JDK9到JDK21中值得掌握的29個實用特性分享
更新時間：2025年05月22日 15:01:37 作者：風(fēng)象南
Java的演進節(jié)奏從JDK9開始顯著加快,每半年一個新版本的發(fā)布節(jié)奏為Java帶來了大量的新特性,本文整理了29個JDK9到JDK21中值得掌握的實用特性,需要的可以了解下
Java的演進節(jié)奏從JDK9開始顯著加快，每半年一個新版本的發(fā)布節(jié)奏為Java帶來了大量的新特性。
其中包括令人矚目的虛擬線程、記錄類型等"明星特性"，也有很多不太引人注意但同樣實用的小功能。
本文整理了29個JDK9到JDK21中值得掌握的實用特性，幫助你編寫更簡潔、高效、安全的Java代碼。
JDK 9 模塊化與API增強
1. 集合工廠方法：一行代碼創(chuàng)建不可變集合
在JDK9之前，創(chuàng)建小型不可變集合相當繁瑣，現(xiàn)在只需要一行代碼：
// 舊方式
List<String> list = Collections.unmodifiableList(Arrays.asList("Java", "Kotlin", "Scala"));
Map<String, Integer> map = Collections.unmodifiableMap(new HashMap<String, Integer>() {{
put("Java", 1995);
put("Kotlin", 2011);
put("Scala", 2004);
}});
// JDK9方式
List<String> list = List.of("Java", "Kotlin", "Scala");
Set<String> set = Set.of("Java", "Kotlin", "Scala");
Map<String, Integer> map = Map.of(
"Java", 1995,
"Kotlin", 2011,
"Scala", 2004
);對于更多鍵值對，可以使用Map.ofEntries()：
Map<String, Integer> largeMap = Map.ofEntries(
Map.entry("Java", 1995),
Map.entry("Kotlin", 2011),
Map.entry("Scala", 2004),
Map.entry("Groovy", 2003)
// ...可以有更多entries
);實用場景：常量定義、配置集合、測試數(shù)據(jù)準備、API返回不可變結(jié)果。
2. 私有接口方法：接口代碼復(fù)用不再尷尬
JDK8引入了接口默認方法，JDK9進一步允許接口擁有私有方法，便于在接口內(nèi)部復(fù)用代碼：
public interface FileProcessor {
// 公共抽象方法
void process(Path path);
// 默認方法
default void processFile(String fileName) {
validateFileName(fileName); // 復(fù)用私有方法進行驗證
process(Path.of(fileName));
log("Processed file: " + fileName);
}
default void processDirectory(String dirName) {
validateFileName(dirName); // 復(fù)用相同的驗證邏輯
try (Stream<Path> paths = Files.list(Path.of(dirName))) {
paths.forEach(this::process);
} catch (IOException e) {
handleException(e); // 復(fù)用私有方法處理異常
}
log("Processed directory: " + dirName);
}
// 私有方法 - 供默認方法使用
private void validateFileName(String fileName) {
if (fileName == null || fileName.isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("File name cannot be empty");
}
}
// 私有靜態(tài)方法
private static void log(String message) {
System.out.println("[" + LocalDateTime.now() + "] " + message);
}
private void handleException(Exception e) {
log("Error: " + e.getMessage());
}
}實用場景：API設(shè)計、接口默認方法邏輯復(fù)用、框架開發(fā)。
3. Stream API增強：流操作更靈活
JDK9為Stream API增加了幾個實用方法：
// 1. takeWhile - 從頭開始獲取元素，直到條件不滿足
Stream.of(2, 4, 6, 8, 9, 10, 12)
.takeWhile(n -> n % 2 == 0) // 結(jié)果: [2, 4, 6, 8]
.forEach(System.out::println);
// 2. dropWhile - 從頭開始丟棄元素，直到條件不滿足
Stream.of(2, 4, 6, 8, 9, 10, 12)
.dropWhile(n -> n % 2 == 0) // 結(jié)果: [9, 10, 12]
.forEach(System.out::println);
// 3. ofNullable - 安全創(chuàng)建單元素流，處理null值
Stream.ofNullable(null).count(); // 0
Stream.ofNullable("Java").count(); // 1
// 4. iterate方法重載 - 帶終止條件的迭代
// 舊方式需要使用limit或filter來限制
Stream.iterate(1, n -> n * 2)
.limit(5)
.forEach(System.out::println);
// 新方式更直接
Stream.iterate(1, n -> n < 100, n -> n * 2)
.forEach(System.out::println); // 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64實用場景：數(shù)據(jù)處理管道、復(fù)雜條件過濾、有界數(shù)據(jù)生成。
4. InputStream.transferTo()：流復(fù)制不再繁瑣
在JDK9之前，在流之間復(fù)制數(shù)據(jù)需要手動處理緩沖區(qū)，現(xiàn)在只需要一行代碼：
// 舊方式 - 冗長且易錯
try (InputStream is = new FileInputStream("source.txt");
OutputStream os = new FileOutputStream("target.txt")) {
byte[] buffer = new byte[8192];
int length;
while ((length = is.read(buffer)) > 0) {
os.write(buffer, 0, length);
}
}
// JDK9方式 - 簡潔明了
try (InputStream is = new FileInputStream("source.txt");
OutputStream os = new FileOutputStream("target.txt")) {
is.transferTo(os); // 一行代碼搞定
}實用場景：文件復(fù)制、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、流處理。
5. 改進的Process API：管理系統(tǒng)進程更容易
JDK9大幅增強了Process API，讓Java程序與系統(tǒng)進程的交互更加強大：
// 獲取當前進程
ProcessHandle current = ProcessHandle.current();
System.out.println("Current PID: " + current.pid());
// 獲取進程信息
current.info().user().ifPresent(user -> System.out.println("User: " + user));
current.info().commandLine().ifPresent(cmd -> System.out.println("Command: " + cmd));
current.info().startInstant().ifPresent(start -> System.out.println("Start time: " + start));
