Java 18 新功能介绍

大家好啊，我是阿朗，最近工作中需要用到限流，这篇文章介绍常见的限流方式。

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Java 18 在2022 年 3 月 22 日正式发布，Java 18 不是一个长期支持版本，这次更新共带来 9 个新功能。

OpenJDK Java 18 下载：https://jdk.java.net/18/

OpenJDK Java 18 文档：https://openjdk.java.net/projects/jdk/18/

JEP	描述
JEP 400	默认为 UTF-8
JEP 408	简单的网络服务器
JEP 413	Java API 文档中的代码片段
JEP 416	使用方法句柄重新实现核心反射
JEP 417	Vector API（三次孵化）
JEP 418	互联网地址解析 SPI
JEP 419	Foreign Function & Memory API (二次孵化)
JEP 420	switch 模式匹配（二次预览）
JEP 421	弃用完成删除

JEP 400：默认 UTF-8 字符编码

JDK 一直都是支持 UTF-8 字符编码，这次是把 UTF-8 设置为了默认编码，也就是在不加任何指定的情况下，默认所有需要用到编码的 JDK API 都使用 UTF-8 编码，这样就可以避免因为不同系统，不同地区，不同环境之间产生的编码问题。

Mac OS 默认使用 UTF-8 作为默认编码，但是其他操作系统上，编码可能取决于系统的配置或者所在区域的设置。如中国大陆的 windows 使用 GBK 作为默认编码。很多同学初学 Java 时可能都遇到过一个正常编写 Java 类，在 windows 系统的命令控制台中运行却出现乱码的情况。

使用下面的命令可以输出 JDK 的当前编码。

# Mac 系统，默认 UTF-8
➜  ~ java -XshowSettings:properties -version 2>&1 | grep file.encoding
    file.encoding = UTF-8
    file.encoding.pkg = sun.io
➜  ~

下面编写一个简单的 Java 程序，输出默认字符编码，然后输出中文汉字 ”你好“，看看 Java 18 和 Java 17 运行区别。

系统环境：Windows 11

import java.nio.charset.Charset;

public class Hello{
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Charset.defaultCharset());
        System.out.println("你好");
    }
}

从下面的运行结果中可以看到，使用 JDK 17 运行输出的默认字符编码是 GBK，输出的中文 ”你好“ 已经乱码了；乱码是因为 VsCode 默认的文本编辑器编码是 UTF-8，而中国地区的 Windows 11 默认字符编码是 GBK，也是 JDK 17 默认获取到的编码，所以会在控制台输出时乱码；而使用 JDK 18 输出的默认编码就是 UTF-8，所以可以正常的输出中文 ”你好“。

JEP 408：简单的 Web服务器

在 Java 18 中，提供了一个新命令 jwebserver，运行这个命令可以启动一个简单的、最小化的静态Web 服务器，它不支持 CGI 和 Servlet，所以最好的使用场景是用来测试、教育、演示等需求。

其实在如 Python、Ruby、PHP、Erlang 等许多平台都提供了开箱即用的 Web 服务器，可见一个简单的Web 服务器是一个常见的需求，Java 一直没有这方面的支持，现在可以了。

在 Java 18 中，使用 jwebserver 启动一个 Web 服务器，默认发布的是当前目录。

在当前目录创建一个网页文件 index.html






标题

启动 jwebserver.

➜  bin ./jwebserver
Binding to loopback by default. For all interfaces use "-b 0.0.0.0" or "-b ::".
Serving /Users/darcy/develop/jdk-18.jdk/Contents/Home/bin and subdirectories on 127.0.0.1 port 8000
URL http://127.0.0.1:8000/

浏览器访问：

有请求时会在控制台输出请求信息：

127.0.0.1 - - [26/3月/2022:16:53:30 +0800] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -
127.0.0.1 - - [26/3月/2022:16:55:13 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 -

通过 help 参数可以查看 jwebserver 支持的参数。

➜  bin ./jwebserver --help
Usage: jwebserver [-b bind address] [-p port] [-d directory]
                  [-o none|info|verbose] [-h to show options]
                  [-version to show version information]
Options:
-b, --bind-address    - 绑定地址. Default: 127.0.0.1 (loopback).
                        For all interfaces use "-b 0.0.0.0" or "-b ::".
-d, --directory       - 指定目录. Default: current directory.
-o, --output          - Output format. none|info|verbose. Default: info.
-p, --port            - 绑定端口. Default: 8000.
-h, -?, --help        - Prints this help message and exits.
-version, --version   - Prints version information and exits.
To stop the server, press Ctrl + C.

