JDK8-JDK17中的新特性(var类型推断、模式匹配、Record、密封类)(一):https://developer.aliyun.com/article/1416372
JDK13的新特性
使用"""
作为文本块的开始符和结束符,在其中就可以放置多行的字符串,不需要进行任何转义。因此,文本块将提高Java程序的可读性和可写性。
基本使用:
""" line1 line2 line3 """
相当于:
"line1\nline2\nline3\n"
或者一个连接的字符串:
"line1\n" + "line2\n" + "line3\n"
如果字符串末尾不需要行终止符,则结束分隔符可以放在最后一行内容上。例如:
""" line1 line2 line3"""
相当于
"line1\nline2\nline3"
文本块可以表示空字符串,但不建议这样做,因为它需要两行源代码:
String empty = """ """;
举例1:普通文本
原有写法:
String text1 = "The Sound of silence\n" + "Hello darkness, my old friend\n" + "I've come to talk with you again\n" + "Because a vision softly creeping\n" + "Left its seeds while I was sleeping\n" + "And the vision that was planted in my brain\n" + "Still remains\n" + "Within the sound of silence"; System.out.println(text1);
使用新特性:
String text2 = """ The Sound of silence Hello darkness, my old friend I've come to talk with you again Because a vision softly creeping Left its seeds while I was sleeping And the vision that was planted in my brain Still remains Within the sound of silence """; System.out.println(text2);
举例2:HTML语句
<html> <body> <p>Hello, JDK</p> </body> </html>
将其复制到Java的字符串中,会展示成以下内容:
"<html>\n" + " <body>\n" + " <p>Hello, JDK</p>\n" + " </body>\n" + "</html>\n";
即被自动进行了转义,这样的字符串看起来不是很直观,在JDK 13中:
""" <html> <body> <p>Hello, world</p> </body> </html> """;
举例3:SQL语句
select employee_id,last_name,salary,department_id from employees where department_id in (40,50,60) order by department_id asc
原有方式:
String sql = "SELECT id,NAME,email\n" + "FROM customers\n" + "WHERE id > 4\n" + "ORDER BY email DESC";
使用新特性:
String sql1 = """ SELECT id,NAME,email FROM customers WHERE id > 4 ORDER BY email DESC """;
举例4:JSON字符串
原有方式:
String myJson = "{\n" + " \"name\":\"Song Hongkang\",\n" + " \"address\":\"xy5462.blog.csdn.net\",\n" + " \"email\":\"shkstart@126.com\"\n" + "}"; System.out.println(myJson);
使用新特性:
String myJson1 = """ { "name":"Song Hongkang", "address":"xy5462.blog.csdn.net", "email":"shkstart@126.com" }"""; System.out.println(myJson1);
JDK14中二次预览特性
JDK14的版本主要增加了两个escape
sequences
,分别是 \ <line-terminator>
与\s escape sequence
。
举例:
public class Feature05 { //jdk14新特性 @Test public void test5(){ String sql1 = """ SELECT id,NAME,email FROM customers WHERE id > 4 ORDER BY email DESC """; System.out.println(sql1); // \:取消换行操作 // \s:表示一个空格 String sql2 = """ SELECT id,NAME,email \ FROM customers\s\ WHERE id > 4 \ ORDER BY email DESC """; System.out.println(sql2); } }
JDK15中功能转正
1.7 Record
背景
早在2019年2月份,Java 语言架构师 Brian Goetz,曾写文抱怨“Java太啰嗦
”或有太多的“繁文缛节”。他提到:开发人员想要创建纯数据载体类(plain data carriers)通常都必须编写大量低价值、重复的、容易出错的代码。如:构造函数、getter/setter
、equals()
、hashCode()
以及toString()
等。
以至于很多人选择使用IDE的功能来自动生成这些代码。还有一些开发会选择使用一些第三方类库,如Lombok
等来生成这些方法。
JDK14中预览特性:神说要用record,于是就有了。 实现一个简单的数据载体类,为了避免编写:构造函数,访问器,equals()
,hashCode ()
,toString ()
等,Java 14推出 record。
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
、构造器等结构,减少了代码编写量。
具体来说:当你用record
声明一个类时,该类将自动拥有以下功能:
- 获取成员变量的简单方法,比如下面示例中的
name()
和partner()
。注意区别于我们平常getter()
的写法。 - 一个
equals
方法的实现,执行比较时会比较该类的所有成员属性。 - 重写
hashCode()
方法。 - 一个可以打印该类所有成员属性的
toString()
方法。 - 只有一个构造方法。
此外:
- 还可以在
record
声明的类中定义 静态字段、静态方法、构造器 或 实例方法。 - 不能 在
record
声明的类中 定义实例字段;类不能声明为abstract;不能声明显式的父类等。
举例1(旧写法):
