JDK19新特性使用實例詳解

更新時間：2022年09月26日 15:19:32 作者：Throwable

這篇文章主要為大家介紹了JDK19新特性使用實例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪

前提

JDK19于2022-09-20發(fā)布GA版本，本文將會詳細介紹JDK19新特性的使用。

新特性列表

新特性列表如下：

JPE-405：Record模式（預覽功能）
JPE-422：JDK移植到Linux/RISC-V
JPE-424：外部函數(shù)和內(nèi)存API（預覽功能）
JPE-425：虛擬線程，也就是協(xié)程（預覽功能）
JPE-426：向量API（第四次孵化）
JPE-427：switch匹配模式（第三次預覽）
JPE-428：結(jié)構(gòu)化并發(fā)（孵化功能）

新特性使用詳解

下面就每個新特性介紹其使用方式。

Record模式

使用Record模式增強Java編程語言以解構(gòu)Record值。可以嵌套Record模式和Type模式，以實現(xiàn)強大的、聲明性的和可組合的數(shù)據(jù)導航和處理形式。這個描述看起來有點抽象，下面舉幾個JEP-405的例子結(jié)合文字理解一下。以JDK16擴展的instanceof關(guān)鍵字下使用Type模式來看：

// JDK16以前
private static void oldInstanceOf(Object x) {
    if (x instanceof String) {
        String s = (String) x;
        System.out.println(s);
    }
}
// JDK16或之后啟用instanceof下的Type模式
private static void newInstanceOfTypePattern(Object x) {
    if (x instanceof String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

Type模式在JDK17和JDK18擴展到switch預覽功能中，應用于其case標簽：

// DEMO-1
private static void switchTypePattern(String s) {
    switch (s) {
        case null -> System.out.println("NULL");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Foo or Bar");
        default -> System.out.println("Default");
    }
}
// DEMO-2
interface Shape{}
class Rectangle implements Shape{}
class Triangle implements Shape{
    public int calculateArea(){
        return 200;
    }
}
private static void switchTypePatternForShape(Shape shape) {
    switch (shape) {
        case null:
            break;
        case Rectangle r:
            System.out.printf("Rectangle[%s]\n", r);
            break;
        case Triangle t:
            if (t.calculateArea() > 100) {
                System.out.printf("Large triangle[%s]\n", t);
            }
        default:
            System.out.println("Default shape");
    }
}
// DEMO-3 patterns in labels
private static void switchTypeForLabels(Object x) {
    String formatted = switch (x) {
        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 -> x.toString();
    };
}

本次的Record模式預覽功能就是基于record關(guān)鍵字實現(xiàn)上面的Type類型或者switch模式。例如：

// DEMO-1
record Point(int x,int y){}
private static void printSum(Object o){
    if (o instanceof Point(int x,int y)){
        System.out.println(x + y);
    }
}

record類中如果存在泛型參數(shù)可以進行類型轉(zhuǎn)換和推導，例如：

// DEMO-2
record Holder<T>(T target){}
// 擦除后
private void convert(Holder<Object> holder){
    if (Objects.nonNull(holder) && holder instanceof Holder<Object>(String target)) {
        System.out.printf("string => %s\n", target);
    }
}
// 非擦除
private <T> void convert(Holder<T> holder){
    if (Objects.nonNull(holder) && holder instanceof Holder<T>(String target)) {
        System.out.printf("string => %s\n", target);
    }
}

然后看record和switch結(jié)合使用：

// DEMO-3
sealed interface I permits C, D {}
final class C implements I {}
final class D implements I {}
Second<I,I> second;
private void recordSwitch() {
    second = new Second<>(new D(), new C());
    // second = new Second<>(new C(), new D());
    switch (second) {
        case Second<I, I>(C c,D d) -> System.out.printf("c => %s,d => %s", c, d);
        case Second<I, I>(D d,C c) -> System.out.printf("d => %s,c => %s", d, c);
        default -> System.out.println("default");
    }
}

這種模式比較復雜，因為涉及到record類、switch模式、泛型參數(shù)并且參數(shù)類型是接口，case子句處理的時候必須覆蓋該泛型參數(shù)接口的所有子類型

不得不說，JDK引入的語法糖越來越復雜，功能看起來是強大的，但是編碼的可讀性在未適應期有所下降

Linux/RISC-V移植

通過Linux/RISC-V移植，Java將獲得對硬件指令集的支持，該指令集已被廣泛的語言工具鏈支持。RISC-V是一種包含矢量指令的通用64位 ISA，目前該端口支持以下的HotSpot VM選項：

模板解釋器
客戶端JIT編譯器
服務端JIT編譯器
包括ZGC和Shenandoah在內(nèi)的主流垃圾收集器

該移植基本已經(jīng)完成，JEP的重點是將該端口集成到JDK的主倉庫中。

外部函數(shù)和內(nèi)存API

外部函數(shù)和內(nèi)存API的主要功能是引入一組API，Java程序可以通過該組API與Java運行時之外的代碼和數(shù)據(jù)進行交互。有以下目標：