current.info().totalCpuDuration().ifPresent(cpu -> System.out.println("CPU time: " + cpu));
// 列出所有子進程
current.children().forEach(child -> System.out.println("Child PID: " + child.pid()));
// 列出所有進程
ProcessHandle.allProcesses()
.filter(ph -> ph.info().command().isPresent())
.forEach(ph -> System.out.println(ph.pid() + ": " + ph.info().command().get()));
// 啟動并等待進程完成
ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "-l");
Process process = pb.start();
ProcessHandle handle = process.toHandle();
boolean terminated = handle.onExit().thenAccept(p ->
System.out.println("Process " + p.pid() + " terminated")
).isDone();實用場景：系統(tǒng)管理工具、守護進程、執(zhí)行外部命令、監(jiān)控應(yīng)用。
JDK 10 局部變量推斷
6. 局部變量類型推斷(var)：告別冗長的變量聲明
JDK10引入了局部變量類型推斷，使用var關(guān)鍵字讓編譯器推斷變量類型：
// 舊方式 - 類型重復(fù)且冗長
HashMap<String, List<Customer>> customersByCity = new HashMap<>();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"));
URLConnection connection = new URL("https://example.com").openConnection();
// JDK10方式 - 簡潔明了
var customersByCity = new HashMap<String, List<Customer>>();
var reader = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"));
var connection = new URL("https://example.com").openConnection();
// 在for循環(huán)中特別有用
for (var entry : customersByCity.entrySet()) {
var city = entry.getKey();
var customers = entry.getValue();
// ...
}注意事項：
var只能用于局部變量，不能用于字段、方法參數(shù)或返回類型- 聲明時必須初始化變量
- 不要過度使用，當類型不明顯時應(yīng)該明確聲明類型
最佳實踐：
// 好的用法 - 類型明確
var customers = new ArrayList<Customer>();
var entry = Map.entry("key", "value");
// 避免的用法 - 類型不明確
var result = getResult(); // 返回類型不明顯
var x = 1; // 基本類型推薦顯式聲明實用場景：復(fù)雜泛型類型、匿名類、lambda表達式中的變量。
7. 不可修改集合的復(fù)制方法：集合轉(zhuǎn)換更安全
JDK10為集合框架增加了copyOf方法，創(chuàng)建不可修改的集合副本：
// 原始集合
List<String> original = new ArrayList<>(List.of("Java", "Kotlin", "Scala"));
Set<Integer> originalSet = new HashSet<>(Set.of(1, 2, 3));
Map<String, Integer> originalMap = new HashMap<>(Map.of("one", 1, "two", 2));
// 創(chuàng)建不可修改的副本
List<String> copy = List.copyOf(original);
Set<Integer> copiedSet = Set.copyOf(originalSet);
Map<String, Integer> copiedMap = Map.copyOf(originalMap);
// 修改原集合不影響副本
original.add("Groovy");
System.out.println(original); // [Java, Kotlin, Scala, Groovy]
System.out.println(copy); // [Java, Kotlin, Scala]
// 嘗試修改副本會拋出異常
try {
copy.add("Clojure"); // 拋出 UnsupportedOperationException
} catch (UnsupportedOperationException e) {
System.out.println("Cannot modify immutable copy");
}與Collections.unmodifiableList()不同，List.copyOf()會創(chuàng)建一個全新的集合，如果原集合已經(jīng)是不可修改的，則可能直接返回原集合而不是副本。
實用場景：防御性編程、返回安全的集合副本、創(chuàng)建常量集合。
JDK 11 長期支持版功能增強
8. String新方法：文本處理得心應(yīng)手
JDK11為String類增加了幾個實用方法：
// 1. lines() - 按行分割字符串
String multiline = "Java\nKotlin\nScala";
multiline.lines()
.map(String::toUpperCase)
.forEach(System.out::println);
// 2. strip(), stripLeading(), stripTrailing() - 去除空白字符
String text = " Hello World ";
System.out.println(">" + text.strip() + "<"); // >Hello World<
System.out.println(">" + text.stripLeading() + "<"); // >Hello World <
System.out.println(">" + text.stripTrailing() + "<"); // > Hello World<
// strip()與trim()的區(qū)別: strip()識別更多的Unicode空白字符
String unicodeWhitespace = "\u2005Hello\u2005";
System.out.println(">" + unicodeWhitespace.trim() + "<"); // >?Hello?<
System.out.println(">" + unicodeWhitespace.strip() + "<"); // >Hello<
// 3. isBlank() - 檢查字符串是否為空白
System.out.println(" ".isBlank()); // true
System.out.println("".isBlank()); // true
System.out.println(" a ".isBlank()); // false
// 4. repeat() - 重復(fù)字符串
String star = "*";
System.out.println(star.repeat(10)); // **********
System.out.println("=".repeat(20)); // ====================實用場景：處理用戶輸入、解析文本文件、構(gòu)建格式化輸出。
9. Files新方法：文件讀寫一步到位
JDK11為Files類添加了幾個便捷方法：
// 讀取文件為String
String content = Files.readString(Path.of("config.json"));
// 寫入String到文件
Files.writeString(Path.of("output.txt"), "Hello Java 11!");
// 使用指定編碼
String content = Files.readString(Path.of("data.txt"), StandardCharsets.UTF_8);
