JDK 21新特性

JDK 21 是于 2023 年 9 月 19 日发布的长期支持（LTS）版本， 带来了多个显著的特性和改进，旨在提升开发者的工作效率、应用性能和语言表达能力。以下是 Java 21 的主要新特性：

1. 虚拟线程（Virtual Threads）

虚拟线程（也称为轻量级线程或协程）是 JDK 21 中最引人注目的新特性之一。虚拟线程旨在简化并发编程，提高应用程序的吞吐量和响应性。

• 轻量级: 每个虚拟线程占用的内存远少于传统的操作系统线程。
• 自动管理: 虚拟线程由 JVM 自动管理和调度，开发者无需手动管理线程池。
• 简化并发编程: 通过 java.util.concurrent.StructuredTaskScope 和 java.util.concurrent.Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor 等 API，简化了并发任务的编写和管理。

示例代码

import java.util.concurrent.*;

public class VirtualThreadsExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                int taskNumber = i;
                executor.submit(() -> {
                    System.out.println("Task " + taskNumber + " running on thread " + Thread.currentThread());
                });
            }
        }
    }
}

2. 字符串模板（String Templates）

字符串模板允许在字符串中嵌入表达式，并提供编译时类型检查和格式化功能。

• 内联表达式: 使用 $ 符号嵌入表达式。
• 编译时检查: 确保嵌入的表达式类型正确。
• 格式化: 支持格式化字符串，类似于 printf。

示例代码

public class StringTemplatesExample {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "Alice";
        int age = 30;
        String message = STR."Hello, my name is \{name} and I am \{age} years old.";
        System.out.println(message);
    }
}

3. 记录模式匹配（Record Patterns）

记录模式匹配扩展了模式匹配功能，允许在 switch 表达式和 if 语句中使用记录模式。

• 记录模式: 允许匹配记录类型的实例，并提取其字段。
• 简化代码: 减少了样板代码，提高了代码的可读性和简洁性。

示例代码

record Point(int x, int y) {}

public class RecordPatternsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Point(10, 20);

        if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
            System.out.println("Point at (" + x + ", " + y + ")");
        }
    }
}

4. 外部函数和内存 API（Foreign Function & Memory API）

外部函数和内存 API 提供了一种更安全、更高效的方式来调用外部代码和管理本地内存。

• 外部函数调用: 使用 jdk.incubator.foreign 包中的 API 调用本地函数。
• 内存访问: 提供对本地内存的安全访问，避免内存泄漏和未定义行为。

示例代码

import jdk.incubator.foreign.*;

public class ForeignFunctionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (MemorySession session = MemorySession.openConfined()) {
            MemorySegment functionSymbol = Linker.nativeLinker().defaultLookup()
                .find("strlen").orElseThrow();

            FunctionDescriptor fd = FunctionDescriptor.of(ValueLayout.JAVA_LONG, ValueLayout.ADDRESS);
            MethodHandle strlen = Linker.nativeLinker().downcallHandle(functionSymbol, fd);

            MemorySegment cString = session.allocateUtf8String("Hello, World!");
            long length = (long) strlen.invokeExact(cString.address());
            System.out.println("Length of string: " + length);
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5. 结构化并发控制（Structured Concurrency Control）

结构化并发控制提供了更好的并发任务管理和错误处理机制。

• 任务范围: 使用 StructuredTaskScope 来管理并发任务，确保任务的正确启动和关闭。
• 错误处理: 提供了更好的错误传播和处理机制。

示例代码

import java.util.concurrent.*;

public class StructuredConcurrencyExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
            Future<Integer> future1 = scope.fork(() -> compute(10));
            Future<Integer> future2 = scope.fork(() -> compute(20));

            scope.join(); // Wait for all tasks to complete or one to fail
            scope.throwIfFailed(); // Throw exception if any task failed

            int result1 = future1.resultNow();
            int result2 = future2.resultNow();
            System.out.println("Results: " + result1 + ", " + result2);
        }
    }

    private static int compute(int value) {
        return value * value;
    }
}

6. 其他改进和增强

• 弃用和移除: 移除了部分旧的功能和API，以简化和现代化Java平台。
• 性能改进: 对JVM进行了多项性能优化，提高了整体性能。
• 安全性增强: 提高了JVM的安全性，修复了多个安全漏洞。

总结

JDK 21 引入了许多重要的新特性和改进，特别是虚拟线程和字符串模板，这些特性显著提升了Java在并发编程和字符串处理方面的性能和易用性。
建议访问 Oracle JDK 官方网站 或 OpenJDK 官方网站查询更多新特性详细信息。