JEP 413：Javadoc 中支持代码片段

在 Java 18 之前，已经支持在 Javadoc 中引入代码片段，这样可以在某些场景下更好的展示描述信息，但是之前的支持功能有限，比如我想高亮代码片段中的某一段代码是无能为力的。现在 Java 18 优化了这个问题，增加了 @snippet 来引入更高级的代码片段。

在 Java 18 之前，使用

{@code ...}

来引入代码片段。

 /**
  * 时间工具类
  * Java 18 之前引入代码片段：
  * {@code
  *     public static String timeStamp() {
  *        long time = System.currentTimeMillis();
  *         return String.valueOf(time / 1000);
  *     }
  * }
  *
  */

生成 Javadoc 之后，效果如下：

高亮代码片段

从 Java 18 开始，可以使用 @snippet 来生成注释，且可以高亮某个代码片段。

/**
 * 在 Java 18 之后可以使用新的方式
 * 下面的代码演示如何使用 {@code Optional.isPresent}:
 * {@snippet :
 * if (v.isPresent()) {
 *     System.out.println("v: " + v.get());
 * }
 * }
 *
 * 高亮显示 println
 *
 * {@snippet :
 * class HelloWorld {
 *     public static void main(String... args) {
 *         System.out.println("Hello World!");      // @highlight substring="println"
 *     }
 * }
 * }
 *
 */

效果如下，更直观，效果更好。

正则高亮代码片段

甚至可以使用正则来高亮某一段中的某些关键词：

/** 
  * 正则高亮：
  * {@snippet :
  *   public static void main(String... args) {
  *       for (var arg : args) {                 // @highlight region regex = "\barg\b"
  *           if (!arg.isBlank()) {
  *               System.out.println(arg);
  *           }
  *       }                                      // @end
  *   }
  *   }
  */

生成的 Javadoc 效果如下:

替换代码片段

可以使用正则表达式来替换某一段代码。

 /** 
   * 正则替换：
   * {@snippet :
   * class HelloWorld {
   *     public static void main(String... args) {
   *         System.out.println("Hello World!");  // @replace regex='".*"' replacement="..."
   *     }
   * }
   * }
   */

这段注释会生成如下 Javadoc 效果。

class HelloWorld {
    public static void main(String... args) {
        System.out.println(...);
    }
}

附：Javadoc 生成方式

# 使用 javadoc 命令生成 Javadoc 文档
➜  bin ./javadoc -public -sourcepath ./src -subpackages com -encoding utf-8 -charset utf-8 -d ./javadocout
# 使用 Java 18 的 jwebserver 把生成的 Javadoc 发布测试
➜  bin ./jwebserver -d /Users/darcy/develop/javadocout

访问测试：

JEP 416：使用方法句柄重新实现反射核心功能

Java 18 改进了 java.lang.reflect.Method、Constructor 的实现逻辑，使之性能更好，速度更快。这项改动不会改动相关 API ，这意味着开发中不需要改动反射相关代码，就可以体验到性能更好反射。

OpenJDK 官方给出了新老实现的反射性能基准测试结果。

Java 18 之前：

Benchmark                                     Mode  Cnt   Score  Error  Units
ReflectionSpeedBenchmark.constructorConst     avgt   10  68.049 ± 0.872  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorPoly      avgt   10  94.132 ± 1.805  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorVar       avgt   10  64.543 ± 0.799  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldConst   avgt   10  35.361 ± 0.492  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldPoly    avgt   10  67.089 ± 3.288  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldVar     avgt   10  35.745 ± 0.554  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodConst  avgt   10  77.925 ± 2.026  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodPoly   avgt   10  96.094 ± 2.269  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodVar    avgt   10  80.002 ± 4.267  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldConst     avgt   10  33.442 ± 2.659  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldPoly      avgt   10  51.918 ± 1.522  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldVar       avgt   10  33.967 ± 0.451  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodConst    avgt   10  75.380 ± 1.660  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodPoly     avgt   10  93.553 ± 1.037  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodVar      avgt   10  76.728 ± 1.614  ns/op