Files.writeString(Path.of("log.txt"), "Logged at: " + LocalDateTime.now(),
StandardCharsets.UTF_8);
// 寫入字符串集合
List<String> lines = List.of("Line 1", "Line 2", "Line 3");
Files.write(Path.of("lines.txt"), lines);實用場景：讀取配置文件、生成報告、日志記錄、快速文件I/O。
10. 標準HTTP客戶端：現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)請求
JDK11將HTTP Client從孵化模塊升級為標準API，提供了現(xiàn)代化的HTTP客戶端：
// 創(chuàng)建HTTP客戶端
HttpClient client = HttpClient.newBuilder()
.connectTimeout(Duration.ofSeconds(10))
.build();
// 構(gòu)建GET請求
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
.uri(URI.create("https://api.github.com/users/octocat"))
.header("User-Agent", "Java 11 HttpClient")
.GET()
.build();
// 同步發(fā)送請求，接收JSON響應(yīng)
HttpResponse<String> response = client.send(request,
HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
System.out.println("Status code: " + response.statusCode());
System.out.println("Body: " + response.body());
// POST請求示例
HttpRequest postRequest = HttpRequest.newBuilder()
.uri(URI.create("https://httpbin.org/post"))
.header("Content-Type", "application/json")
.POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString("{"name": "Java"}"))
.build();
// 異步發(fā)送請求
client.sendAsync(postRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
.thenApply(HttpResponse::body)
.thenAccept(System.out::println)
.join();
// 處理JSON響應(yīng)(需要JSON庫)
client.sendAsync(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
.thenApply(HttpResponse::body)
.thenApply(body -> {
// 使用Jackson或Gson解析JSON
return body;
})
.thenAccept(System.out::println)
.join();實用場景：RESTful API調(diào)用、微服務(wù)通信、網(wǎng)絡(luò)爬蟲、數(shù)據(jù)集成。
JDK 12 語言和庫的改進
11. String.transform()：鏈式字符串處理
JDK12為String類添加了transform方法，支持鏈式函數(shù)轉(zhuǎn)換：
// 傳統(tǒng)方式
String original = "hello, world!";
String result = original.toUpperCase();
result = result.substring(0, 5);
result = result + "...";
// 使用transform方式
String result = "hello, world!"
.transform(String::toUpperCase)
.transform(s -> s.substring(0, 5))
.transform(s -> s + "...");
System.out.println(result); // HELLO...
// 復(fù)雜轉(zhuǎn)換
String parsed = "{ "name": "John", "age": 30 }"
.transform(json -> {
// 解析JSON
// 此處簡化，實際應(yīng)使用Jackson等
return json.substring(json.indexOf("name") + 7, json.indexOf("age") - 3);
})
.transform(String::trim)
.transform(String::toUpperCase);
System.out.println(parsed); // JOHN對于多步轉(zhuǎn)換特別有用，提高了代碼可讀性。
實用場景：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換鏈、復(fù)雜字符串處理、函數(shù)式數(shù)據(jù)處理管道。
12. Compact Number Formatting：數(shù)字的可讀性表示
JDK12引入了緊湊數(shù)字格式化功能，可以將大數(shù)字格式化為更易讀的形式：
// 創(chuàng)建簡短格式的格式化器
NumberFormat shortFormatter = NumberFormat.getCompactNumberInstance(
Locale.US, NumberFormat.Style.SHORT);
// 格式化數(shù)字
System.out.println(shortFormatter.format(1000)); // 1K
System.out.println(shortFormatter.format(1500)); // 2K (四舍五入)
System.out.println(shortFormatter.format(1000000)); // 1M
System.out.println(shortFormatter.format(1000000000)); // 1B
// 長格式
NumberFormat longFormatter = NumberFormat.getCompactNumberInstance(
Locale.US, NumberFormat.Style.LONG);
System.out.println(longFormatter.format(1000)); // 1 thousand
System.out.println(longFormatter.format(1000000)); // 1 million
// 其他語言的格式化
NumberFormat germanFormatter = NumberFormat.getCompactNumberInstance(
Locale.GERMANY, NumberFormat.Style.SHORT);
System.out.println(germanFormatter.format(1000)); // 1.000
NumberFormat chineseFormatter = NumberFormat.getCompactNumberInstance(
Locale.CHINA, NumberFormat.Style.SHORT);
System.out.println(chineseFormatter.format(1000)); // 1千
System.out.println(chineseFormatter.format(1000000)); // 100萬
// 自定義精度
shortFormatter.setMaximumFractionDigits(1);
System.out.println(shortFormatter.format(1234)); // 1.2K
System.out.println(shortFormatter.format(1500)); // 1.5K實用場景：用戶界面顯示、儀表盤開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、國際化應(yīng)用。
JDK 14 友好錯誤信息與語言改進
13. 友好的NullPointerException：告別空指針調(diào)試噩夢
JDK14增強了NullPointerException，異常消息中會準確指出哪個變量是null：