class Point { private final int x; private final int y; Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } int x() { return x; } int y() { return y; } public boolean equals(Object o) { if (!(o instanceof Point)) return false; Point other = (Point) o; return other.x == x && other.y == y; } public int hashCode() { return Objects.hash(x, y); } @Override public String toString() { return "Point{" + "x=" + x + ", y=" + y + '}'; } }
举例1(新写法):
record Point(int x, int y) { }
举例1:
public record Dog(String name, Integer age) { }
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); } }
举例2:
public class Feature07 { @Test public void test1(){ //测试构造器 Person p1 = new Person("罗密欧",new Person("zhuliye",null)); //测试toString() System.out.println(p1); //测试equals(): Person p2 = new Person("罗密欧",new Person("zhuliye",null)); System.out.println(p1.equals(p2)); //测试hashCode()和equals() HashSet<Person> set = new HashSet<>(); set.add(p1); set.add(p2); for (Person person : set) { System.out.println(person); } //测试name()和partner():类似于getName()和getPartner() System.out.println(p1.name()); System.out.println(p1.partner()); } @Test public void test2(){ Person p1 = new Person("zhuyingtai"); System.out.println(p1.getNameInUpperCase()); Person.nation = "CHN"; System.out.println(Person.showNation()); } }
public record Person(String name,Person partner) { //还可以声明静态的属性、静态的方法、构造器、实例方法 public static String nation; public static String showNation(){ return nation; } public Person(String name){ this(name,null); } public String getNameInUpperCase(){ return name.toUpperCase(); } //不可以声明非静态的属性 // private int id;//报错 } //不可以将record定义的类声明为abstract的 //abstract record Order(){ // //} //不可以给record定义的类声明显式的父类(非Record类) //record Order() extends Thread{ // //}
JDK15中第二次预览特性
JDK16中转正特性
最终到JDK16中转正。
记录不适合哪些场景
record
的设计目标是提供一种将数据建模为数据的好方法。它也不是 JavaBeans 的直接替代品,因为 record的方法不符合 JavaBeans 的 get 标准。另外 JavaBeans 通常是可变的,而记录是不可变的。尽管它们的用途有点像,但记录并不会以某种方式取代 JavaBean。
1.8 密封类
背景:
在 Java 中如果想让一个类不能被继承和修改,这时我们应该使用 final
关键字对类进行修饰。不过这种要么可以继承,要么不能继承的机制不够灵活,有些时候我们可能想让某个类可以被某些类型继承,但是又不能随意继承,是做不到的。Java 15 尝试解决这个问题,引入了 sealed
类,被 sealed
修饰的类可以指定子类。这样这个类就只能被指定的类继承。
JDK15的预览特性:
通过密封的类和接口来限制超类的使用,密封的类和接口限制其它可能继承或实现它们的其它类或接口。
具体使用:
- 使用修饰符
sealed
,可以将一个类声明为密封类。密封的类使用保留关键字permits
列出可以直接扩展(即extends)它的类。 sealed
修饰的类的机制具有传递性,它的子类必须使用指定的关键字进行修饰,且只能是final
、sealed
、non-sealed
三者之一。
举例:
public abstract sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Square {...} public final class Circle extends Shape {...} //final表示Circle不能再被继承了 public sealed class Rectangle extends Shape permits TransparentRectangle, FilledRectangle {...} public final class TransparentRectangle extends Rectangle {...} public final class FilledRectangle extends Rectangle {...} public non-sealed class Square extends Shape {...} //non-sealed表示可以允许任何类继承
JDK16二次预览特性
JDK17中转正特性
2. API的变化
2.1 Optional类
JDK8的新特性
到目前为止,臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前,为了解决空指针异常,Google在著名的Guava项目引入了Optional类,通过检查空值的方式避免空指针异常。受到Google的启发,Optional类已经成为Java 8类库的一部分。
Optional<T>
类(java.util.Optional) 是一个容器类,它可以保存类型T的值,代表这个值存在。或者仅仅保存null,表示这个值不存在。如果值存在,则isPresent()
方法会返回true
,调用get()
方法会返回该对象。
Optional提供很多有用的方法,这样我们就不用显式进行空值检测。
创建Optional类对象的方法:
static <T> Optional<T> empty()
:用来创建一个空的Optional实例
static <T> Optional<T> of(T value)
