JDK 21新特性全面解析
Java Development Kit (JDK) 21作为Oracle长期支持(LTS)版本，于2023年9月正式发布，带来了多项令人振奋的新特性和改进。本文将全面介绍JDK 21中的主要更新，帮助开发者了解如何利用这些新功能提升开发效率和代码质量。
一、虚拟线程(Virtual Threads)正式发布
虚拟线程是JDK 21中最引人注目的特性之一，它从预览阶段(JDK 19和20)正式转正。
// 创建虚拟线程的简单示例
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {executor.submit(() -> {Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));return i;});});
}
核心优势：
- 轻量级线程，可创建数百万个而不会耗尽系统资源
- 简化高吞吐量并发应用程序的编写
- 与现有Java代码无缝兼容，使用相同的Thread API
- 显著减少编写、维护和观察高吞吐量并发应用程序的工作量
二、序列集合(Sequenced Collections)
JDK 21引入了一套新的接口来表示具有定义顺序的集合：
interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {// 新增方法SequencedCollection<E> reversed();void addFirst(E);void addLast(E);E getFirst();E getLast();E removeFirst();E removeLast();
}
具体实现：
SequencedCollection- 有序集合(如List)SequencedSet- 有序且不重复的集合(如LinkedHashSet)SequencedMap- 有序映射(如LinkedHashMap)
使用示例：
List<Integer> list = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3));// 新方法
list.getFirst(); // 1
list.getLast(); // 3var reversed = list.reversed(); // [3, 2, 1]
三、分代ZGC(Generational ZGC)
JDK 21对Z垃圾收集器进行了重大改进，引入了分代收集：
主要改进：
- 通过区分年轻代和老年代对象提高垃圾收集效率
- 减少垃圾收集的开销，特别是对于分配率高的应用程序
- 保持ZGC的低延迟特性(暂停时间通常小于1毫秒)
- 可通过
-XX:+ZGenerational标志启用
四、模式匹配的增强
1. 记录模式(Record Patterns)正式发布
record Point(int x, int y) {}static void printSum(Object obj) {if (obj instanceof Point(int x, int y)) {System.out.println(x + y);}
}
2. switch模式匹配增强
static String formatterPatternSwitch(Object obj) {return switch (obj) {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 -> obj.toString();};
}
五、字符串模板(预览特性)
JDK 21引入了字符串模板(预览)，简化字符串插值和复杂字符串的构建：
String name = "Joan";
String info = STR."My name is \{name}";
// 结果: "My name is Joan"// 复杂示例
String title = "My Web Page";
String text = "Hello, world";
String html = STR."""<html><head><title>\{title}</title></head><body><p>\{text}</p></body></html>""";
六、外部函数与内存API(正式发布)
替代JNI的更安全、更高效的方式：
// 1. 在Java代码中链接到C库函数
Linker linker = Linker.nativeLinker();
SymbolLookup stdlib = linker.defaultLookup();
MethodHandle strlen = linker.downcallHandle(stdlib.lookup("strlen").get(),FunctionDescriptor.of(JAVA_LONG, ADDRESS)
);// 2. 使用try-with-resources管理原生内存
try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {MemorySegment str = arena.allocateUtf8String("Hello");long len = (long) strlen.invoke(str);System.out.println(len); // 5
}
七、未命名模式和变量(预览)
简化模式匹配并减少不必要的变量命名：
// 旧方式
if (obj instanceof Point p) {System.out.println(p.x());
}// 新方式 - 不需要命名变量
if (obj instanceof Point(_, int y)) {System.out.println("y=" + y);
}// 未命名变量示例
try {int res = calculate();
} catch (Exception _) { // 忽略异常细节System.out.println("计算出错");
}
八、未命名类和实例main方法(预览)
简化入门程序编写：
// 传统方式
public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello, World!");}
}// 新方式(预览)
void main() {System.out.println("Hello, World!");
}
九、作用域值(Scoped Values)预览
替代线程局部变量的更好选择：
final static ScopedValue<...> V = ScopedValue.newInstance();// 在作用域内设置值
ScopedValue.where(V, <value>).run(() -> { ... V.get() ... });
优势：
- 不可变，更安全
- 生命周期有限，仅限于动态范围
- 子线程自动继承
十、其他重要改进
- 密钥封装机制API：用于安全密钥交换的加密功能
- 准备禁止动态加载代理：为未来版本默认禁止动态加载代理做准备
- 性能改进：包括G1垃圾收集器的优化和向量API的增强
- Linux/RISC-V移植：正式支持RISC-V架构
总结
JDK 21作为长期支持版本，为Java开发者带来了众多强大的新特性和改进。从革命性的虚拟线程到实用的序列集合，从模式匹配的增强到字符串模板的引入，这些特性共同推动Java平台向前迈进了一大步。
对于开发者而言，现在是时候开始探索这些新特性，评估它们如何能够提升现有应用程序的性能和开发效率。特别是虚拟线程和分代ZGC等特性，有望显著改善高并发应用程序的性能和可维护性。
随着Java的持续演进，JDK 21再次证明了Java平台在现代软件开发中的活力和创新精神。