Java 17的这些新特性，Java迈入新时代

前言

2021年9月14日Java 17发布，作为新时代的农民工，有必要了解一下都有哪些新东西。

Java 17是Java 11以来又一个LTS（长期支持）版本，Java 11 和Java 17之间发生了那些变化可以在OpenJDK官网找到JEP（Java增强建议）的完整列表。

本期文章会重点介绍在语法方面Java 17的更新，并且通过一些代码示例让大家更容易理解，主要涉及以下9个点：

• 文本块
• switch表达式
• record关键字
• sealed classes密封类
• instanceof模式匹配
• Helpful NullPointerExceptions
• 日期周期格式化
• 精简数字格式化支持
• Stream.toList()简化

文本块

在Java17之前的版本里，如果我们需要定义一个字符串，比如一个JSON数据，基本都是如下方式定义：

public void lowVersion() {
    String text = "{\n" +
        "  \"name\": \"小黑说Java\",\n" +
        "  \"age\": 18,\n" +
        "  \"address\": \"北京市西城区\"\n" +
        "}";
    System.out.println(text);
}

这种方式定义具有几个问题：

• 双引号需要进行转义；
• 为了字符串的可读性需要通过+号连接；
• 如果需要将JSON复制到代码中需要做大量的格式调整（当然这一点也可以通过其他工具解决）；

通过Java 17中的文本块语法，类似的字符串处理则会方便很多；通过三个双引号可以定义一个文本块，并且结束的三个双引号不能和开始的在同一行。

上面例子中的JSON可以更方便，可读性更好的通过文本块定义。代码如下：

private void highVersion() {
    String text = """
            {
              "name": "小黑说Java",
              "age": 18,
              "address": "北京市西城区"
            }
            """;
    System.out.println(text);
}

这段代码的输出结果是：

{
  "name": "小黑说Java",
  "age": 18,
  "address": "北京市西城区"
}

switch表达式

Java 17版本中switch表达式将允许switch有返回值，并且可以直接作为结果赋值给一个变量，等等一系列的变化。

下面有一个switch例子，依赖于给定的枚举值，执行case操作，故意省略break。

private static void lowVesion(Fruit fruit) {
    switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR:
            System.out.println("普通水果");
        case MANGO, AVOCADO:
            System.out.println("进口水果");
        default:
            System.out.println("未知水果");
    }
}

我们调用这个方法传入一个APPLE，会输出以下结果：

普通水果
进口水果
未知水果

显然这不是期望的结果，因为我们需要在每个case里添加break防止所有的case都没执行。

private static void lowVesion(Fruit fruit) {
    switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR:
            System.out.println("普通水果");
            break;
        case MANGO, AVOCADO:
            System.out.println("进口水果");
			break;
        default:
            System.out.println("未知水果");
    }
}

可以通过switch表达式来进行简化。将冒号（:）替换为箭头（->），并且switch表达式默认不会失败，所以不需要break。

private static void withSwitchExpression(Fruit fruit) {
    switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR -> System.out.println("普通水果");
        case MANGO, AVOCADO -> System.out.println("进口水果");
        default -> System.out.println("未知水果");
    }
}

switch表达式也可以返回一个值，比如上面的例子我们可以让switch返回一个字符串来表示我们要打印的文本。需要注意在switch语句的最后要加一个分号。

private static void withReturnValue(Fruit fruit) {
    String text = switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR -> "普通水果";
        case MANGO, AVOCADO -> "进口水果";
        default -> "未知水果";
    };
    System.out.println(text);
}

也可以直接省略赋值动作直接打印。

private static void withReturnValue(Fruit fruit) {
    System.out.println(switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR -> "普通水果";
        case MANGO, AVOCADO -> "进口水果";
        default -> "未知水果";
    });
}

如果你想在case里想做不止一件事，比如在返回之前先进行一些计算或者打印操作，可以通过大括号来作为case块，最后的返回值使用关键字yield进行返回。

private static void withYield(Fruit fruit) {
    String text = switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR -> {
            System.out.println("给的水果是: " + fruit);
            yield "普通水果";
        }
        case MANGO, AVOCADO -> "进口水果";
        default -> "未知水果";
    };
    System.out.println(text);
}