易用性：通過卓越的純Java開發(fā)模型代替JNI
高性能：提供能與當前JNI或者Unsafe相當甚至更優(yōu)的性能
通用性：提供支持不同種類的外部內(nèi)存（如本地內(nèi)存、持久化內(nèi)存和托管堆內(nèi)存）的API，并隨著時間推移支持其他操作系統(tǒng)甚至其他語言編寫的外部函數(shù)
安全性：允許程序?qū)ν獠績?nèi)存執(zhí)行不安全的操作，但默認警告用戶此類操作

核心的API和功能如下：

分配外部內(nèi)存：MemorySegment、MemoryAddress和SegmentAllocator
操作和訪問結(jié)構(gòu)化的外部內(nèi)存：MemoryLayout和VarHandle
控制外部內(nèi)存：MemorySession
調(diào)用外部函數(shù)：Linker、FunctionDescriptor和SymbolLookup

這些API統(tǒng)稱為FFM API，位于java.base模塊的java.lang.foreign包中。由于API比較多并且不算簡單，這里只舉一個簡單的例子：

public class AllocMemoryMain {
    public static void main(String[] args) {
        new AllocMemoryMain().allocMemory();
    }
    /**
     * 分配內(nèi)存
     * struct Point {
     * int x;
     * int y;
     * } pts[10];
     */
    public void allocMemory() {
        Random random = new Random();
        // 分配本地內(nèi)存
        MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(2 * 4 * 10, MemorySession.openImplicit());
        // 創(chuàng)建順序內(nèi)存布局
        SequenceLayout ptsLayout = MemoryLayout.sequenceLayout(10, MemoryLayout.structLayout(
                ValueLayout.JAVA_INT.withName("x"),
                ValueLayout.JAVA_INT.withName("y")));
        // 對內(nèi)存設(shè)置值
        VarHandle xHandle = ptsLayout.varHandle(MemoryLayout.PathElement.sequenceElement(), MemoryLayout.PathElement.groupElement("x"));
        VarHandle yHandle = ptsLayout.varHandle(MemoryLayout.PathElement.sequenceElement(), MemoryLayout.PathElement.groupElement("y"));
        for (int i = 0; i < ptsLayout.elementCount(); i++) {
            int x = i * random.nextInt(100);
            int y = i * random.nextInt(100);
            xHandle.set(segment,/* index */ (long) i,/* value to write */x); // x
            yHandle.set(segment,/* index */ (long) i,/* value to write */ y); // y
            System.out.printf("index => %d, x = %d, y = %d\n", i, x, y);
        }
        // 獲取內(nèi)存值
        int xValue = (int) xHandle.get(segment, 5);
        System.out.println("Point[5].x = " + xValue);
        int yValue = (int) yHandle.get(segment, 6);
        System.out.println("Point[6].y = " + yValue);
    }
}
// 某次執(zhí)行輸出結(jié)果
index => 0, x = 0, y = 0
index => 1, x = 79, y = 16
index => 2, x = 164, y = 134
index => 3, x = 150, y = 60
index => 4, x = 152, y = 232
index => 5, x = 495, y = 240
index => 6, x = 54, y = 162
index => 7, x = 406, y = 644
index => 8, x = 464, y = 144
index => 9, x = 153, y = 342
Point[5].x = 495
Point[6].y = 162

FFM API是一組極度強大的API，有了它可以靈活地安全地使用外部內(nèi)存和外部（跨語言）函數(shù)。

虛擬線程

虛擬線程，就是輕量級線程，也就是俗稱的協(xié)程，虛擬線程的資源分配和調(diào)度由VM實現(xiàn)，與平臺線程（platform thread）有很大的不同。從目前的源代碼來看，虛擬線程的狀態(tài)管理、任務提交、休眠和喚醒等也是完全由VM實現(xiàn)。可以通過下面的方式創(chuàng)建虛擬線程：

// 方式一：直接啟動虛擬線程，因為默認參數(shù)原因這樣啟動的虛擬線程名稱為空字符串
Thread.startVirtualThread(() -> {
    Thread thread = Thread.currentThread();
    System.out.printf("線程名稱:%s,是否虛擬線程:%s\n", thread.getName(), thread.isVirtual());
});
// 方式二：Builder模式構(gòu)建
Thread vt = Thread.ofVirtual().allowSetThreadLocals(false)
        .name("VirtualWorker-", 0)
        .inheritInheritableThreadLocals(false)
        .unstarted(() -> {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            System.out.printf("線程名稱:%s,是否虛擬線程:%s\n", thread.getName(), thread.isVirtual());
        });
vt.start();
// 方式三：Factory模式構(gòu)建
ThreadFactory factory = Thread.ofVirtual().allowSetThreadLocals(false)
        .name("VirtualFactoryWorker-", 0)
        .inheritInheritableThreadLocals(false)
        .factory();
Thread virtualWorker = factory.newThread(() -> {
    Thread thread = Thread.currentThread();
    System.out.printf("線程名稱:%s,是否虛擬線程:%s\n", thread.getName(), thread.isVirtual());
});
virtualWorker.start();
// 可以構(gòu)建"虛擬線程池"
ExecutorService executorService = Executors.newThreadPerTaskExecutor(factory);

