【Java新特性】Java 21 新特性全解析
作为 Java 语言的又一长期支持版本（LTS），JDK 21 于 2023 年 9 月 19 日正式发布，带来了 15 个重要新特性。这个版本不仅延续了 Java 近年来的快速进化节奏，更在生产力提升、性能优化和语法简化等方面带来了诸多突破性更新。本文将带你深入解读其中最值得关注的特性，帮助开发者快速掌握 Java 21 的核心变化。
一、字符串模板（String Templates）：简化字符串处理
字符串拼接一直是 Java 开发中的痛点，无论是+号拼接的繁琐，还是String.format()的格式符记忆负担，都影响着代码的可读性和开发效率。Java 21 引入的字符串模板（预览功能） 终于解决了这一问题。
核心用法
通过STR模板处理器和${}占位符，可直接在字符串中嵌入变量或表达式：
String name = "Java开发者";
String message = STR."欢迎你，\{name}！";三大模板处理器
- STR：基础处理器，自动将表达式转换为字符串并替换
- FMT：支持格式控制，如
FMT."数值：%.2f\{pi}" - RAW：返回原始
StringTemplate对象，可自定义处理逻辑
优势体现
相比传统方式，字符串模板更简洁直观：
// 传统方式
String info = "用户" + user.getName() + "，年龄" + (user.getAge() + 1) + "岁";// 字符串模板
String info = STR."用户\{user.getName()}，年龄\{user.getAge() + 1}岁";二、序列化集合（Sequenced Collections）：统一有序集合操作
Java 集合框架长期缺乏对有序集合的统一处理接口，List、Set和Map的有序操作各自为政。Java 21 新增的序列化集合接口体系解决了这一问题。
核心接口
- SequencedCollection：为有序集合提供统一的首尾元素操作
interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {SequencedCollection<E> reversed(); // 反向视图void addFirst(E);void addLast(E);E getFirst();E getLast();E removeFirst();E removeLast();
}- SequencedSet：继承
SequencedCollection，为有序 Set 提供统一操作 - SequencedMap：为有序 Map 提供首尾键值对操作，如
putFirst()、reversed()
实际应用
以LinkedHashMap为例：
LinkedHashMap<Integer, String> map = new LinkedHashMap<>();
map.put(1, "Java");
map.put(2, "Python");map.firstEntry(); // 1=Java
map.putLast(3, "Go");
System.out.println(map.reversed()); // {3=Go, 2=Python, 1=Java}三、分代 ZGC（Generational ZGC）：提升垃圾回收性能
ZGC 是 Java 的低延迟垃圾收集器，Java 21 为其引入分代功能，进一步优化性能。
核心改进
- 基于对象生命周期划分年轻代和老年代
- 针对年轻代进行更频繁的收集，减少整体停顿时间
- 保持 ZGC 原有的低延迟特性，同时提高吞吐量
启用方式
目前需手动开启，未来将成为默认配置：
java -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational Application此特性对大型应用和高并发场景尤其重要，能显著提升系统响应速度。
四、模式匹配增强：switch 表达式的革命性升级
Java 21 正式稳定了switch 的模式匹配功能，允许在 case 标签中使用类型模式，大幅简化条件判断代码。
典型应用
static String formatObject(Object obj) {return switch (obj) {case Integer i -> STR."整数：\{i}";case String s && s.length() > 5 -> STR."长字符串：\{s}";case Double d -> STR."小数：\{d}";default -> STR."未知类型：\{obj.getClass()}";};
}优势特点
- 支持类型判断与变量绑定一体化
- 可结合逻辑表达式（如
&&）进行复杂判断 - 编译期检查覆盖完整性，减少运行时错误
五、虚拟线程（Virtual Threads）：轻量级并发新体验
作为 Java 并发模型的重大革新，虚拟线程在 Java 21 正式转正。虚拟线程是轻量级线程，由 JVM 管理而非操作系统，能大幅提高并发处理能力。
核心优势
- 极低的创建成本，可轻松创建百万级线程
- 与现有代码兼容，无需修改
Runnable/Callable接口 - 显著提升 I/O 密集型应用的吞吐量
使用方式
// 方式1：直接创建
Thread vt = Thread.startVirtualThread(() -> {// 业务逻辑
});// 方式2：线程池
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {executor.submit(() -> task1());executor.submit(() -> task2());
}对于 Web 服务器等场景，虚拟线程可在相同硬件资源下处理数倍于传统线程的请求。
六、其他重要特性
记录模式（Record Patterns）：简化记录类型的解构操作，如：
if (obj instanceof Point(int x, int y)) {System.out.println("坐标：" + x + "," + y);
} 未命名模式和变量：用_表示未使用的变量，提高代码可读性：
try (var _ = resource.acquire()) { // 无需使用的资源// 业务逻辑
}外部函数和内存 API（第三次预览）：安全高效地调用本地代码和访问本地内存，替代 JNI 的复杂实现。
总结
Java 21 作为 LTS 版本，带来了诸多革命性更新：字符串模板简化了字符串处理，序列化集合统一了有序操作，虚拟线程重塑了并发模型，分代 ZGC 提升了性能表现。这些特性不仅提高了开发效率，更拓展了 Java 在高并发、大数据领域的应用能力。