JDK21更新特性详解（二）

| 441: | Pattern Matching for switch |

1. 什么是 Pattern Matching for switch?

Pattern Matching for switch 是 Java 14 中引入的一个新特性，它允许在 switch 语句中使用模式匹配。通过这个特性，我们可以更方便地对变量进行类型判断和提取。

2. 为什么需要 Pattern Matching for switch?

在之前的 Java 版本中，如果我们想要根据不同的类型执行不同的逻辑，通常需要使用多个 if-else 或者 switch-case 来进行判断。这样的代码结构比较冗长，并且容易出错。而 Pattern Matching for switch 的引入，使得我们能够更简洁、清晰地处理这种情况。

3. Pattern Matching for switch 的实现原理

Pattern Matching for switch 的实现原理主要涉及两个方面：模式匹配和类型推断。

模式匹配

模式匹配是指将某个值与一系列模式进行比较，以确定是否匹配。在 Pattern Matching for switch 中，我们可以使用关键字 case 后跟上模式来进行匹配。例如：

int result = switch (obj) {
    case String s -> s.length();
    case Integer i -> i * 2;
    default -> -1;
};

在上述代码中，case String s 和 case Integer i 就是模式，它们分别用于匹配字符串和整数类型的对象。

类型推断

类型推断是指根据上下文信息，自动推断出某个表达式的类型。在 Pattern Matching for switch 中，我们可以使用 var 关键字来进行类型推断。例如：

int result = switch (obj) {
    case String s -> s.length();
    case Integer i -> i * 2;
    default -> -1;
};

在上述代码中，var 关键字用于推断 result 的类型为 int。

4. Pattern Matching for switch 的优点

• 简化了对变量类型的判断和提取逻辑，使代码更加简洁、清晰。
• 减少了重复的代码，提高了开发效率。
• 增强了代码的可读性和可维护性。

5. Pattern Matching for switch 的缺点

• 只能用于 switch 语句中，不能直接用于 if-else 结构。
• 目前只支持基本数据类型和引用类型的模式匹配，不支持其他特殊类型（如枚举、数组等）的模式匹配。

6. Pattern Matching for switch 的使用示例

下面是一个使用 Pattern Matching for switch 的示例代码：

public static void process(Object obj) {
    switch (obj) {
        case String s -> System.out.println("String: " + s);
        case Integer i -> System.out.println("Integer: " + i);
        case Double d -> System.out.println("Double: " + d);
        default -> System.out.println("Unknown type");
    }
}

在上述代码中，根据传入的对象类型不同，会执行相应的逻辑。

7. Pattern Matching for switch 的使用注意事项

• 模式匹配是按照 case 的顺序进行匹配的，因此需要将更具体的模式放在前面。
• 如果没有匹配到任何模式，则会执行 default 分支的逻辑。
• 在一个 switch 块内部，每个模式只能出现一次，否则会编译报错。

8. 总结

Pattern Matching for switch 是 Java 14 中引入的一个新特性，它允许在 switch 语句中使用模式匹配。通过这个特性，我们可以更方便地对变量进行类型判断和提取。它简化了对变量类型的判断和提取逻辑，使代码更加简洁、清晰，并且增强了代码的可读性和可维护性。但需要注意的是，目前只支持基本数据类型和引用类型的模式匹配，不支持其他特殊类型的模式匹配。

| 442: | Foreign Function & Memory API (Third Preview) |

1. 什么是 Foreign Function & Memory API (Third Preview)?

Foreign Function & Memory API 是 Java 平台的一个功能，它允许开发者直接与本地代码进行交互，并且可以在 Java 中操作本地内存。这个功能最初在 JDK 14 的时候以 JEP 383 的形式引入了第一次预览版，然后在 JDK 15 中进一步改进并发布了第二次预览版（JEP 393），现在在 JDK 21 中发布了第三次预览版（JEP 442）。

2. 为什么需要 Foreign Function & Memory API?