Java 18 的新实现：

Benchmark                                     Mode  Cnt    Score   Error  Units
ReflectionSpeedBenchmark.constructorConst     avgt   10   32.392 ± 0.473  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorPoly      avgt   10  113.947 ± 1.205  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorVar       avgt   10   76.885 ± 1.128  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldConst   avgt   10   18.569 ± 0.161  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldPoly    avgt   10   98.671 ± 2.015  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldVar     avgt   10   54.193 ± 3.510  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodConst  avgt   10   33.421 ± 0.406  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodPoly   avgt   10  109.129 ± 1.959  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodVar    avgt   10   90.420 ± 2.187  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldConst     avgt   10   19.080 ± 0.179  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldPoly      avgt   10   92.130 ± 2.729  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldVar       avgt   10   53.899 ± 1.051  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodConst    avgt   10   35.907 ± 0.456  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodPoly     avgt   10  102.895 ± 1.604  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodVar      avgt   10   82.123 ± 0.629  ns/op

可以看到在某些场景下性能稍微好些。

JEP 417：Vector API（三次孵化）

在 Java 16 中引入一个新的 API 来进行向量计算，它可以在运行时可靠的编译为支持的 CPU 架构，从而实现更优的计算能力。

在 Java 17 中改进了 Vector API 性能，增强了例如对字符的操作、字节向量与布尔数组之间的相互转换等功能。

现在在 JDK 18 中将继续优化其性能。

JEP 418：互联网地址解析 SPI

对于互联网地址解析 SPI，为主机地址和域名地址解析定义一个 SPI，以便java.net.InetAddress可以使用平台内置解析器以外的解析器。

InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.wdbyte.com");
System.out.println(inetAddress.getHostAddress());
// 输出
// 106.14.229.49

JEP 419：Foreign Function & Memory API (第二次孵化）

新的 API 允许 Java 开发者与 JVM 之外的代码和数据进行交互，通过调用外部函数，可以在不使用 JNI 的情况下调用本地库。

这是一个孵化功能；需要添加--add-modules jdk.incubator.foreign来编译和运行 Java 代码，Java 18 改进了相关 API ，使之更加简单易用。

历史

Java 14 JEP 370 (opens new window)引入了外部内存访问 API（孵化器）。
Java 15 JEP 383 (opens new window)引入了外部内存访问 API（第二孵化器）。
Java 16 JEP 389 (opens new window)引入了外部链接器 API（孵化器）。
Java 16 JEP 393 (opens new window)引入了外部内存访问 API（第三孵化器）。
Java 17 JEP 412 (opens new window)引入了外部函数和内存 API（孵化器）。

JEP 420：switch 表达式（二次孵化）

从 Java 17 开始，对于 Switch 的改进就已经在进行了，Java 17 的 JEP 406 已经对 Switch 表达式进行了增强，使之可以减少代码量。

下面是几个例子：

// JDK 17 以前
static String formatter(Object o) {
    String formatted = "unknown";
    if (o instanceof Integer i) {
        formatted = String.format("int %d", i);
    } else if (o instanceof Long l) {
        formatted = String.format("long %d", l);
    } else if (o instanceof Double d) {
        formatted = String.format("double %f", d);
    } else if (o instanceof String s) {
        formatted = String.format("String %s", s);
    }
    return formatted;
}

而在 Java 17 之后，可以通过下面的写法进行改进：

// JDK 17 之后
static String formatterPatternSwitch(Object o) {
    return switch (o) {
        case Integer i -> String.format("int %d", i);
        case Long l    -> String.format("long %d", l);
        case Double d  -> String.format("double %f", d);
        case String s  -> String.format("String %s", s);
        default        -> o.toString();
    };
}

switch 可以和 null 进行结合判断：

static void testFooBar(String s) {
    switch (s) {
        case null         -> System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}

case 时可以加入复杂表达式：

static void testTriangle(Shape s) {
    switch (s) {
        case Triangle t && (t.calculateArea() > 100) ->
            System.out.println("Large triangle");
        default ->
            System.out.println("A shape, possibly a small triangle");
    }
}

case 时可以进行类型判断：

sealed interface S permits A, B, C {}
final class A implements S {}
final class B implements S {}
record C(int i) implements S {}  // Implicitly final

static int testSealedExhaustive(S s) {
    return switch (s) {
        case A a -> 1;
        case B b -> 2;
        case C c -> 3;
    };
}

扩展：JEP 406：Switch 的类型匹配（预览）

JEP 421：弃用删除相关

在未来将删除 Finalization，目前 Finalization 仍默认保持启用状态，但是已经可以手动禁用；在未来的版本中，将会默认禁用；在以后的版本中，它将被删除。需要进行资源管理可以尝试 try-with-resources 或者 java.lang.ref.Cleaner。

参考

JDK 18 Features（https://openjdk.java.net/projects/jdk/18/）