JDK 14全景透视：每个Java开发者必知的新特性

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前言：

随着技术界不断进步，Java也在持续演变，每个新版本都带来了创新和提升。JDK 14不仅仅是一次更新，它是Java演变史上的一个重要里程碑，为开发者提供了前所未有的工具和能力。本文将带你深入了解JDK 14的每一个角落，探索它是如何推动Java走向新高度的。

switch表达式标准化

在JDK 14中，Switch表达式（switch）从预览状态被提升为正式特性，这标志着Java语言在简化控制流结构方面迈出了重要一步。这个特性的目的是让开发者能够以更简洁、更安全的方式编写条件逻辑。

Switch表达式成为正式特性的意义：

1. 代码简洁性：

   • 传统的switch语句需要显式的break语句来防止代码"掉落"到下一个分支。Switch表达式通过引入箭头（->）来消除这种需要，每个案例自动终止，减少了样板代码。

2. 可读性和安全性：

   • Switch表达式减少了代码的复杂性，使得代码更易读、更易理解。同时，它也减少了因遗漏break语句而导致的错误。

3. 表达能力：

   • Switch表达式可以返回值，并允许多个标签指向同一代码块，这为表达复杂逻辑提供了更大的灵活性和力量。

如何使用Switch表达式：

以下是一个示例，展示了如何使用Switch表达式来简化代码：

传统的switch语句：

String monthString;
switch (month) {
    case 1:  monthString = "January";
             break;
    case 2:  monthString = "February";
             break;
    // ... more cases ...
    default: monthString = "Unknown";
             break;
}

使用Switch表达式：

String monthString = switch (month) {
    case 1  -> "January";
    case 2  -> "February";
    // ... more cases ...
    default -> "Unknown";
};

在这个示例中，Switch表达式不仅使代码更简洁，而且通过直接返回值，使得整个结构更直观。

注意事项：

• 兼容性：作为正式特性，Switch表达式在JDK 14及更高版本中完全支持，不再需要特殊的编译器标志来启用。
• 默认行为：如果没有匹配的case且没有定义default，Switch表达式会抛出异常，确保所有可能的情况都被处理。
• 代码风格：虽然Switch表达式提供了更大的灵活性，但在使用时仍需考虑代码风格和一致性，确保代码的可维护性。

通过将Switch表达式纳入正式特性，JDK 14为Java开发者提供了一个更强大、更简洁的工具来处理多分支条件逻辑，有助于提高代码质量和开发效率。

instanceof模式匹配

在JDK 14中引入的Pattern Matching for instanceof 是一个预览特性，它旨在简化Java中的类型检查和转换操作。这个特性通过允许你在同一个表达式中同时进行类型检查和变量赋值，使得相关代码更简洁、更易读。

Pattern Matching for instanceof 的好处：

1. 减少冗余：

   • 传统的类型检查和转换需要多个步骤：首先使用instanceof检查类型，然后将对象转换为相应类型。Pattern Matching for instanceof 将这两个步骤合二为一，减少了重复代码。

2. 提高可读性：

   • 通过减少不必要的模板代码，使得开发者可以更直接地表达他们的意图，代码因此更加清晰。

3. 避免错误：

   • 在传统的instanceof检查和类型转换模式中，很容易在类型转换时使用错误的变量，而Pattern Matching for instanceof 通过绑定变量减少了这种错误的可能性。

使用Pattern Matching for instanceof 的示例：

传统方式：

if (obj instanceof String) {
    String s = (String) obj;
    // 使用s进行操作
}

在这个传统模式中，需要明确地进行类型转换，并且需要额外的变量声明。

使用Pattern Matching for instanceof：

if (obj instanceof String s) {
    // 直接使用s进行操作
}

在这个新模式中，instanceof 不仅检查了obj 是否为String 类型，同时也在同一个表达式中声明了新的变量s，并将obj转换为String并赋值给s。如果obj不是String类型，这段代码不会执行，并且s不会被定义。

注意事项：

• 预览特性：作为预览特性，需要在编译和运行时启用特定的标志才能使用。
• 作用域：引入的变量（如示例中的s）的作用域被限定在if语句块内，这有助于避免命名冲突和意外的变量使用。
• 最佳实践：尽管Pattern Matching for instanceof 可以使代码更简洁，但在使用它时仍应考虑代码的清晰性和易维护性。

