Java 16 新特性概述

简介: 《基础系列》

语言特性增强

JEP 394: instanceof 模式匹配(正式版)

模式匹配(Pattern Matching)最早在 Java 14 中作为预览特性引入,在 Java 15 中还是预览特性,在Java 16中成为正式版。模式匹配通过对 instacneof 运算符进行模式匹配来增强 Java 编程语言。

如下内容来自Java14

对 instanceof 的改进,主要目的是为了让创建对象更简单、简洁和高效,并且可读性更强、提高安全性。

在以往实际使用中,instanceof 主要用来检查对象的类型,然后根据类型对目标对象进行类型转换,之后进行不同的处理、实现不同的逻辑,具体可以参考如下:

if (person instanceof Student) {
    Student student = (Student) person;
    student.say();
   // other student operations
} else if (person instanceof Teacher) {
    Teacher teacher = (Teacher) person;
    teacher.say();
    // other teacher operations
}

上述代码中,我们首先需要对 person 对象进行类型判断,判断 person 具体是 Student 还是 Teacher,因为这两种角色对应不同操作,亦即对应到的实际逻辑实现,判断完 person 类型之后,然后强制对 person 进行类型转换为局部变量,以方便后续执行属于该角色的特定操作。

上面这种写法,有下面两个问题:

  • 每次在检查类型之后,都需要强制进行类型转换。
  • 类型转换后,需要提前创建一个局部变量来接收转换后的结果,代码显得多余且繁琐。

对 instanceof 进行模式匹配改进之后,上面示例代码可以改写成:

if (person instanceof Student student) {
    student.say();
   // other student operations
} else if (person instanceof Teacher teacher) {
    teacher.say();
    // other teacher operations
}

首先在 if 代码块中,对 person 对象进行类型匹配,校验 person 对象是否为 Student 类型,如果类型匹配成功,则会转换为 Student 类型,并赋值给模式局部变量 student,并且只有当模式匹配表达式匹配成功是才会生效和复制,同时这里的 student 变量只能在 if 块中使用,而不能在 else if/else 中使用,否则会报编译错误。

注意,如果 if 条件中有 && 运算符时,当 instanceof 类型匹配成功,模式局部变量的作用范围也可以相应延长,如下面代码:

if (obj instanceof String s && s.length() > 5) {.. s.contains(..) ..}

另外,需要注意,这种作用范围延长,并不适用于或 || 运算符,因为即便 || 运算符左边的 instanceof 类型匹配没有成功也不会造成短路,依旧会执行到||运算符右边的表达式,但是此时,因为 instanceof 类型匹配没有成功,局部变量并未定义赋值,此时使用会产生问题。

与传统写法对比,可以发现模式匹配不但提高了程序的安全性、健壮性,另一方面,不需要显式的去进行二次类型转换,减少了大量不必要的强制类型转换。模式匹配变量在模式匹配成功之后,可以直接使用,同时它还被限制了作用范围,大大提高了程序的简洁性、可读性和安全性。instanceof 的模式匹配,为 Java 带来的有一次便捷的提升,能够剔除一些冗余的代码,写出更加简洁安全的代码,提高码代码效率。

JEP 395: Records (正式版)

Records 最早在 Java 14 中作为预览特性引入,在 Java 15 中还是预览特性,在Java 16中成为正式版。

如下内容来自Java14

Record 类型允许在代码中使用紧凑的语法形式来声明类,而这些类能够作为不可变数据类型的封装持有者。Record 这一特性主要用在特定领域的类上;与枚举类型一样,Record 类型是一种受限形式的类型,主要用于存储、保存数据,并且没有其它额外自定义行为的场景下。

在以往开发过程中,被当作数据载体的类对象,在正确声明定义过程中,通常需要编写大量的无实际业务、重复性质的代码,其中包括:构造函数、属性调用、访问以及 equals() 、hashCode()、toString() 等方法,因此在 Java 14 中引入了 Record 类型,其效果有些类似 Lombok 的 @Data 注解、Kotlin 中的 data class,但是又不尽完全相同,它们的共同点都是类的部分或者全部可以直接在类头中定义、描述,并且这个类只用于存储数据而已。对于 Record 类型,具体可以用下面代码来说明:

public record Person(String name, int age) {
    public static String address;
    public String getName() {
        return name;
    }
}

对上述代码进行编译,然后反编译之后可以看到如下结果:

public final class Person extends java.lang.Record {
    private final java.lang.String name;
    private final java.lang.String age;
    public Person(java.lang.String name, java.lang.String age) { /* compiled code */ }
    public java.lang.String getName() { /* compiled code */ }
    public java.lang.String toString() { /* compiled code */ }
    public final int hashCode() { /* compiled code */ }
    public final boolean equals(java.lang.Object o) { /* compiled code */ }
    public java.lang.String name() { /* compiled code */ }
    public java.lang.String age() { /* compiled code */ }
}

根据反编译结果,可以得出,当用 Record 来声明一个类时,该类将自动拥有下面特征:

  • 拥有一个构造方法
  • 获取成员属性值的方法:name()、age()
  • hashCode() 方法和 euqals() 方法
  • toString() 方法
  • 类对象和属性被 final 关键字修饰,不能被继承,类的示例属性也都被 final 修饰,不能再被赋值使用。
  • 还可以在 Record 声明的类中定义静态属性、方法和示例方法。注意,不能在 Record 声明的类中定义示例字段,类也不能声明为抽象类等。

可以看到,该预览特性提供了一种更为紧凑的语法来声明类,并且可以大幅减少定义类似数据类型时所需的重复性代码。

另外 Java 14 中为了引入 Record 这种新的类型,在 java.lang.Class 中引入了下面两个新方法:

RecordComponent[] getRecordComponents()
boolean isRecord()

其中 getRecordComponents() 方法返回一组 java.lang.reflect.RecordComponent 对象组成的数组,java.lang.reflect.RecordComponent也是一个新引入类,该数组的元素与 Record 类中的组件相对应,其顺序与在记录声明中出现的顺序相同,可以从该数组中的每个 RecordComponent 中提取到组件信息,包括其名称、类型、泛型类型、注释及其访问方法。

而 isRecord() 方法,则返回所在类是否是 Record 类型,如果是,则返回 true。

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