Inside Java Newscast #1 解读（中）-阿里云开发者社区

举个例子即：

sealed interface Shape permits Rectangle, Circle, Triangle, WeirdShape {}
record Circle(double radius) implements Shape {}
record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}
sealed interface Triangle extends Shape permits RightTriangle, NormalTriangle {}
record RightTriangle(double width, double height) implements Triangle {}
record NormalTriangle(double width, double height) implements Triangle {}
static non-sealed class WeirdShape implements Shape {}
class Star extends WeirdShape {}
double area(Shape shape) {
  if (shape instanceof Circle circle)
    return circle.radius() * circle.radius() * Math.PI;
  if (shape instanceof Rectangle rect)
    return rect.width() * rect.height();
  if (shape instanceof RightTriangle rt)
    return rt.width() * rt.height() / 2;
  if (shape instanceof NormalTriangle nt)
    return nt.width() * nt.height() / 2;
  throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
}

如果结合 Pattern Matching for switch 这个特性，就能实现更加方便的写法，但是目前 Java 17 中，Pattern Matching for switch 还处于 Preview：JEP 406: Pattern Matching for switch (Preview)。我们需要在编译参数和启动参数中加上 --enable-preview，这样就能像下面这样写代码：

double area(Shape shape) {
  return switch (shape) {
    case Circle circle -> circle.radius() * circle.radius() * Math.PI;
    case Rectangle rect -> rect.width() * rect.height();
    case RightTriangle rt -> rt.width() * rt.height() / 2;
    case NormalTriangle nt -> nt.width( ) * nt.height() / 2;
    default -> throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
  };
}

Java 16 – Stream API 更新

Java 16 中针对 Stream API 有两个更新，这里先提一个题外话，如果想看 JDK 不同版本之间有何差异，增加或者删除了哪些 API，可以通过下面这个链接查看：

https://javaalmanac.io/jdk/17/apidiff/11/

路径中的两个版本就是要对比的两个版本，其界面如下：

微信图片_20220625193518.jpg

同时，我们也可以通过 JDK 内置 jdeps 工具查找过期以及废弃API以及对应的替换

jdeps --jdk-internals -R --class-path 'libs/*' $project

libs是你的所有依赖的目录，$project是你的项目jar包，示例输出：

...
JDK Internal API                         Suggested Replacement
----------------                         ---------------------
sun.misc.BASE64Encoder                   Use java.util.Base64 @since 1.8
sun.reflect.Reflection                   Use java.lang.StackWalker @since 9

关于这个更新，我写了一篇文章进行解析：Java 16 中新增的 Stream 接口的一些思考，核心内容总结如下：

假设有邮件这个 Record 类，包含 id，以及发送到的邮箱和抄送到的邮箱：

record Mail(int id, Set<String> sendTo, Set<String> cc) {}

我们想找到一批邮件的所有不同的联系人，最后放到一个 List 中，可能会这么写：

Set<String> collect = mails.stream().flatMap(mail -> {
  Set<String> result = new HashSet<>();
  result.addAll(mail.sendTo());
  result.addAll(mail.cc());
  return result.stream();
}).collect(Collectors.toSet());

但是，这样写显然很不优雅，首先是对于每一个 Mail 都创建了额外的 Set 和对应的 Stream，并且，对于每个 mail 的 sendTo 还有 cc 都遍历了两遍（addAll 一遍，后续 Stream 又一遍）。其实我们的目前只是将 mail 中的 cc 以及 sendTo 取出来，用于参与后续的 Stream。在这种场景下，就非常适合用 mapMulti：

Set<String> collect = mails.stream().<String>mapMulti((mail, consumer) -> {
  mail.cc().forEach(consumer::accept);
  mail.sendTo().forEach(consumer::accept);
}).collect(Collectors.toSet());

可以看出：

mapMulti 的入参是一个 BiConsumer，其实就是使用其参数中的 consumer 接收参与 Stream 后续的对象
mapMulti 的思路就是将参数中的需要参与后续 Stream 的对象传入 consumer 来继续 Stream
consumer 没有限制对象类型，想要限制必须加上形参 <String> 否则最后返回的是 Set<Object> 而不是 Set<String>