:用来创建一个Optional实例,value必须非空static <T> Optional<T> ofNullable(T value)
:用来创建一个Optional实例,value可能是空,也可能非空
判断Optional容器中是否包含对象:
boolean isPresent()
: 判断Optional容器中的值是否存在void ifPresent(Consumer<? super T> consumer)
:判断Optional容器中的值是否存在,如果存在,就对它进行Consumer指定的操作,如果不存在就不做
获取Optional容器的对象:
T get()
: 如果调用对象包含值,返回该值。否则抛异常。T get()
与of(T value)
配合使用T orElse(T other)
:orElse(T other)
与ofNullable(T value)
配合使用,如果Optional
容器中非空,就返回所包装值,如果为空,就用orElse(T other)
other指定的默认值(备胎)代替T orElseGet(Supplier<? extends T> other)
:如果Optional
容器中非空,就返回所包装值,如果为空,就用Supplier
接口的Lambda表达式提供的值代替T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)
:如果Optional
容器中非空,就返回所包装值,如果为空,就抛出你指定的异常类型代替原来的NoSuchElementException
举例:
import java.util.Optional; import org.junit.Test; public class TestOptional { @Test public void test1(){ String str = "hello"; Optional<String> opt = Optional.of(str); System.out.println(opt); } @Test public void test2(){ Optional<String> opt = Optional.empty(); System.out.println(opt); } @Test public void test3(){ String str = null; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str); System.out.println(opt); } @Test public void test4(){ String str = "hello"; Optional<String> opt = Optional.of(str); String string = opt.get(); System.out.println(string); } @Test public void test5(){ String str = null; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str); // System.out.println(opt.get());//java.util.NoSuchElementException: No value present } @Test public void test6(){ String str = "hello"; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str); String string = opt.orElse("csdn"); System.out.println(string); } @Test public void test7(){ String str = null; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str); String string = opt.orElseGet(String::new); System.out.println(string); } @Test public void test8(){ String str = null; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str); String string = opt.orElseThrow(()->new RuntimeException("值不存在")); System.out.println(string); } @Test public void test9(){ String str = "Hello1"; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str); //判断是否是纯字母单词,如果是,转为大写,否则保持不变 String result = opt.filter(s->s.matches("[a-zA-Z]+")) .map(s -> s.toUpperCase()).orElse(str); System.out.println(result); } }
这是JDK9-11的新特性
新增方法 | 描述 | 新增的版本 |
boolean isEmpty() |
判断value是否为空 | JDK 11 |
ifPresentOrElse(Consumer<? super T> action, Runnable emptyAction) |
value非空,执行参数1功能;如果value为空,执行参数2功能 | JDK 9 |
Optional<T> or(Supplier<? extends Optional<? extends T>> supplier) |
value非空,返回对应的Optional;value为空,返回形参封装的Optional | JDK 9 |
Stream<T> stream() |
value非空,返回仅包含此value的Stream;否则,返回一个空的Stream | JDK 9 |
T orElseThrow() |
value非空,返回value;否则抛异常NoSuchElementException | JDK 10 |
2.2 String存储结构和API变更
这是JDK9的新特性。
产生背景:
Motivation
The current implementation of the String class stores characters in a char array, using two bytes (sixteen bits) for each character. Data gathered from many different applications indicates that strings are a major component of heap usage and, moreover, that most String objects contain only Latin-1 characters. Such characters require only one byte of storage, hence half of the space in the internal char arrays of such String objects is going unused.
