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Java 14 ~ 15 新特性概览

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calendar icon2022年3月1日word icon约 2010 字

Java14

空指针异常精准提示

通过 JVM 参数中添加-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages，可以在空指针异常中获取更为详细的调用信息，更快的定位和解决问题。

a.b.c.i = 99; // 假设这段代码会发生空指针

Java 14 之前：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at NullPointerExample.main(NullPointerExample.java:5)

Java 14 之后：

 // 增加参数后提示的异常中很明确的告知了哪里为空导致
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:
        Cannot read field 'c' because 'a.b' is null.
    at Prog.main(Prog.java:5)

switch 的增强(转正)

Java12 引入的 switch（预览特性）在 Java14 变为正式版本，不需要增加参数来启用，直接在 JDK14 中就能使用。

Java12 为 switch 表达式引入了类似 lambda 语法条件匹配成功后的执行块，不需要多写 break ，Java13 提供了 yield 来在 block 中返回值。

String result = switch (day) {
            case "M", "W", "F" -> "MWF";
            case "T", "TH", "S" -> "TTS";
            default -> {
                if(day.isEmpty())
                    yield "Please insert a valid day.";
                else
                    yield "Looks like a Sunday.";
            }

        };
System.out.println(result);

预览新特性

record 关键字

record 关键字可以简化 数据类（一个 Java 类一旦实例化就不能再修改）的定义方式，使用 record 代替 class 定义的类，只需要声明属性，就可以在获得属性的访问方法，以及 toString()，hashCode(), equals()方法

类似于使用 class 定义类，同时使用了 lombok 插件，并打上了@Getter,@ToString,@EqualsAndHashCode注解

/**
 * 这个类具有两个特征
 * 1. 所有成员属性都是final
 * 2. 全部方法由构造方法，和两个成员属性访问器组成（共三个）
 * 那么这种类就很适合使用record来声明
 */
final class Rectangle implements Shape {
    final double length;
    final double width;

    public Rectangle(double length, double width) {
        this.length = length;
        this.width = width;
    }

    double length() { return length; }
    double width() { return width; }
}
/**
 * 1. 使用record声明的类会自动拥有上面类中的三个方法
 * 2. 在这基础上还附赠了equals()，hashCode()方法以及toString()方法
 * 3. toString方法中包括所有成员属性的字符串表示形式及其名称
 */
record Rectangle(float length, float width) { }

文本块

Java14 中，文本块依然是预览特性，不过，其引入了两个新的转义字符：

  • \ : 表示行尾，不引入换行符
  • \s ：表示单个空格
String str = "凡心所向，素履所往，生如逆旅，一苇以航。";

String str2 = """
        凡心所向，素履所往， \
        生如逆旅，一苇以航。""";
System.out.println(str2);// 凡心所向，素履所往， 生如逆旅，一苇以航。
String text = """
        java
        c++\sphp
        """;
System.out.println(text);
//输出：
java
c++ php

instanceof 增强

依然是预览特性 ，Java 12 新特性中介绍过。

Java14 其他特性

  • 从 Java11 引入的 ZGC 作为继 G1 过后的下一代 GC 算法，从支持 Linux 平台到 Java14 开始支持 MacOS 和 Window（个人感觉是终于可以在日常开发工具中先体验下 ZGC 的效果了，虽然其实 G1 也够用）
  • 移除了 CMS(Concurrent Mark Sweep) 垃圾收集器（功成而退）
  • 新增了 jpackage 工具，标配将应用打成 jar 包外，还支持不同平台的特性包，比如 linux 下的deb和rpm，window 平台下的msi和exe

Java15

CharSequence

CharSequence 接口添加了一个默认方法 isEmpty() 来判断字符序列为空，如果是则返回 true。

public interface CharSequence {
  default boolean isEmpty() {
      return this.length() == 0;
  }
}

TreeMap

TreeMap 新引入了下面这些方法：

  • putIfAbsent()
  • computeIfAbsent()
  • computeIfPresent()
  • compute()
  • merge()

ZGC(转正)

Java11 的时候 ，ZGC 还在试验阶段。

当时，ZGC 的出现让众多 Java 开发者看到了垃圾回收器的另外一种可能，因此备受关注。

经过多个版本的迭代，不断的完善和修复问题，ZGC 在 Java 15 已经可以正式使用了！

不过，默认的垃圾回收器依然是 G1。你可以通过下面的参数启动 ZGC：

$ java -XX:+UseZGC className

EdDSA(数字签名算法)