这个输出结果是：

给的水果是: APPLE
普通水果

当然也可以直接使用yield返回结果。

private static void oldStyleWithYield(Fruit fruit) {
    System.out.println(switch (fruit) {
        case APPLE, PEAR:
            yield "普通水果";
        case MANGO, AVOCADO:
            yield "进口水果";
        default:
            yield "未知水果";
    });
}

record关键字

record用于创建不可变的数据类。在这之前如果你需要创建一个存放数据的类，通常需要先创建一个Class，然后生成构造方法、getter、setter、hashCode、equals和toString等这些方法，或者使用Lombok来简化这些操作。

比如定义一个Person类：

// 这里使用lombok减少代码
@Data
@AllArgsConstructor
public class Person {
    private String name;

    private int age;

    private String address;
}

我们来通过Person类做一些测试，比如创建两个对象，对他们进行比较，打印这些操作。

public static void testPerson() {
    Person p1 = new Person("小黑说Java", 18, "北京市西城区");
    Person p2 = new Person("小白说Java", 28, "北京市东城区");
    System.out.println(p1);
    System.out.println(p2);
    System.out.println(p1.equals(p2));
}

假设有一些场景我们只需要对Person的name和age属性进行打印，在有record之后将会变得非常容易。

public static void testPerson() {
    Person p1 = new Person("小黑说Java", 18, "北京市西城区");
    Person p2 = new Person("小白说Java", 28, "北京市东城区");
    // 使用record定义
    record PersonRecord(String name,int age){}
    
    PersonRecord p1Record = new PersonRecord(p1.getName(), p1.getAge());
    PersonRecord p2Record = new PersonRecord(p2.getName(), p2.getAge());
    System.out.println(p1Record);
    System.out.println(p2Record);
}

record也可以单独定义作为一个文件定义，但是因为Record的使用非常紧凑，所以可以直接在需要使用的地方直接定义。

record同样也有构造方法，可以在构造方法中对数据进行一些验证操作。

public static void testPerson() {
    Person p1 = new Person("小黑说Java", 18, "北京市西城区");
    Person p2 = new Person(null, 28, "北京市东城区");
    record PersonRecord(String name, int age) {
        // 构造方法
        PersonRecord {
            System.out.println("name " + name + " age " + age);
            if (name == null) {
                throw new IllegalArgumentException("姓名不能为空");
            }
        }
    }
    PersonRecord p1Record = new PersonRecord(p1.getName(), p1.getAge());
    PersonRecord p2Record = new PersonRecord(p2.getName(), p2.getAge());
}

密封类 sealed class

密封类可以让我们更好的控制哪些类可以对我定义的类进行扩展。密封类可能对于框架或中间件的开发者更有用。在这之前一个类要么是可以被extends的，要么是final的，只有这两种选项。

密封类可以控制有哪些类可以对超类进行继承，在Java 17之前如果我们需要控制哪些类可以继承，可以通过改变类的访问级别，比如去掉类的public，访问级别为默认。比如我们在com.heiz.java11包中定义了如下的三个类：

package com.heiz.java11;
public abstract class Furit {
}
public class Apple extends Furit {
}
public class Pear extends Furit {
}

那么我们可以在另一个包com.heiz123.java11中写如下的代码：

private static void test() {
    Apple apple = new Apple();
    Pear pear = new Pear();
    Fruit fruit = apple;
    class Avocado extends Fruit {};
}

既可以定义Apple，Pear，也可以将apple实例赋值给Fruit，并且可以对Fruit进行继承。

如果我们不想让Fruit在com.heiz.java11包以外被扩展，在Java11版本中只能改变访问权限，去掉class的public修饰符。这样虽然可以控制被被继承，但是也会导致Fruit fruit = apple;也编译失败；在Java 17中通过密封类可以解决这个问题。

package com.heiz.java17;

public abstract sealed class Furit permits Apple,Pear {
}
public non-sealed class Apple extends Furit {
}
public final class Pear extends Furit {