背景
String类的当前实现将字符存储在字符数组中,每个字符使用两个字节(16位)。从许多不同的应用程序收集的数据表明,字符串是堆使用的主要组成部分,而且,大多数String对象只包含Latin-1字符。这些字符只需要一个字节的存储空间,因此这些String对象的内部字符数组中有一半的空间是未使用的。
使用说明:
Description
We propose to change the internal representation of the String class from a UTF-16 char array to a byte array plus an encoding-flag field. The new String class will store characters encoded either as ISO-8859-1/Latin-1 (one byte per character), or as UTF-16 (two bytes per character), based upon the contents of the string. The encoding flag will indicate which encoding is used.
描述:
我们建议将String类的内部表示形式从UTF-16字符数组更改为字节数组加上编码标志字段。新的String类将根据字符串的内容存储编码为ISO-8859-1/Latin-1(每个字符一个字节)或UTF-16(每个字符两个字节)的字符。编码标志将指示使用哪种编码
结论:String
再也不用 char[]
来存储啦,改成了 byte[]
加上编码标记,节约了一些空间。
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { @Stable private final byte[] value; ... }
拓展:StringBuffer
与 StringBuilder
那StringBuffer 和 StringBuilder 是否仍无动于衷呢?
String-related classes such as AbstractStringBuilder, StringBuilder, and StringBuffer will be updated to use the same representation, as will the HotSpot VM’s intrinsic string operations.
翻译
与字符串相关的类,如AbstractStringBuilder、StringBuilder和StringBuffer,将被更新为使用相同的表示,HotSpot VM的固有字符串操作也是如此。
JDK11新特性:新增了一系列字符串处理方法
描述 | 举例 |
判断字符串是否为空白 | " ".isBlank() ; // true |
去除首尾空白 | " Javastack ".strip(); // “Javastack” |
去除尾部空格 | " Javastack ".stripTrailing(); // " Javastack" |
去除首部空格 | " Javastack ".stripLeading(); // "Javastack " |
复制字符串 | "Java".repeat(3); // “JavaJavaJava” |
行数统计 | "A\nB\nC".lines().count(); // 3 |
JDK12新特性:String 实现了 Constable 接口
String源码:
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence,Constable, ConstantDesc {
java.lang.constant.Constable
接口定义了抽象方法:
public interface Constable { Optional<? extends ConstantDesc> describeConstable(); }
Java 12 String 的实现源码:
/** * Returns an {@link Optional} containing the nominal descriptor for this * instance, which is the instance itself. * * @return an {@link Optional} describing the {@linkplain String} instance * @since 12 */ @Override public Optional<String> describeConstable() { return Optional.of(this); }
很简单,其实就是调用 Optional.of
方法返回一个 Optional 类型。
举例:
private static void testDescribeConstable() { String name = "Java高级工程师"; Optional<String> optional = name.describeConstable(); System.out.println(optional.get()); }
结果输出:
Java高级工程师
JDK12新特性:String新增方法
String的transform(Function)