// 假設(shè)有這樣的代碼 User user = null; String city = user.getAddress().getCity();
在JDK14之前，你會得到一個簡單的消息：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Main.main(Main.java:5)在JDK14及之后，異常消息變得非常具體：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:
Cannot invoke "User.getAddress()" because "user" is null
at Main.main(Main.java:5)對于更復(fù)雜的表達式：
map.get("key").process().getNestedValue();增強的NPE消息會明確指出哪一部分是null：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "Result.getNestedValue()" because the return value of "ProcessedData.process()" is null
實用場景：調(diào)試復(fù)雜對象鏈、排查第三方庫錯誤、縮短問題定位時間。
14. Switch表達式：更簡潔的分支處理
JDK14正式發(fā)布了switch表達式（最初在JDK12引入為預(yù)覽特性）：
// 傳統(tǒng)switch語句
String result;
DayOfWeek day = LocalDate.now().getDayOfWeek();
switch (day) {
case MONDAY:
case TUESDAY:
case WEDNESDAY:
case THURSDAY:
case FRIDAY:
result = "Weekday";
break;
case SATURDAY:
case SUNDAY:
result = "Weekend";
break;
default:
result = "Invalid day";
break;
}
// 新的switch表達式
String result = switch (day) {
case MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY -> "Weekday";
case SATURDAY, SUNDAY -> "Weekend";
default -> "Invalid day";
};
// 復(fù)雜表達式，帶代碼塊
int numLetters = switch (day) {
case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> {
System.out.println("Six letters day");
yield 6;
}
case TUESDAY -> {
System.out.println("Seven letters day");
yield 7;
}
case THURSDAY, SATURDAY -> {
System.out.println("Eight letters day");
yield 8;
}
case WEDNESDAY -> {
System.out.println("Nine letters day");
yield 9;
}
default -> {
throw new IllegalStateException("Invalid day: " + day);
}
};主要優(yōu)點：
- 可以作為表達式返回值
- 箭頭語法更簡潔
- 使用逗號可以合并多個case
- 不需要break語句，消除了常見的錯誤源
- 窮盡性檢查，確保所有情況都被處理
實用場景：狀態(tài)機實現(xiàn)、命令處理、配置解析、業(yè)務(wù)邏輯分派。
15. 記錄類(Records)：數(shù)據(jù)類不再冗長
JDK14引入了Records作為預(yù)覽特性，在JDK16正式發(fā)布，為不可變數(shù)據(jù)類提供了簡潔的語法：
// 傳統(tǒng)POJO類
public final class Employee {
private final String name;
private final int id;
private final Department department;
public Employee(String name, int id, Department department) {
this.name = name;
this.id = id;
this.department = department;
}
public String getName() { return name; }
public int getId() { return id; }
public Department getDepartment() { return department; }
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Employee employee = (Employee) o;
return id == employee.id &&
Objects.equals(name, employee.name) &&
Objects.equals(department, employee.department);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, id, department);
}
@Override
public String toString() {
return "Employee{" +
"name='" + name + ''' +
", id=" + id +
", department=" + department +
'}';
}
}
// 使用Record
public record Employee(String name, int id, Department department) { }Records自動生成構(gòu)造器、訪問器、equals/hashCode和toString方法。
你也可以向Record添加額外的構(gòu)造器、方法和靜態(tài)成員：
public record Point(int x, int y) {
// 自定義緊湊構(gòu)造器
public Point {
if (x < 0 || y < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Coordinates cannot be negative");
}
}
// 重載構(gòu)造器
public Point() {
this(0, 0);
}
// 實例方法
public double distance(Point other) {
return Math.sqrt(Math.pow(this.x - other.x, 2) +
Math.pow(this.y - other.y, 2));
}
// 靜態(tài)成員
public static final Point ORIGIN = new Point(0, 0);
// 靜態(tài)方法
public static Point of(int x, int y) {
return new Point(x, y);
}
}實用場景：DTO對象、API響應(yīng)模型、消息體、不可變數(shù)據(jù)容器、值對象。
JDK 15-16 文本和類型檢查優(yōu)化
16. 文本塊：多行字符串不再痛苦
JDK15正式發(fā)布了文本塊功能（在JDK13首次預(yù)覽），讓多行字符串變得簡單優(yōu)雅：
// 傳統(tǒng)多行字符串
String json = "{\n" +
" "name": "John Doe",\n" +
" "age": 30,\n" +
" "address": {\n" +
" "street": "123 Main St",\n" +
" "city": "Anytown"\n" +
" }\n" +
"}";
// 使用文本塊
String json = """
{
"name": "John Doe",
"age": 30,
"address": {
"street": "123 Main St",
"city": "Anytown"
}
}
""";
// HTML示例
String html = """
<html>
<body>
<h1>Hello, World!</h1>
</body>
</html>
""";
// SQL查詢
String query = """
SELECT id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = ?