}

在定义Furit时通过关键字sealed声明为密封类，通过permits可以指定Apple,Pear类可以进行继承扩展。

子类需要指明它是final,non-sealed或sealed的。父类不能控制子类是否可以被继承。

private static void test() {
    Apple apple = new Apple();
    Pear pear = new Pear();
	// 可以将apple赋值给Fruit
    Fruit fruit = apple;
    // 只能继承Apple，不能继承Furit
    class Avocado extends Apple {};
}

instanceof模式匹配

通常我们使用instanceof时，一般发生在需要对一个变量的类型进行判断，如果符合指定的类型，则强制类型转换为一个新变量。

private static void oldStyle(Object o) {
    if (o instanceof Furit) {
        Furit furit = (GrapeClass) o;
        System.out.println("This furit is :" + furit.getName);
    }
}

在使用instanceof的模式匹配后，上面的代码可进行简写。

private static void oldStyle(Object o) {
    if (o instanceof Furit furit) {
        System.out.println("This furit is :" + furit.getName);
    }
}

可以将类型转换和变量声明都在if中处理。同时，可以直接在if中使用这个变量。

private static void oldStyle(Object o) {
    if (o instanceof Furit furit && furit.getColor()==Color.RED) {
        System.out.println("This furit is :" + furit.getName);
    }
}

因为只有当instanceof的结果为true时，才会定义变量furit，所以这里可以使用&&，但是改为||就会编译报错。

Helpful NullPointerExceptions

Helpful NullPointerExceptions可以在我们遇到NPE时节省一些分析时间。如下的代码会导致一个NPE。

public static void main(String[] args) {
    Person p = new Person();
	String cityName = p.getAddress().getCity().getName();
}

在Java 11中，输出将显示NullPointerException发生的行号，但不知道哪个方法调用时产生的null，必须通过调试的方式找到。

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
        at com.heiz.java17.HelpfulNullPointerExceptionsDemo.main(HelpfulNullPointerExceptionsDemo.java:13)

在Java 17中，则会准确显示发生NPE的精确位置。

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "com.heiz.java17.Address.getCity()" because the return value of "com.heiz.java17.Person.getAddress()" is null
		at com.heiz.java17.HelpfulNullPointerExceptionsDemo.main(HelpfulNullPointerExceptionsDemo.java:13)

日期周期格式化

在Java 17中添加了一个新的模式B,用于格式化DateTime,它根据Unicode标准指示一天时间段。

使用默认的英语语言环境，打印一天的几个时刻：

DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("B");
System.out.println(dtf.format(LocalTime.of(8, 0)));
System.out.println(dtf.format(LocalTime.of(13, 0)));
System.out.println(dtf.format(LocalTime.of(20, 0)));
System.out.println(dtf.format(LocalTime.of(23, 0)));
System.out.println(dtf.format(LocalTime.of(0, 0)));

输出结果：

in the morning
in the afternoon
in the evening
at night
midnight

如果是中文语言环境，则输出结果为：

上午
下午
晚上
晚上
午夜

可见咱们的晚上是包括英美国家的evening和night的。

精简数字格式化支持

在NumberFormat中添加了一个工厂方法，可以根据Unicode标准以紧凑的、人类可读的形式格式化数字。

SHORT格式如下所示:

NumberFormat fmt = NumberFormat.getCompactNumberInstance(Locale.ENGLISH, NumberFormat.Style.SHORT);
System.out.println(fmt.format(1000));
System.out.println(fmt.format(100000));
System.out.println(fmt.format(1000000));

输出格式为：

1K
100K
1M

LONG格式如下所示：

fmt = NumberFormat.getCompactNumberInstance(Locale.ENGLISH, NumberFormat.Style.LONG);
System.out.println(fmt.format(1000));
System.out.println(fmt.format(100000));
System.out.println(fmt.format(1000000));

输出结果为：

1 thousand
100 thousand
1 million

Stream.toList()

如果需要将Stream转换成List,需要通过调用collect方法使用Collectors.toList()，代码非常冗长。

private static void oldStyle() {
    Stream stringStream = Stream.of("a", "b", "c");
    List stringList =  stringStream.collect(Collectors.toList());
    for(String s : stringList) {
        System.out.println(s);
    }
}

在Java 17中将会变得简单，可以直接调用toList()。

private static void streamToList() {
    Stream stringStream = Stream.of("a", "b", "c");
    List stringList =  stringStream.toList();
    for(String s : stringList) {
        System.out.println(s);
    }
}