程序的处理速度。

JEP 427: switch 模式匹配 (三次预览)

Switch 模式匹配在 Java 17 中已经引入，在 Java 18 中二次预览，现在在 Java 19 中进行三次预览，功能和在 Java 18 新功能介绍 - Switch 中介绍的一样，改进后的 Switch 模式匹配可以代码更加简洁，逻辑更加清晰，下面是一些使用示例对比。

下面是几个例子：

static String formatter(Object o) {
    String formatted = "unknown";
    if (o instanceof Integer i) {
        formatted = String.format("int %d", i);
    } else if (o instanceof Long l) {
        formatted = String.format("long %d", l);
    } else if (o instanceof Double d) {
        formatted = String.format("double %f", d);
    } else if (o instanceof String s) {
        formatted = String.format("String %s", s);
    }
    return formatted;
}

而在 Java 17 之后，可以通过下面的写法进行改进：

static String formatterPatternSwitch(Object o) {
    return switch (o) {
        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        -> o.toString();
    };
}

switch 可以和 null 进行结合判断：

static void testFooBar(String s) {
    switch (s) {
        case null         -> System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}

case 时可以加入复杂表达式：

static void testTriangle(Shape s) {
    switch (s) {
        case Triangle t && (t.calculateArea() > 100) ->
            System.out.println("Large triangle");
        default ->
            System.out.println("A shape, possibly a small triangle");
    }
}

case 时可以进行类型判断：

sealed interface S permits A, B, C {}
final class A implements S {}
final class B implements S {}
record C(int i) implements S {}  // Implicitly final

static int testSealedExhaustive(S s) {
    return switch (s) {
        case A a -> 1;
        case B b -> 2;
        case C c -> 3;
    };
}

扩展：JEP 406：Switch 的类型匹配（预览）

JEP 422: Linux/RISC-V Port

RISC-V是一个免费和开源的 RISC 指令集架构 (ISA)，实际上 RISC-V 是一系列相关的 ISA，现在 Java 19 开始对其进行支持。

JEP 424: 外部函数 & 内存 API (预览)

此功能引入的 API 允许 Java 开发者与 JVM 之外的代码和数据进行交互，通过调用外部函数（JVM之外）和安全的访问外部内存（非 JVM 管理），让 Java 程序可以调用本机库并处理本机数据，而不会像 JNI 一样存在很多安全风险。

这不是一个新功能，自 Java 14 就已经引入，此次对其进行了性能、通用性、安全性、易用性上的优化。

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