ORDER BY last_name, first_name
""";文本塊還支持字符串插值和格式控制：
// 使用\避免行尾換行
String compact = """
<html>\
<body>\
<p>Hello</p>\
</body>\
</html>\
""";
// 與String::formatted配合使用
String template = """
Dear %s,
Your order #%d has been shipped on %s.
Thank you,
Customer Service
""";
String message = template.formatted("John", 12345, "2023-05-15");實用場景：SQL查詢、HTML/JSON/XML模板、代碼生成、多行文本配置。
17. instanceof模式匹配：類型檢查與轉(zhuǎn)換合二為一
JDK16正式發(fā)布的instanceof模式匹配簡化了類型檢查和轉(zhuǎn)換：
// 傳統(tǒng)方式
if (obj instanceof String) {
String s = (String) obj;
if (s.length() > 5) {
System.out.println(s.toUpperCase());
}
}
// 使用模式匹配
if (obj instanceof String s && s.length() > 5) {
System.out.println(s.toUpperCase());
}
// 在復(fù)雜條件中使用
if (obj instanceof String s && s.length() > 10
|| obj instanceof List<?> list && list.size() > 5) {
// 使用s或list
}
// 與switch配合使用(JDK17預(yù)覽特性)
Object value = getValue();
switch (value) {
case String s when s.length() > 5 -> System.out.println("Long string: " + s);
case String s -> System.out.println("Short string: " + s);
case List<?> l -> System.out.println("List with " + l.size() + " elements");
default -> System.out.println("Unknown type");
}實用場景：多態(tài)對象處理、類型安全轉(zhuǎn)換、空檢查簡化。
18. 外部內(nèi)存訪問API (Foreign Memory Access)：安全高效的本地內(nèi)存操作
JDK16引入了Foreign Memory Access API（孵化器階段），為Java提供了安全高效的本地內(nèi)存訪問能力：
// 分配堆外內(nèi)存
try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
// 分配100字節(jié)的本地內(nèi)存
MemorySegment segment = arena.allocate(100);
// 寫入數(shù)據(jù)
MemorySegment.copy(new byte[] {1, 2, 3, 4, 5}, 0, segment, 0, 5);
// 讀取數(shù)據(jù)
byte value = segment.get(ValueLayout.JAVA_BYTE, 2); // 讀取索引2的值
System.out.println("Value at index 2: " + value); // 輸出 3
// 填充內(nèi)存段
MemorySegment.fill(segment, (byte) 10);
// 使用VarHandle操作內(nèi)存
VarHandle intHandle = ValueLayout.JAVA_INT.varHandle();
intHandle.set(segment, 0, 42);
int result = (int) intHandle.get(segment, 0);
System.out.println("Integer value: " + result); // 輸出 42
// 內(nèi)存地址操作
long address = segment.address().toRawLongValue();
System.out.println("Memory address: 0x" + Long.toHexString(address));
}這個API在JDK17中得到了改進，在JDK21中正式發(fā)布。它為需要處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序提供了比ByteBuffer更強大的替代方案。
實用場景：高性能計算、大數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、與本地庫集成。
JDK 17 長期支持版的強大特性
19. 密封類(Sealed Classes)：精確控制繼承關(guān)系
JDK17正式發(fā)布的密封類允許更精確地控制哪些類可以繼承一個類：
// 聲明一個密封接口，只允許特定的類實現(xiàn)它
public sealed interface Shape
permits Circle, Rectangle, Triangle {
double area();
}
// 最終實現(xiàn)類，不允許進一步繼承
public final class Circle implements Shape {
private final double radius;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
@Override
public double area() {
return Math.PI * radius * radius;
}
}
// 允許進一步繼承的類
public non-sealed class Rectangle implements Shape {
private final double width;
private final double height;
public Rectangle(double width, double height) {
this.width = width;
this.height = height;
}
@Override
public double area() {
return width * height;
}
}
// 限制繼承的類
public sealed class Triangle implements Shape
permits EquilateralTriangle, RightTriangle {
// ...實現(xiàn)...
}
// 允許的子類
public final class EquilateralTriangle extends Triangle {
// ...實現(xiàn)...
}
public final class RightTriangle extends Triangle {
// ...實現(xiàn)...