由于虛擬線程的功能還處于預覽階段，創(chuàng)建協(xié)程的時候無法自定義執(zhí)行器（準確來說是運載線程），目前所有虛擬線程都是交由一個內(nèi)置的全局ForkJoinPool實例執(zhí)行，實現(xiàn)方式上和JDK8中新增的并行流比較接近。另外，目前來看虛擬線程和原來的JUC類庫是親和的，可以把虛擬線程替換原來JUC類庫中的Thread實例來嘗試使用（在生產(chǎn)應用建議等該功能正式發(fā)布）

向量API

向量API目前是第四次孵化，功能是表達向量計算，在運行時編譯為CPU 架構(gòu)上的最佳向量指令，從而實現(xiàn)優(yōu)于等效標量計算的性能。目前相關(guān)API都在jdk.incubator.vector包下，使用的例子如下：

static final VectorSpecies<Float> SPECIES = FloatVector.SPECIES_256;
private static void vectorComputation(float[] a, float[] b, float[] c) {
    for (int i = 0; i < a.length; i += SPECIES.length()) {
        var m = SPECIES.indexInRange(i, a.length);
        var va = FloatVector.fromArray(SPECIES, a, i, m);
        var vb = FloatVector.fromArray(SPECIES, b, i, m);
        var vc = va.mul(va).add(vb.mul(vb)).neg();
        vc.intoArray(c, i, m);
    }
}
public static void main(String[] args) {
    float[] a = new float[]{1.0f, 3.0f, 2.0f};
    float[] b = {1.0f, -1.0f, 5.0f};
    float[] c = {1.0f, 6.0f, 1.0f};
    vectorComputation(a, b, c);
    System.out.println(Arrays.toString(c));
}

Vector有很多特化子類，可以通過不同的VectorSpecies進行定義。

switch匹配模式

switch匹配模式第三次預覽，主要是對匹配模式進行了擴展。主要有幾點改進：

增強類型校驗，case子句支持多種類型

record Point(int i, int j) {}
enum Color { RED, GREEN, BLUE; }
private void multiTypeCase(Object o) {
    switch (o) {
        case null -> System.out.println("null");
        case String s -> System.out.println("String");
        case Color c -> System.out.println("Color: " + c.toString());
        case Point p -> System.out.println("Record class: " + p.toString());
        case int[] ia -> System.out.println("Array of ints of length" + ia.length);
        default -> System.out.println("Something else");
    }
}

增強表達式和語句的表現(xiàn)力和適用性，可以實現(xiàn)selector模式

private int selector(Object o) {
    return switch (o) {
        case String s -> s.length();
        case Integer i -> i;
        default -> 0;
    };
}

擴展模式變量聲明范圍

private void switchScope(Object o) {
    switch (o) {
        case Character c
                when c.charValue() == 7:
            System.out.println("Seven!");
            break;
        default:
            break;
    }
}

優(yōu)化null處理

private void switchNull(Object o) {
    switch (o) {
        case null -> System.out.println("null!");
        case String s -> System.out.println("String");
        default -> System.out.println("Something else");
    }
}

結(jié)構(gòu)化并發(fā)

結(jié)構(gòu)化并發(fā)功能在孵化階段，該功能旨在通過結(jié)構(gòu)化并發(fā)庫來簡化多線程編程。結(jié)構(gòu)化并發(fā)提供的特性將在不同線程中運行的多個任務視為一個工作單元，以簡化錯誤處理和取消，提高了可靠性和可觀測性。

record User(String name, Long id){}
record Order(String orderNo, Long id){}
record Response(User user, Order order){}
private User findUser(){
    throw new UnsupportedOperationException("findUser");
}
private Order fetchOrder(){
    throw new UnsupportedOperationException("fetchOrder");
}
private Response handle() throws ExecutionException, InterruptedException {
    try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
        Future&lt;User&gt; user = scope.fork(() -&gt; findUser());
        Future&lt;Order&gt; order = scope.fork(() -&gt; fetchOrder());
        scope.join();           // Join both forks
        scope.throwIfFailed();  // ... and propagate errors
        // Here, both forks have succeeded, so compose their results
        return new Response(user.resultNow(), order.resultNow());
    }
}

參考資料

JDK 19：https://openjdk.org/projects/jdk/19，文中直接應用部分文檔描述的翻譯

以上就是JDK19新特性使用實例詳解的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于JDK19新特性的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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