新加入了一个安全性和性能都更强的基于 Edwards-Curve Digital Signature Algorithm （EdDSA）实现的数字签名算法。

虽然其性能优于现有的 ECDSA 实现，不过，它并不会完全取代 JDK 中现有的椭圆曲线数字签名算法( ECDSA)。

KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("Ed25519");
KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();

byte[] msg = "test_string".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);

Signature sig = Signature.getInstance("Ed25519");
sig.initSign(kp.getPrivate());
sig.update(msg);
byte[] s = sig.sign();

String encodedString = Base64.getEncoder().encodeToString(s);
System.out.println(encodedString);

输出：

0Hc0lxxASZNvS52WsvnncJOH/mlFhnA8Tc6D/k5DtAX5BSsNVjtPF4R4+yMWXVjrvB2mxVXmChIbki6goFBgAg==

文本块(转正)

在 Java 15 ，文本块是正式的功能特性了。

隐藏类(Hidden Classes)

隐藏类是为框架（frameworks）所设计的，隐藏类不能直接被其他类的字节码使用，只能在运行时生成类并通过反射间接使用它们。

预览新特性

密封类

Java 15 对 Java 14 中引入的预览新特性进行了增强，主要是引入了一个新的概念 密封类（Sealed Classes）。

密封类可以对继承或者实现它们的类进行限制。

比如抽象类 Person 只允许 Employee 和 Manager 继承。

public abstract sealed class Person
    permits Employee, Manager {

    //...
}

另外，任何扩展密封类的类本身都必须声明为 sealed、non-sealed 或 final。

public final class Employee extends Person {
}

public non-sealed class Manager extends Person {
}

如果允许扩展的子类和封闭类在同一个源代码文件里，封闭类可以不使用 permits 语句，Java 编译器将检索源文件，在编译期为封闭类添加上许可的子类。

instanceof 模式匹配

Java 15 并没有对此特性进行调整，继续预览特性，主要用于接受更多的使用反馈。

在未来的 Java 版本中，Java 的目标是继续完善 instanceof 模式匹配新特性。

Java15 其他新特性

  • Nashorn JavaScript 引擎彻底移除 ：Nashorn 从 Java8 开始引入的 JavaScript 引擎，Java9 对 Nashorn 做了些增强，实现了一些 ES6 的新特性。在 Java 11 中就已经被弃用，到了 Java 15 就彻底被删除了。
  • DatagramSocket API 重构
  • 禁用和废弃偏向锁（Biased Locking） ： 偏向锁的引入增加了 JVM 的复杂性大于其带来的性能提升。不过，你仍然可以使用 -XX:+UseBiasedLocking 启用偏向锁定，但它会提示 这是一个已弃用的 API。
  • ......

总结

关于预览特性

先贴一段 oracle 官网原文：This is a preview feature, which is a feature whose design, specification, and implementation are complete, but is not permanent, which means that the feature may exist in a different form or not at all in future JDK releases. To compile and run code that contains preview features, you must specify additional command-line options.

这是一个预览功能，该功能的设计，规格和实现是完整的，但不是永久性的，这意味着该功能可能以其他形式存在或在将来的 JDK 版本中根本不存在。 要编译和运行包含预览功能的代码，必须指定其他命令行选项。

就以switch的增强为例子，从 Java12 中推出，到 Java13 中将继续增强，直到 Java14 才正式转正进入 JDK 可以放心使用，不用考虑后续 JDK 版本对其的改动或修改

一方面可以看出 JDK 作为标准平台在增加新特性的严谨态度，另一方面个人认为是对于预览特性应该采取审慎使用的态度。特性的设计和实现容易，但是其实际价值依然需要在使用中去验证

JVM 虚拟机优化

每次 Java 版本的发布都伴随着对 JVM 虚拟机的优化，包括对现有垃圾回收算法的改进，引入新的垃圾回收算法，移除老旧的不再适用于今天的垃圾回收算法等

整体优化的方向是高效，低时延的垃圾回收表现

对于日常的应用开发者可能比较关注新的语法特性，但是从一个公司角度来说，在考虑是否升级 Java 平台时更加考虑的是JVM 运行时的提升

参考