var result = "foo".transform(input -> input + " bar"); System.out.println(result); //foo bar
或者
var result = "foo".transform(input -> input + " bar").transform(String::toUpperCase) System.out.println(result); //FOO BAR
对应的源码:
/** * This method allows the application of a function to {@code this} * string. The function should expect a single String argument * and produce an {@code R} result. * @since 12 */ public <R> R transform(Function<? super String, ? extends R> f) { return f.apply(this); }
在某种情况下,该方法应该被称为map()
。
举例:
private static void testTransform() { System.out.println("======test java 12 transform======"); List<String> list1 = List.of("Java", " Python", " C++ "); List<String> list2 = new ArrayList<>(); list1.forEach(element -> list2.add(element.transform(String::strip) .transform(String::toUpperCase) .transform((e) -> "Hi," + e)) ); list2.forEach(System.out::println); }
结果输出:
======test java 12 transform====== Hi,JAVA Hi,PYTHON Hi,C++
如果使用Java 8的Stream特性,可以如下实现:
private static void testTransform1() { System.out.println("======test before java 12 ======"); List<String> list1 = List.of("Java ", " Python", " C++ "); Stream<String> stringStream = list1.stream().map(element -> element.strip()).map(String::toUpperCase).map(element -> "Hello," + element); List<String> list2 = stringStream.collect(Collectors.toList()); list2.forEach(System.out::println); }
2.3 JDK17:标记删除Applet API
Applet API 提供了一种将 Java AWT
/Swing
控件嵌入到浏览器网页中的方法。不过,目前 Applet 已经被淘汰。大部分人可能压根就没有用过 Applet。
Applet API 实际上是无用的,因为所有 Web 浏览器供应商都已删除或透露计划放弃对 Java 浏览器插件的支持。Java 9 的时候,Applet API 已经被标记为过时,Java 17 的时候终于标记为删除了。
具体如下:
java.applet.Applet java.applet.AppletStub java.applet.AppletContext java.applet.AudioClip javax.swing.JApplet java.beans.AppletInitializer
3. 其它结构变化
3.1 JDK9:UnderScore(下划线)使用的限制
在java 8 中,标识符可以独立使用“_”来命名:
String _ = "hello"; System.out.println(_);
但是,在java 9 中规定“_”不再可以单独命名标识符了,如果使用,会报错:
3.2 JDK11:更简化的编译运行程序
看下面的代码。
// 编译 javac JavaStack.java // 运行 java JavaStack
我们的认知里,要运行一个 Java 源代码必须先编译,再运行。而在 Java 11 版本中,通过一个 java 命令就直接搞定了,如下所示:
java JavaStack.java
注意点:
- 执行源文件中的第一个类,第一个类必须包含主方法。
3.3 GC方面新特性
GC是Java主要优势之一。 然而,当GC停顿太长,就会开始影响应用的响应时间。随着现代系统中内存不断增长,用户和程序员希望JVM能够以高效的方式充分利用这些内存, 并且无需长时间的GC暂停时间。
3.3.1 G1 GC
JDK9以后默认的垃圾回收器是 G1GC。
JDK10 : 为G1提供并行的 Full GC
G1最大的亮点就是可以尽量的避免full gc。但毕竟是“尽量”,在有些情况下,G1就要进行full gc了,比如如果它无法足够快的回收内存的时候,它就会强制停止所有的应用线程然后清理。