}密封類與switch模式匹配和記錄類結(jié)合使用時特別強大，編譯器可以進行窮盡性檢查：
double calculateArea(Shape shape) {
return switch (shape) {
case Circle c -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
case Rectangle r -> r.width() * r.height();
case Triangle t -> t.base() * t.height() / 2;
// 不需要default分支，因為編譯器知道這些是Shape的所有可能實現(xiàn)
};
}實用場景：領(lǐng)域模型設(shè)計、類型安全的API、狀態(tài)機實現(xiàn)、編譯器檢查增強。
20. 增強的偽隨機數(shù)生成器：更靈活、可預(yù)測的隨機數(shù)
JDK17引入了增強的偽隨機數(shù)生成器(PRNG)框架，提供了更多算法和更好的接口：
// 獲取默認的隨機數(shù)生成器
RandomGenerator random = RandomGenerator.getDefault();
System.out.println(random.nextInt(100)); // 0-99之間的隨機數(shù)
// 使用特定算法的生成器
RandomGenerator xoroshiro = RandomGenerator.of("Xoroshiro128PlusPlus");
System.out.println(xoroshiro.nextLong());
// 使用L32X64MixRandom - 平衡了速度和質(zhì)量的算法
RandomGenerator fastRandom = RandomGenerator.of("L32X64MixRandom");
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(fastRandom.nextInt(1000));
}
// 創(chuàng)建可復(fù)現(xiàn)的隨機數(shù)序列 (使用相同的種子)
RandomGenerator seeded = RandomGenerator.of("Xoshiro256PlusPlus");
((SplittableRandomGenerator) seeded).setSeed(42);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(seeded.nextInt(100));
}
// 生成隨機流
DoubleStream randomDoubles = RandomGenerator.getDefault().doubles(1000);
randomDoubles.forEach(System.out::println);
// 查看所有可用的算法
RandomGenerator.all()
.map(provider -> provider.name() + ": " + provider.group())
.sorted()
.forEach(System.out::println);實用場景：科學(xué)計算、模擬、游戲開發(fā)、測試數(shù)據(jù)生成、加密應(yīng)用。
21. 向量API (Incubator)：性能密集型計算
JDK17引入了孵化器階段的向量API，支持SIMD(單指令多數(shù)據(jù))風(fēng)格的操作，顯著加速特定類型的計算：
// 使用IntVector加速數(shù)組求和
static int sumArrayVectorized(int[] a) {
var species = IntVector.SPECIES_PREFERRED;
var sum = IntVector.zero(species);
var i = 0;
// 處理可以向量化的部分
for (; i <= a.length - species.length(); i += species.length()) {
var v = IntVector.fromArray(species, a, i);
sum = sum.add(v);
}
// 處理剩余元素
var result = sum.reduceLanes(VectorOperators.ADD);
for (; i < a.length; i++) {
result += a[i];
}
return result;
}
// 向量化矩陣乘法
static void multiplyMatricesVectorized(float[] a, float[] b, float[] c, int n) {
var species = FloatVector.SPECIES_PREFERRED;
int limit = species.length();
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
var sum = FloatVector.zero(species);
int k = 0;
// 使用向量計算
for (; k <= n - limit; k += limit) {
var va = FloatVector.fromArray(species, a, i * n + k);
var vb = FloatVector.fromArray(species, b, k * n + j);
sum = sum.add(va.mul(vb));
}
// 累加向量結(jié)果
float dotProduct = sum.reduceLanes(VectorOperators.ADD);
// 處理剩余元素
for (; k < n; k++) {
dotProduct += a[i * n + k] * b[k * n + j];
}
c[i * n + j] = dotProduct;
}
}
}JDK19和JDK21繼續(xù)改進了向量API，但截至JDK21仍處于孵化器階段。
實用場景：科學(xué)計算、圖像處理、機器學(xué)習(xí)、信號處理、金融模擬。
JDK 18-19 工具鏈和API增強
22. 簡單Web服務(wù)器：快速啟動靜態(tài)文件服務(wù)
JDK18引入了一個簡單的命令行HTTP服務(wù)器，可以快速啟動靜態(tài)文件服務(wù)：
// 命令行用法
// jwebserver -p 8000 -d /path/to/directory
// 在代碼中使用:
import com.sun.net.httpserver.*;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.file.Path;
public class SimpleFileServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
var server = SimpleFileServer.createFileServer(
new InetSocketAddress(8000),
Path.of("/path/to/directory"),
SimpleFileServer.OutputLevel.VERBOSE
);
server.start();
System.out.println("Server started at http://localhost:8000");
}
}這個功能特別適合開發(fā)和測試環(huán)境，比如快速預(yù)覽靜態(tài)網(wǎng)站或測試API調(diào)用。
實用場景：前端開發(fā)、靜態(tài)網(wǎng)站預(yù)覽、本地測試環(huán)境、原型開發(fā)。
23. 代碼片段in JavaDoc：更好的API文檔
JDK18引入了@snippet標簽，允許在JavaDoc中添加帶有語法高亮的代碼示例：
/**
* This class provides utility methods for string operations.
