Java17新特性

Java17已经于2021年3月16日发布，按照Oracle的规则，这是一个LTS（长期支持版），本篇学习并记录下该版本的新特性。

密封类（Sealed Classes） JEP409

这是 Java 17 最重要的语法特性。它允许类或接口的作者控制哪些代码可以实现或继承它们。这为 代数数据类型 (ADT) 提供了基础。

例如：

package cn.net.dev;

// Shape只能被指定的类继承或者实现，这里只能被Circle和Square实现
sealed interface Shape permits Circle, Square {
}
// 不能再被继承，必须使用final
final class Circle implements Shape {
    private final double radius;
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
    public double radius() {
        return radius;
    }
}
// non-sealed，取消sealed限制，可以被任意类继承，所以不需要final
non-sealed class Square implements Shape {
    private final double side;
    public Square(double side) {
        this.side = side;
    }
    public double side() {
        return side;
    }
}
public class SealedDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Circle(5.0);
        System.out.println("面积 " + area(shape));
    }
    static double area(Shape shape) {
        if (shape instanceof Circle c) {
            return Math.PI * c.radius() * c.radius();
        } else if (shape instanceof Square s) {
            return s.side() * s.side();
        } else {
            throw new IllegalStateException("Unknown shape");
        }
    }
}

记录类（Records） JEP 359、JEP 384、JEP 395

经过 JEP 359、JEP 384、JEP 395三个版本的迭代，在Java16发布了证书版本，不过我只用LTS的版本，所以就将它向上归类到Java17的新特性

记录类的定义非常灵活，我们可以在单独文件中定义，也可以在类内部定义，甚至在函数内部定义。记录类的使用和普通类无异，使用 new 创建即可。它的特点如下：

它是一个final类;
不能继承其他类（包括记录类）
所有字段都是final的，一旦创建就不可以修改。
内置实现了构造函数，构造参数就是所有字段
内置实现了getter方法。
内置实现了equals()、hashCode()、toString()方法

使用该类型，可以极大的简化不可变数据传输对象的编写。

package cn.net.dev;

record User(Long id, String name, String email) {
}

public class RecordDemo {
    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User(1L, "zhangsan", "zhangsan@mail.com");
        User u2 = new User(1L, "lisi", "lisi@mail.com");

        System.out.println(u1.name());
        System.out.println(u1);
        System.out.println(u1.equals(u2));
    }
}

文本块 (Text Blocks) JEP 378

文本块是在Java 15正式发布的，它是一种多行字符串字面量，它避免了大多数转义序列的需要，以可预测的方式自动格式化字符串，并在需要时给予开发者对格式的控制。

package cn.net.dev;

public class TextBlockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String htmlBefore = "<html>\n" +
                "                    <head>\n" +
                "                        <title>Hello Java</title>\n" +
                "                    </head>\n" +
                "                    <body>\n" +
                "                       <div>111</div>\n" +
                "                    </body>\n" +
                "                </html>";

        String html = """
                <html>
                    <head>
                        <title>Hello Java</title>
                    </head>
                    <body>
                       <div>111</div>
                    </body>
                </html>
                """;
        String json = """
                {
                   "name":"zhangsan",
                   "age":20,
                   "email":"zhangsan@mail.com"
                }
                """;
        String sql = """
                SELECT id, name FROM users
                                WHERE status = 'ACTIVE'
                                ORDER BY created_at DESC;
                """;
        System.out.println(json);
        System.out.println(sql);
    }
}

如果需要转义，变量替换。可以使用如下方法

String name = "lisi";
String msg = """
        Hello My Name is $name
        """.replace("$name", name);
System.out.println(msg);

String msg1 = String.format("""
        Hello My Name is %s
        """, name);
System.out.println(msg1);

String msg2 = """
        Hello My Name is %s
        """.formatted(name);

这三种方法都可以，这样就可以避免字符串拼接（”””字符串拼接的用法与普通字符串拼接一致）。

在"""里面，可以使用\来作为<line-terminator>（类似于LINUX中的用法），使用\s转译为单个空格。

String text = """
                Hello, \
                My Name is lisi,\
                I love Java.\
                """;
        System.out.println(text);
// 输出为：Hello, My Name is lisi,I love Java.

和字符串相关，就避免不了转义，三个连续的 " 字符至少需要有一个 " 进行转义，以避免模仿结束定界符。

String text1 = """
                String text1 = \"""
                Hello Java
                \"""
                """;
System.out.println(text1);

System.out.println("""
             1 "
             2 ""
             3 ""\"
             4 ""\""
             5 ""\"""
             6 ""\"""\"
             7 ""\"""\""
             8 ""\"""\"""
             9 ""\"""\"""\"
            10 ""\"""\"""\""
            11 ""\"""\"""\"""
            12 ""\"""\"""\"""\"
""");

instanceof 模式匹配 (Pattern Matching for instanceof)

消除了显式的强制类型转换，代码更安全、更简洁。

package cn.net.dev;

public class InstanceofDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "Hello Java 17";
        if (obj instanceof String str) {
            String string = (String) obj;
            if (string.length() > 5) {
                System.out.println("这是一个字符串，并且长度大于5");
            }
        }
        // Java 17
        if (obj instanceof String str && str.length() > 5) {
            System.out.println("这是一个字符串，并且长度大于5");
        }
    }
}