在Java10之前,一个单线程版的标记-清除-压缩算法被用于full gc。为了尽量减少full gc带来的影响,在Java10中,就把之前的那个单线程版的标记-清除-压缩的full gc算法改成了 支持多个线程 同时full gc。这样也算是减少了full gc所带来的停顿,从而提高性能。
可以通过-XX:ParallelGCThreads
参数来指定用于并行GC的线程数。
JDK12:可中断的 G1 Mixed GC
JDK12:增强G1,自动返回未用堆内存给操作系统
3.3.2 Shenandoah GC
JDK12:Shenandoah GC:低停顿时间的GC
Shenandoah 垃圾回收器是 Red Hat 在 2014 年宣布进行的一项垃圾收集器研究项目 Pauseless GC 的实现,旨在针对 JVM 上的内存收回实现低停顿的需求。
据 Red Hat 研发 Shenandoah 团队对外宣称,Shenandoah 垃圾回收器的暂停时间与堆大小无关,这意味着无论将堆设置为 200 MB 还是 200 GB,都将拥有一致的系统暂停时间,不过实际使用性能将取决于实际工作堆的大小和工作负载。
Shenandoah GC 主要目标是 99.9% 的暂停小于 10ms,暂停与堆大小无关 等。
这是一个实验性功能,不包含在默认(Oracle)的OpenJDK版本中。
Shenandoah开发团队在实际应用中的测试数据:
JDK15:Shenandoah垃圾回收算法转正
Shenandoah垃圾回收算法终于从实验特性转变为产品特性,这是一个从 JDK 12 引入的回收算法,该算法通过与正在运行的 Java 线程同时进行疏散工作来减少 GC 暂停时间。Shenandoah 的暂停时间与堆大小无关,无论堆栈是 200 MB 还是 200 GB,都具有相同的一致暂停时间。
Shenandoah在JDK12被作为experimental
引入,在JDK15变为Production
;之前需要通过-XX:+UnlockExperimentalVMOptions
-XX:+UseShenandoahGC
来启用,现在只需要-XX:+UseShenandoahGC
即可启用
3.3.3 革命性的 ZGC
JDK11:引入革命性的 ZGC
ZGC,这应该是JDK11最为瞩目的特性,没有之一。
ZGC是一个并发、基于region、压缩型的垃圾收集器。
ZGC的设计目标是:支持TB级内存容量,暂停时间低(<10ms),对整个程序吞吐量的影响小于15%。 将来还可以扩展实现机制,以支持不少令人兴奋的功能,例如多层堆(即热对象置于DRAM和冷对象置于NVMe闪存),或压缩堆。
JDK13:ZGC:将未使用的堆内存归还给操作系统
JDK14:ZGC on macOS和windows
- JDK14之前,ZGC仅Linux才支持。现在mac或Windows上也能使用ZGC了,示例如下:
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC
- ZGC与Shenandoah目标高度相似,在尽可能对吞吐量影响不大的前提下,实现在任意堆内存大小下都可以把垃圾收集的停顿时间限制在
十毫秒以内
的低延迟。
JDK15:ZGC 功能转正
ZGC是Java 11引入的新的垃圾收集器,经过了多个实验阶段,自此终于成为正式特性。
但是这并不是替换默认的GC,默认的GC仍然还是G1;之前需要通过-XX:+UnlockExperimentalVMOptions
、 -XX:+UseZGC
来启用ZGC,现在只需要-XX:+UseZGC
就可以。相信不久的将来它必将成为默认的垃圾回收器。
ZGC的性能已经相当亮眼,用“令人震惊、革命性”来形容,不为过。未来将成为服务端、大内存、低延迟应用的首选垃圾收集器。
怎么形容Shenandoah和ZGC的关系呢?异同点大概如下:
- 相同点:性能几乎可认为是相同的
- 不同点:ZGC是Oracle JDK的,根正苗红。而Shenandoah只存在于OpenJDK中,因此使用时需注意你的JDK版本
JDK16:ZGC 并发线程处理
在线程的堆栈处理过程中,总有一个制约因素就是safepoints
。在safepoints这个点,Java的线程是要暂停执行的,从而限制了GC的效率。
回顾:
我们都知道,在之前,需要 GC 的时候,为了进行垃圾回收,需要所有的线程都暂停下来,这个暂停的时间我们称为 Stop The World。
而为了实现 STW 这个操作, JVM 需要为每个线程选择一个点停止运行,这个点就叫做安全点(Safepoints)。
而 ZGC的并发线程堆栈处理可以保证Java线程可以在GC safepoints的同时可以并发执行。它有助于提高所开发的Java软件应用程序的性能和效率。
4. 小结与展望
随着云计算和 AI 等技术浪潮,当前的计算模式和场景正在发生翻天覆地的变化,不仅对 Java 的发展速度提出了更高要求,也深刻影响着 Java 技术的发展方向。传统的大型企业或互联网应用,正在被云端、容器化应用、模块化的微服务甚至是函数(FaaS, Function-as-a-Service)所替代。
Java 需要在新的计算场景下,改进开发效率。 比如,Java 代码虽然进行了一些类型推断等改进,更易用的集合 API 等,但仍然给开发者留下了过于刻板、形式主义的印象,这是一个长期的改进方向。
Java虽然标榜面向对象编程,却毫不顾忌的加入面向接口编程思想
,又扯出匿名对象
的概念,每增加一个新的东西,对Java的根本(面向对象思想)的一次冲击。