*
* <p>Example usage:</p>
* {@snippet :
* String result = StringUtils.capitalize("hello"); // Returns "Hello"
* boolean isEmpty = StringUtils.isBlank(" "); // Returns true
* }
*/
public class StringUtils {
// 類實現(xiàn)省略
}增強的文檔還支持高亮、區(qū)域標記和錯誤標記：
/**
* Example of snippet with highlighting:
* {@snippet :
* // @highlight region="important"
* String encoded = Base64.getEncoder().encodeToString(data);
* // @end
*
* // @highlight regex="data" type="bold"
* byte[] decoded = Base64.getDecoder().decode(encoded);
*
* // @replace regex="badPractice()" replacement="goodPractice()" type="error"
* result = badPractice();
* }
*/實用場景：API文檔、開源項目、技術(shù)指南、教程編寫。
24. 外部函數(shù)接口 (Foreign Function & Memory API)
JDK19改進了孵化器中的外部函數(shù)接口（在JDK21中正式發(fā)布），讓Java與本地代碼交互更加簡單：
// 定義C庫函數(shù)的接口
import java.lang.foreign.*;
import static java.lang.foreign.ValueLayout.*;
public class LibCDemo {
public static void main(String[] args) {
// 獲取C標準庫的鏈接器
Linker linker = Linker.nativeLinker();
// 查找printf函數(shù)
SymbolLookup stdlib = linker.defaultLookup();
MethodHandle printf = stdlib.find("printf")
.map(addr -> linker.downcallHandle(
addr,
FunctionDescriptor.of(JAVA_INT, ADDRESS),
Linker.Option.firstVariadicArg(1)
))
.orElseThrow();
// 準備字符串參數(shù)
try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
MemorySegment cString = arena.allocateUtf8String("Hello from Java! Count: %d\n");
// 調(diào)用printf
try {
printf.invoke(cString, 42);
} catch (Throwable e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}這個API消除了JNI的大部分復(fù)雜性，提供了更安全、更簡潔的方式來調(diào)用本地代碼。
實用場景：與C/C++庫集成、系統(tǒng)編程、性能關(guān)鍵應(yīng)用、多語言項目。
JDK 20-21 現(xiàn)代并發(fā)和語言增強
25. 虛擬線程(Virtual Threads)：并發(fā)革命
JDK21正式發(fā)布了虛擬線程，這是Java并發(fā)編程的重大變革：
// 創(chuàng)建和啟動單個虛擬線程
Thread.startVirtualThread(() -> {
System.out.println("Running in virtual thread");
});
// 使用虛擬線程運行多個任務(wù)
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
// 提交1000個任務(wù)，每個在獨立的虛擬線程中運行
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
int taskId = i;
executor.submit(() -> {
System.out.println("Task " + taskId + " running on " + Thread.currentThread());
// 模擬IO操作
try {
Thread.sleep(Duration.ofMillis(100));
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
return taskId;
});
}
} // 自動關(guān)閉executor
// 以構(gòu)建器方式創(chuàng)建虛擬線程
ThreadFactory factory = Thread.ofVirtual().name("worker-", 0).factory();
Thread worker = factory.newThread(() -> {
// 任務(wù)代碼
});
worker.start();
// 使用虛擬線程改寫傳統(tǒng)的阻塞式IO代碼
void processFile(Path file) throws IOException {
// 這段代碼在虛擬線程中運行時不會阻塞平臺線程
try (var reader = Files.newBufferedReader(file)) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
processLine(line);
}
}
}虛擬線程的主要優(yōu)勢是可以創(chuàng)建數(shù)百萬個輕量級線程，而不會耗盡系統(tǒng)資源。它們特別適合IO密集型應(yīng)用，使同步代碼可以獲得與異步代碼相當?shù)臄U展性。
實用場景：高并發(fā)Web服務(wù)器、微服務(wù)、數(shù)據(jù)處理管道、爬蟲程序。
26. 結(jié)構(gòu)化并發(fā)(Structured Concurrency)
可以管理異步任務(wù)的生命周期
JDK21引入了結(jié)構(gòu)化并發(fā)API（預(yù)覽特性），簡化了多線程代碼的錯誤處理和資源管理：
// 并行獲取用戶及其訂單
record User(int id, String name) {}
record Order(int id, double amount) {}
record UserWithOrders(User user, List<Order> orders) {}
UserWithOrders getUserWithOrders(int userId) {
try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
// 并行執(zhí)行兩個子任務(wù)
Future<User> userFuture = scope.fork(() -> fetchUser(userId));
Future<List<Order>> ordersFuture = scope.fork(() -> fetchOrders(userId));
// 等待所有任務(wù)完成
scope.join();
// 檢查子任務(wù)是否有異常
scope.throwIfFailed(e -> new RuntimeException("Failed to fetch data", e));
// 獲取結(jié)果
return new UserWithOrders(userFuture.resultNow(), ordersFuture.resultNow());
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
// 使用結(jié)構(gòu)化并發(fā)處理多個API調(diào)用
try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
var weatherFuture = scope.fork(() -> callWeatherAPI());
var trafficFuture = scope.fork(() -> callTrafficAPI());
var newsFuture = scope.fork(() -> callNewsAPI());
try {
scope.join();
scope.throwIfFailed();
// 所有API調(diào)用成功，處理結(jié)果
var dashboard = createDashboard(
weatherFuture.resultNow(),
