JDK19新特性使用實(shí)例詳解
前提
JDK19于2022-09-20發(fā)布GA版本，本文將會(huì)詳細(xì)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(yù)覽功能）JPE-422：JDK移植到Linux/RISC-VJPE-424：外部函數(shù)和內(nèi)存API（預(yù)覽功能）JPE-425：虛擬線程，也就是協(xié)程（預(yù)覽功能）JPE-426：向量API（第四次孵化）JPE-427：switch匹配模式（第三次預(yù)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(gè)新特性介紹其使用方式。
Record模式
使用Record模式增強(qiáng)Java編程語(yǔ)言以解構(gòu)Record值?？梢郧短?code>Record模式和Type模式，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的、聲明性的和可組合的數(shù)據(jù)導(dǎo)航和處理形式。這個(gè)描述看起來(lái)有點(diǎn)抽象，下面舉幾個(gè)JEP-405的例子結(jié)合文字理解一下。以JDK16擴(kuò)展的instanceof關(guān)鍵字下使用Type模式來(lái)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(kuò)展到switch預(yù)覽功能中，應(yīng)用于其case標(biāo)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(yù)覽功能就是基于record關(guān)鍵字實(shí)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(jìn)行類型轉(zhuǎn)換和推導(dǎo)，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(fù)雜，因?yàn)樯婕暗?code>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(shí)候必須覆蓋該泛型參數(shù)接口的所有子類型
不得不說(shuō)，JDK引入的語(yǔ)法糖越來(lái)越復(fù)雜，功能看起來(lái)是強(qiáng)大的，但是編碼的可讀性在未適應(yīng)期有所下降
Linux/RISC-V移植
通過(guò)Linux/RISC-V移植，Java將獲得對(duì)硬件指令集的支持，該指令集已被廣泛的語(yǔ)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(xiàng)：
- 模板解釋器
- 客戶端
JIT編譯器 - 服務(wù)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(diǎn)是將該端口集成到JDK的主倉(cāng)庫(kù)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(guò)該組API與Java運(yùn)行時(shí)之外的代碼和數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。有以下目標(biāo)：
- 易用性：通過(guò)卓越的純
Java開(kāi)發(fā)模型代替JNI - 高性能：提供能與當(dāng)前
JNI或者Unsafe相當(dāng)甚至更優(yōu)的性能 - 通用性：提供支持不同種類的外部?jī)?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(shí)間推移支持其他操作系統(tǒng)甚至其他語(yǔ)言編寫(xiě)的外部函數(shù) - 安全性：允許程序?qū)ν獠績(jī)?nèi)存執(zhí)行不安全的操作，但默認(rèn)警告用戶此類操作
核心的API和功能如下：
- 分配外部?jī)?nèi)存：
MemorySegment、MemoryAddress和SegmentAllocator - 操作和訪問(wèn)結(jié)構(gòu)化的外部?jī)?nèi)存：
MemoryLayout和VarHandle - 控制外部?jī)?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(jiǎn)單，這里只舉一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)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(qiáng)大的API，有了它可以靈活地安全地使用外部?jī)?nèi)存和外部（跨語(yǔ)言）函數(shù)。
虛擬線程
虛擬線程，就是輕量級(jí)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(shí)現(xiàn)，與平臺(tái)線程（platform thread）有很大的不同。從目前的源代碼來(lái)看，虛擬線程的狀態(tài)管理、任務(wù)提交、休眠和喚醒等也是完全由VM實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^(guò)下面的方式創(chuàng)建虛擬線程：
// 方式一：直接啟動(dòng)虛擬線程，因?yàn)槟J(rèn)參數(shù)原因這樣啟動(dòng)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(yù)覽階段，創(chuàng)建協(xié)程的時(shí)候無(wú)法自定義執(zhí)行器（準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是運(yùn)載線程），目前所有虛擬線程都是交由一個(gè)內(nèi)置的全局ForkJoinPool實(shí)例執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)方式上和JDK8中新增的并行流比較接近。另外，目前來(lái)看虛擬線程和原來(lái)的JUC類庫(kù)是親和的，可以把虛擬線程替換原來(lái)JUC類庫(kù)中的Thread實(shí)例來(lái)嘗試使用（在生產(chǎn)應(yīng)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(dá)向量計(jì)算，在運(yùn)行時(shí)編譯為CPU 架構(gòu)上的最佳向量指令，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)于等效標(biāo)量計(jì)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(guò)不同的VectorSpecies進(jìn)行定義。
switch匹配模式
switch匹配模式第三次預(yù)覽，主要是對(duì)匹配模式進(jìn)行了擴(kuò)展。主要有幾點(diǎn)改進(jìn)：
- 增強(qiáng)類型校驗(yàn)，
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(qiáng)表達(dá)式和語(yǔ)句的表現(xiàn)力和適用性，可以實(shí)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(kuò)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(guò)結(jié)構(gòu)化并發(fā)庫(kù)來(lái)簡(jiǎn)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(yùn)行的多個(gè)任務(wù)視為一個(gè)工作單元，以簡(jiǎn)化錯(cuò)誤處理和取消，提高了可靠性和可觀測(cè)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<User> user = scope.fork(() -> findUser());
Future<Order> order = scope.fork(() -> 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(yīng)用部分文檔描述的翻譯
以上就是JDK19新特性使用實(shí)例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JDK19新特性的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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