伪随机数生成器增强 JEP411

引入了 RandomGenerator 接口，提供了更丰富的随机数算法（如 LXM 族算法）。

package cn.net.dev;

import java.util.random.RandomGenerator;
import java.util.random.RandomGeneratorFactory;

public class RandomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        RandomGenerator g = RandomGeneratorFactory.of("L64X128MixRandom").create();
        System.out.println("随机数: " + g.nextInt(8));
    }
}

Switch表达式

这是Java14正式发布的功能，也是在简化代码开发，我觉得还是有必要使用一下。

package cn.net.dev;

public class SwitchExpDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String day = "MONDAY";
        int numLetters = switch (day) {
            case "MONDAY", "FRIDAY", "SUNDAY" -> 6;
            case "TUESDAY" -> 7;
            case "THURSDAY", "SATURDAY" -> 8;
            case "WEDNESDAY" -> 9;
            default -> throw new IllegalArgumentException("Invalid day " + day);
        };
        System.out.println("字母数 ：" + numLetters);
    }
}

Teeing Collector（API增强）

Stream API 的增强，允许在一个流中同时执行两个不同的收集操作，并合并结果。

package cn.net.dev;

import java.util.stream.Stream;

import static java.util.stream.Collectors.*;

public class TeeingDemo {
    public static void main(String[] args) {
        var result = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).collect(
                teeing(
                        // 求和
                        summingInt(Integer::intValue),
                        // 计数
                        counting(),
                        // 合并逻辑，求平均
                        (sum, count) -> sum / (double) count
                )
        );
        System.out.println(result);
    }
}

NullPointerExecption提示更友好

这个是在Java 14正式发布的，虽然也算不上新特性。

A a = new A();
a = null;
a.call();

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "cn.net.dev.A.call()" because "a" is null
	at cn.net.dev.NpeDemo.main(NpeDemo.java:14)

我把JDK版本换到Java11

1 2	Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at cn.net.dev.NpeDemo.main(NpeDemo.java:11)

ZGC

大名鼎鼎的ZGC也是在Java 15终于正式发布了。它是一个可伸缩、低延迟的垃圾回收器，目标是无论堆多大，停顿时间都不超过 10ms。在Java启动参数中，添加-XX:+UseZGC即可。

1	java -XX:+UseZGC -Xms8g -Xmx8g -jar app.jar

ZGC的设计哲学是自适应，所以不需要太多的JVM参数，比较常用的如下所示：

参数	说明	建议
-XX:ParallelGCThreads=n	并行GC阶段使用的线程数	默认根据CPU的核心数计算，通常无需手动指定。
-XX:ConcGCThreads=n	并发GC阶段使用的线程数	如果发现GC速度赶不上分配速度，可以适当增加
-Xlog:gc*	开启详细的GC日志	诊断性能瓶颈的必备工具。
-XX:SoftMaxHeapSize=n	软最大堆限制	告诉`JVM`尽量保持堆在多少以下，超出后会更积极的回收。

一般只需要开启日志即可。

1	java -XX:+UseZGC -Xlog:gc*:file=gc.log:time,level,tags -jar app.jar

在 gc.log 中，你会看到 ZGC 的三个核心阶段：

Pause Mark Start：停顿（极短）。
Concurrent Mark：并发标记（不影响业务）。
Pause Mark End：停顿（极短）。
Concurrent Relocate：并发迁移（不影响业务）。

2024年1月1日更新：Java21的分代ZGC更靠谱，更加好用。推荐升级到Java 21。

新类层次结构分析实现 (New Class Hierarchy Analysis Implementation)

它属于JDK-8266074，这个不是JEP（JDK Enhancement Proposal），但也了解一下。

CHA 是什么？

CHA (Class Hierarchy Analysis，类层次结构分析) 是 JIT 编译器（C1/C2）用来优化代码的一种编译器技术。

核心目的：判断一个虚方法（Virtual Method）调用是否只有一个实际的实现类（即“单态性”）。
作用：如果编译器发现某个方法没有被子类重写，它就会大胆地进行 内联（Inlining），直接把方法体代码考过来，避免昂贵的虚方法表查询。

在 Java 17 之前，CHA 的实现逻辑比较古老且受限。JDK-8266074 引入了一套全新的、基于 Vtable（虚函数表） 的分析机制。

更精准的判断：新实现能更敏锐地处理抽象方法和默认方法（Default Methods）。
更好的内联决策：它能发现更多可以被内联的场景，尤其是在复杂的接口继承体系中。
默认开启：在 Java 17 中，这个新特性是默认开启的。

虚应用的自动清理

同上，不是JEP，属于JDK-8071507。在 Java 17 中，PhantomReference（虚引用）在对象不可达时会自动被 GC 清理，就像弱引用和软引用一样。减少了手动清理虚引用（以前看书疯狂JAVA讲义，书里翻译的是幻像引用，同一个东西，为了和强、弱一致，用虚更好一点）队列的负担，降低了内存泄漏风险。

还有一些swing和java.net的新特性，就不需要了解了，用到再说。还有一个Ideal Graph Visualizer的现代化也可以了解下，具体看这个介绍即可。