trafficFuture.resultNow(),
newsFuture.resultNow()
);
return dashboard;
} catch (Exception e) {
// 有一個API調(diào)用失敗，所有任務(wù)都被取消
return createFallbackDashboard();
}
}結(jié)構(gòu)化并發(fā)確保所有子任務(wù)在父任務(wù)退出前要么完成，要么被取消，避免了資源泄漏和"遺忘"的后臺任務(wù)。
實用場景：API聚合、微服務(wù)通信、并行數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜異步工作流。
27. Record模式(Record Patterns)：解構(gòu)數(shù)據(jù)更簡單
JDK21正式發(fā)布的Record模式允許在模式匹配中解構(gòu)記錄：
// 定義一些記錄
record Point(int x, int y) {}
record Rectangle(Point topLeft, Point bottomRight) {}
record Circle(Point center, int radius) {}
// 使用傳統(tǒng)方式處理記錄
Object shape = new Rectangle(new Point(1, 2), new Point(5, 6));
if (shape instanceof Rectangle) {
Rectangle r = (Rectangle) shape;
Point topLeft = r.topLeft();
Point bottomRight = r.bottomRight();
int width = bottomRight.x() - topLeft.x();
int height = bottomRight.y() - topLeft.y();
System.out.println("Rectangle with width " + width + " and height " + height);
}
// 使用Record模式解構(gòu)
if (shape instanceof Rectangle(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))) {
int width = x2 - x1;
int height = y2 - y1;
System.out.println("Rectangle with width " + width + " and height " + height);
}
// 結(jié)合switch使用
String getDescription(Object shape) {
return switch (shape) {
case Rectangle(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2)) ->
"Rectangle from (%d,%d) to (%d,%d)".formatted(x1, y1, x2, y2);
case Circle(Point(var x, var y), var r) ->
"Circle at (%d,%d) with radius %d".formatted(x, y, r);
default -> "Unknown shape";
};
}Record模式與嵌套模式結(jié)合使用時特別強大，可以輕松處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
實用場景：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、JSON/XML解析結(jié)果處理、領(lǐng)域模型操作、事件處理。
28. 字符串模板(String Templates)：安全高效的字符串插值
JDK21引入了字符串模板作為預(yù)覽特性，提供比字符串連接更簡潔、更安全的方式：
// 傳統(tǒng)方式
String name = "Alice";
int age = 30;
String message = "Hello, " + name + "! Next year, you'll be " + (age + 1) + ".";
// 使用字符串模板
String message = STR."Hello, {name}! Next year, you'll be {age + 1}.";
// 帶表達式的模板
String status = "active";
String message = STR."User status: {status.toUpperCase()} (set {LocalDate.now()})";
// 格式化數(shù)字
double value = 1234.56789;
String formatted = STR."The value is {value%.2f}"; // "The value is 1234.57"
// 多行JSON
String json = STR."""
{
"name": "{name}",
"age": {age},
"isAdult": {age >= 18},
"contacts": [
{generateContactsJson()}
]
}
""";字符串模板不僅語法簡潔，還提供了類型安全和對表達式的編譯時檢查。
實用場景：生成JSON/XML/HTML、日志記錄、消息格式化、SQL語句構(gòu)建。
29. 序列集合 (Sequenced Collections)：統(tǒng)一的集合操作
JDK21引入了SequencedCollection、SequencedSet和SequencedMap接口，為Java集合框架添加了方向性和順序性操作：
// 序列化集合基本用法
SequencedCollection<String> names = new ArrayList<>(List.of("Alice", "Bob", "Charlie"));
// 獲取第一個和最后一個元素
String first = names.getFirst(); // "Alice"
String last = names.getLast(); // "Charlie"
// 添加元素到兩端
names.addFirst("Zoe");
names.addLast("David");
System.out.println(names); // [Zoe, Alice, Bob, Charlie, David]
// 創(chuàng)建反向視圖
SequencedCollection<String> reversed = names.reversed();
System.out.println(reversed); // [David, Charlie, Bob, Alice, Zoe]
// 序列化Map
SequencedMap<String, Integer> scores = new LinkedHashMap<>();
scores.put("Alice", 95);
scores.put("Bob", 85);
scores.put("Charlie", 90);
// 獲取第一個和最后一個條目
Map.Entry<String, Integer> firstEntry = scores.firstEntry(); // Alice=95
Map.Entry<String, Integer> lastEntry = scores.lastEntry(); // Charlie=90
// 添加條目到兩端
scores.putFirst("Zoe", 100);
scores.putLast("David", 80);
// 獲取鍵或值的序列化視圖
SequencedCollection<String> keys = scores.sequencedKeySet();
SequencedCollection<Integer> values = scores.sequencedValues();這些接口統(tǒng)一了Java集合框架中的順序操作，使API更加一致?，F(xiàn)有的有序集合類如ArrayList、LinkedHashSet和LinkedHashMap都實現(xiàn)了這些新接口。
實用場景：維持插入順序的集合、FIFO/LIFO隊列操作、雙向迭代、有序數(shù)據(jù)處理。
總結(jié)
Java語言在保持向后兼容性的同時，不斷引入新特性以提高開發(fā)效率和代碼質(zhì)量。掌握這些新特性不僅能提高開發(fā)效率，還能編寫出更加簡潔、健壯的代碼。
到此這篇關(guān)于JDK9到JDK21中值得掌握的29個實用特性分享的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JDK實用特性內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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