Foreign Function & Memory API 的出现主要是为了解决以下几个问题：

• 「与本地代码的无缝集成」：有些场景下，我们可能需要调用本地库或者系统级别的函数，例如使用硬件加速、调用底层操作系统的特定功能等。而 Foreign Function & Memory API 可以使得 Java 程序能够直接调用本地函数，从而实现与本地代码的无缝集成。
• 「提高性能」：通过直接操作本地内存，可以避免数据拷贝和类型转换带来的性能损耗，从而提高程序的执行效率。
• 「扩展现有 Java 库的功能」：Foreign Function & Memory API 提供了一种机制，可以将本地库中的函数包装成 Java 接口，从而方便地扩展现有的 Java 库的功能。

3. Foreign Function & Memory API 的实现原理

Foreign Function & Memory API 的实现主要依赖于以下几个关键技术：

• 「JNI（Java Native Interface）」：JNI 是 Java 平台提供的一种机制，用于在 Java 程序中调用本地代码。Foreign Function & Memory API 利用 JNI 提供的能力，使得 Java 程序可以直接调用本地函数。
• 「内存管理」：Foreign Function & Memory API 允许开发者直接操作本地内存，包括分配、释放和读写等操作。这需要对内存进行有效的管理，以确保安全性和可靠性。
• 「类型映射」：由于 Java 和本地代码使用不同的数据类型表示数据，因此需要进行类型映射。Foreign Function & Memory API 提供了一套规则和工具，用于将 Java 类型与本地类型进行转换。

4. Foreign Function & Memory API 的优点

• 「无缝集成」：Foreign Function & Memory API 可以使得 Java 程序能够直接调用本地函数，从而实现与本地代码的无缝集成。
• 「高性能」：通过直接操作本地内存，避免了数据拷贝和类型转换带来的性能损耗，从而提高程序的执行效率。
• 「灵活性」：Foreign Function & Memory API 提供了丰富的功能和灵活的接口，可以满足不同场景下的需求。

5. Foreign Function & Memory API 的缺点

• 「安全性风险」：直接操作本地内存可能会带来一些安全风险，例如内存泄漏、访问非法内存等。因此，在使用 Foreign Function & Memory API 时需要谨慎处理，并遵循相关的安全规范。
• 「复杂性」：Foreign Function & Memory API 涉及到与本地代码的交互和内存管理等复杂的问题，对开发者的要求较高，需要具备一定的底层编程知识和经验。

6. Foreign Function & Memory API 的使用示例

以下是一个简单的示例，展示了如何使用 Foreign Function & Memory API 调用本地函数：

import jdk.incubator.foreign.*;
public class NativeFunctionExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(4)) {
            CLinker linker = CLinker.getInstance();
            FunctionDescriptor descriptor = FunctionDescriptor.of(CLinker.C_INT, CLinker.C_POINTER);
            LibraryLookup lookup = LibraryLookup.ofDefault();
            Symbol symbol = lookup.lookup("printf");
            FunctionHandle handle = linker.downcallHandle(symbol, descriptor);
            String message = "Hello, World!";
            MemoryAccess.setCString(segment.baseAddress(), message);
            int result = (int) handle.invokeExact(segment.baseAddress());
            System.out.println("Result: " + result);
        }
    }
}

上述示例中，我们使用 Foreign Function & Memory API 调用了本地的 printf 函数，并将结果打印出来。

7. Foreign Function & Memory API 的使用注意事项

• 在使用 Foreign Function & Memory API 时，需要确保本地函数和库已经正确安装并可用。
• 对于直接操作本地内存的情况，需要特别注意内存管理和安全性问题，避免出现内存泄漏、访问非法内存等问题。
• 使用 Foreign Function & Memory API 需要谨慎处理异常，以确保程序的稳定性和可靠性。

8. 总结

Foreign Function & Memory API 是 Java 平台提供的一种机制，可以使得 Java 程序能够直接调用本地函数，并且可以在 Java 中操作本地内存。它通过 JNI 技术实现与本地代码的无缝集成，并提供了高性能和灵活性。然而，在使用 Foreign Function & Memory API 时需要注意安全性和复杂性等问题，以确保程序的稳定性和可靠性。

| 443: | Unnamed Patterns and Variables (Preview) |

1. 什么是 Unnamed Patterns and Variables (Preview)?