对于 Stream 增加了 toList 直接转换成 List，由于不涉及 collect 里面的截断操作，所以比 collect 占用的内存更小，需要的操作更少并且更快。之前转换成 List，需要 collect(Collectors.toList())，生成的 List 是ArrayList，是可变的。但是这次新加的 Api，toList 生成的是UnmodifiableList，是不可变的。所以这两个 API 不能直接互相替换，需要做一些检查确认没有更改才能替换。

Java 16 – HTTP/2 API

Java 16 中还引入了两个关于 HTTP/2 API 的 JDK 补充，参考：

Java 16 – Unix Domain Sockets

Java 16 – Project Panama (Incubating)

Project Panama 是一个让 Java 变得更全面的项目，目前还处于孵化中的状态。他目前主要包括以下三个 API：

Vector API：让 Java 也能使用新的 CPU 指令例如 SIMD（Single Instruction Multiple Data）相关指令来优化计算速度
Foreign Linker API：让 Java 可以直接调用系统库，不用通过 JNI 再封装一层。
Foreign-Memory Access API：让 Java 可以直接操作外部内存，突破现有对外内存 API 的限制，同时也是可以整合统一现有堆外内存操作的 API。

Vector API

相关 JEP：

JEP 338: Vector API (Incubator)
JEP 414: Vector API (Second Incubator)：Java 17 中的
JEP 417: Vector API (Third Incubator)：Java 18 中的

其中最主要的应用就是使用了 CPU 的 SIMD（单指令多数据）处理，它提供了通过程序的多通道数据流，可能有 4 条通道或 8 条通道或任意数量的单个数据元素流经的通道。并且 CPU 一次在所有通道上并行组织操作，这可以极大增加 CPU 吞吐量。通过 Vector API，Java 团队正在努力让 Java 程序员使用 Java 代码直接访问它；过去，他们必须在汇编代码级别对向量数学进行编程，或者使用 C/C++ 与 Intrinsic 一起使用，然后通过 JNI 提供给 Java。

一个主要的优化点就是循环，过去的循环（标量循环），一次在一个元素上执行，那很慢。现在，您可以使用 Vector API 将标量算法转换为速度更快的数据并行算法。一个使用 Vector 的例子：

//测试指标为吞吐量
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
//需要预热，排除 jit 即时编译以及 JVM 采集各种指标带来的影响，由于我们单次循环很多次，所以预热一次就行
@Warmup(iterations = 1)
//单线程即可
@Fork(1)
//测试次数，我们测试10次
@Measurement(iterations = 10)
//定义了一个类实例的生命周期，所有测试线程共享一个实例
@State(value = Scope.Benchmark)
public class VectorTest {
  private static final VectorSpecies<Float> SPECIES =
      FloatVector.SPECIES_256;
  final int size = 1000;
  final float[] a = new float[size];
  final float[] b = new float[size];
  final float[] c = new float[size];
  public VectorTest() {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      a[i] = ThreadLocalRandom.current().nextFloat(0.0001f, 100.0f);
      b[i] = ThreadLocalRandom.current().nextFloat(0.0001f, 100.0f);
    }
  }
  @Benchmark
  public void testScalar(Blackhole blackhole) throws Exception {
    for (int i = 0; i < a.length; i++) {
      c[i] = (a[i] * a[i] + b[i] * b[i]) * -1.0f;
    }
  }
  @Benchmark
  public void testVector(Blackhole blackhole) {
    int i = 0;
    //高于数组长度的 SPECIES 一次处理数据长度的倍数
    int upperBound = SPECIES.loopBound(a.length);
    //每次循环处理 SPECIES.length() 这么多的数据
    for (; i < upperBound; i += SPECIES.length()) {
      // FloatVector va, vb, vc;
      var va = FloatVector.fromArray(SPECIES, a, i);
      var vb = FloatVector.fromArray(SPECIES, b, i);
      var vc = va.mul(va)
          .add(vb.mul(vb))
          .neg();
      vc.intoArray(c, i);
    }
    for (; i < a.length; i++) {
      c[i] = (a[i] * a[i] + b[i] * b[i]) * -1.0f;
    }
  }
  public static void main(String[] args) throws RunnerException {
    Options opt = new OptionsBuilder().include(VectorTest.class.getSimpleName()).build();
    new Runner(opt).run();
  }
}