通过引入Pattern Matching for instanceof，JDK 14为Java开发者提供了一个更加强大和表达性的工具来处理类型检查和转换，有助于简化代码并减少常见的编码错误。

records

在JDK 14中，Records是一个预览特性，引入了一种新的类型声明，旨在提供一种简洁的方式来模拟“纯数据”的概念。Records旨在作为Java中不可变数据的简洁和安全的表示，特别适用于那些作为数据载体的类。

Records的基本概念：

1. 数据载体：

   • Records被设计为不可变的数据载体，适合用于传递数据和创建数据对象。它们提供了一种简洁的方式来定义包含数据但没有额外行为的类。

2. 简洁性：

   • 传统的Java类可能需要大量的样板代码，包括字段、构造函数、getter、equals()、hashCode()和toString()。Records通过单一的声明自动提供这些功能。

3. 不可变性：

   • Record中的字段是final的，这意味着它们在初始化后不能被修改，这有助于保证对象状态的不变性和线程安全性。

Records的语法：

record Point(int x, int y) { }

在这个例子中，Point是一个record，它有两个字段：x和y。Java自动为这些字段生成了构造函数、getter方法、以及适当的equals()、hashCode()和toString()实现。

使用Records的场景：

1. DTOs (Data Transfer Objects)：

   • 当你需要传递数据时，Records提供了一种更简洁、更安全的方式来定义DTOs。

2. 缓存键：

   • Records的自动hashCode和equals实现使得它们非常适合用作缓存或Map中的键。

3. 模式匹配：

   • 尽管Java还没有正式支持模式匹配，但Records的结构和不可变性使它们成为未来支持模式匹配时的理想选择。

注意事项：

• 预览特性：作为预览特性，你需要在编译和运行时启用特定的标志才能使用Records。
• 限制：由于Records旨在作为不可变数据载体，它们不能被继承，每个record字段也是final的。
• 最佳实践：在使用Records之前，考虑你的使用场景。如果你需要一个纯数据类，不需要额外的方法或继承，Records可能是一个优秀的选择。

通过引入Records，JDK 14提供了一种新的方式来表示不可变数据，旨在减少样板代码，增强代码可读性，同时提供不可变性的安全保证。

NullPointerExceptions

JEP 358: Helpful NullPointerExceptions 是在JDK 14中引入的一个重要改进，旨在增强空指针异常（NullPointerException, NPE）的可诊断性。这个改进为开发者提供了更多的上下文信息，帮助他们快速理解和修复产生NPE的原因。

NullPointerExceptions的传统问题：

1. 缺乏信息：

   • 传统的NPE通常不提供足够的信息来确定导致异常的确切原因和位置，特别是在复杂的表达式中。

2. 调试困难：

   • 开发者通常需要花费大量时间在调试器中逐步执行或添加额外的日志语句来确定哪个具体的变量或方法调用返回了null。

JEP 358的主要特点：

1. 详细的异常信息：

   • 当NPE发生时，异常消息现在会提供关于哪个变量或哪个表达式部分是null的详细信息。这使得诊断问题变得更直接。

2. 精确的定位：

   • 异常信息能够指出是哪个变量或方法调用产生了null，即使它是一个复杂表达式的一部分。

3. 可选启用：

   • 由于改进的NPE消息可能会泄露敏感信息，它默认是禁用的。你可以选择性地为特定运行或整个系统启用它。

示例：

假设有以下代码：

public class NPEExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        String name = person.getName().toUpperCase();
    }
}

class Person {
    String name;
    String getName() { return name; }
}

在这个例子中，person.getName() 返回null，导致尝试调用toUpperCase()时抛出NPE。

传统的NPE消息：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at NPEExample.main(NPEExample.java:4)

这个消息没有说明是哪个具体的部分为null。

使用Helpful NullPointerExceptions的消息：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: 
    Cannot invoke "String.toUpperCase()" because "person.getName()" is null
    at NPEExample.main(NPEExample.java:4)

这个改进的消息清晰地指出person.getName()是null，这是尝试调用toUpperCase()时出错的原因。

如何启用Helpful NullPointerExceptions：

• 在JVM启动时，使用-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages选项来启用这个特性。

注意事项：

• 性能考虑：虽然这个特性在大多数情况下对性能影响不大，但在异常密集的代码中可能会有轻微的性能开销。
• 安全性：改进的异常信息可能会包含敏感数据。确保在处理敏感信息时考虑这一点，特别是在生产环境中。

通过JEP 358: Helpful NullPointerExceptions，JDK 14为开发者提供了一个强大的工具来快速定位和解决空指针异常，减少了调试的难度和时间，提高了开发效率。