Unnamed Patterns and Variables 是 Java 编程语言的一个新特性，它在 JDK 14 中引入，并在 JDK 15 中作为预览功能继续存在。该特性允许我们使用匿名模式和变量来简化代码并提高可读性。

2. 为什么需要 Unnamed Patterns and Variables?

在传统的 Java 代码中，当我们需要对某个对象进行模式匹配时，通常需要创建一个临时变量来存储匹配结果。这样会导致代码冗长、可读性差，并且增加了不必要的命名负担。

而 Unnamed Patterns and Variables 的出现正是为了解决这个问题。通过使用匿名模式和变量，我们可以直接在模式匹配表达式中使用，避免了创建临时变量的麻烦，使得代码更加简洁和易于理解。

3. Unnamed Patterns and Variables 的实现原理

Unnamed Patterns and Variables 的实现原理主要涉及两个方面：匿名模式和匿名变量。

匿名模式

匿名模式是一种特殊的模式，用于表示我们只关心某个值是否满足某个条件，而不关心具体的值是什么。在匿名模式中，我们使用下划线 _ 来代替具体的变量名。

例如，我们可以使用匿名模式来判断一个对象是否为 null：

if (obj instanceof String _) {
    System.out.println("obj is a non-null string");
}

匿名变量

匿名变量是一种特殊的变量，用于表示我们不需要使用该变量的值。在匿名变量中，我们同样使用下划线 _ 来代替具体的变量名。

例如，在 switch 语句中，我们可以使用匿名变量来忽略某些分支的返回值：

switch (dayOfWeek) {
    case MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY -> System.out.println("Weekday");
    case FRIDAY -> System.out.println("Friday");
    case SATURDAY, SUNDAY -> System.out.println("Weekend");
    default -> throw new IllegalArgumentException("Invalid day of week: " + dayOfWeek);
}

4. Unnamed Patterns and Variables 的优点

• 「简化代码」：通过使用匿名模式和变量，可以减少临时变量的创建，使得代码更加简洁。
• 「提高可读性」：匿名模式和变量能够直接表达我们关心的条件，避免了命名的繁琐，使得代码更易于理解。

5. Unnamed Patterns and Variables 的缺点

由于 Unnamed Patterns and Variables 目前仍处于预览阶段，因此存在以下一些限制和潜在问题：

• 「兼容性问题」：由于该特性是在 JDK 14 中引入的，并且仍处于预览阶段，因此可能存在与旧版本 Java 不兼容的问题。
• 「语法限制」：匿名模式和变量只能用于某些特定的上下文中，不能在所有地方使用。例如，在 lambda 表达式、方法引用等场景中暂时还无法使用。

6. Unnamed Patterns and Variables 的使用示例

以下是一个使用匿名模式和变量的示例代码，用于判断一个对象是否为非空字符串：

if (obj instanceof String _) {
    System.out.println("obj is a non-null string");
}

7. Unnamed Patterns and Variables 的使用注意事项

在使用 Unnamed Patterns and Variables 时，需要注意以下几点：

• 匿名模式和变量只能用于表示我们不关心具体值的情况，如果需要获取具体的值，则应该使用普通的命名模式和变量。
• 在一些特殊的上下文中，如 lambda 表达式、方法引用等，目前还无法使用匿名模式和变量。

8. 总结

Unnamed Patterns and Variables 是 Java 编程语言的一个新特性，它通过引入匿名模式和变量来简化代码并提高可读性。虽然该特性目前仍处于预览阶段，并存在一些限制和潜在问题，但它为我们编写更简洁、易读的代码提供了一种新的方式。