JDK 19 新特性详解
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Java 19 作为一个非长期支持版本（non-LTS），于2022年9月20日正式发布。这个版本带来了一些重要的预览特性和改进，特别是在并发编程方面有重大突破。让我们一起来了解这些新特性。
1. 虚拟线程（预览）
虚拟线程是 Java 19 中最引人注目的新特性：
// 创建并启动一个虚拟线程
Thread.startVirtualThread(() -> {
System.out.println("在虚拟线程中运行");
});
// 使用虚拟线程执行器
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {
executor.submit(() -> {
Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));
return i;
});
});
}
主要优点：
- 极高的并发能力
- 更低的内存占用
- 简化并发编程
- 提高应用性能
2. 结构化并发（孵化）
结构化并发 API 提供了更好的并发任务管理方式：
public class StructuredConcurrencyExample {
// 使用结构化并发处理多个操作
public static void main(String[] args) throws Exception {
try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
// 并行获取用户信息
Future<UserInfo> userInfo = scope.fork(() -> fetchUserInfo(123));
Future<List<Order>> orders = scope.fork(() -> fetchUserOrders(123));
Future<List<Review>> reviews = scope.fork(() -> fetchUserReviews(123));
try {
scope.join(); // 等待所有任务完成
scope.throwIfFailed(); // 检查是否有任务失败
// 处理结果
UserProfile profile = new UserProfile(
userInfo.resultNow(),
orders.resultNow(),
reviews.resultNow()
);
System.out.println("用户档案已完成");
} catch (Exception e) {
System.err.println("获取用户信息失败：" + e.getMessage());
throw e;
}
}
}
// 自定义作用域实现
static class CustomScope extends StructuredTaskScope<Object> {
@Override
protected void handleComplete(Future<Object> future) {
if (future.state() == Future.State.FAILED) {
shutdown();
}
}
}
// 模拟数据获取方法
private static UserInfo fetchUserInfo(int userId) throws Exception {
Thread.sleep(100);
return new UserInfo(userId, "张三");
}
private static List<Order> fetchUserOrders(int userId) throws Exception {
Thread.sleep(150);
return List.of(new Order(1), new Order(2));
}
private static List<Review> fetchUserReviews(int userId) throws Exception {
Thread.sleep(200);
return List.of(new Review("好评"), new Review("很满意"));
}
// 数据类
record UserInfo(int id, String name) {}
record Order(int orderId) {}
record Review(String content) {}
record UserProfile(UserInfo info, List<Order> orders, List<Review> reviews) {}
}
特点：
- 结构化的任务管理
- 自动资源清理
- 简化的错误处理
- 更好的代码组织
3. Record 模式（预览）
Record 模式匹配的预览特性：
public class RecordPatternExample {
// 基础记录类型
record Point(int x, int y) {}
record Rectangle(Point upperLeft, Point lowerRight) {}
record Circle(Point center, int radius) {}
// 使用 Record 模式匹配
static String printShape(Object shape) {
return switch (shape) {
case Rectangle(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2)) ->
String.format("矩形：左上角(%d,%d), 右下角(%d,%d)", x1, y1, x2, y2);
case Circle(Point(var x, var y), var r) ->
String.format("圆形：中心(%d,%d), 半径%d", x, y, r);
default -> "未知形状";
};
}
// 嵌套 Record 模式
record ColoredShape(Color color, Shape shape) {}
record Color(int red, int green, int blue) {}
static String printColoredShape(ColoredShape cs) {
return switch (cs) {
case ColoredShape(
Color(var r, var g, var b),
Rectangle(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))
) -> String.format(
"红:%d 绿:%d 蓝:%d 的矩形，位置:(%d,%d)到(%d,%d)",
r, g, b, x1, y1, x2, y2
);
case ColoredShape(var c, var s) ->
"其他彩色形状";
};
}
// 在 if 语句中使用
static void processShape(Object obj) {
if (obj instanceof Rectangle(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))) {
int width = x2 - x1;
int height = y2 - y1;
System.out.printf("矩形面积：%d%n", width * height);
}
}
}
改进：
- 更简洁的模式匹配
- 支持嵌套解构
- 类型安全
- 提高代码可读性
4. Switch 模式匹配（第四次预览）
Switch 模式匹配的进一步改进：
public class SwitchPatternExample {
sealed interface Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {}
record Circle(double radius) implements Shape {}
record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}
record Triangle(double base, double height) implements Shape {}
// 使用改进的 Switch 模式匹配
static double calculateArea(Shape shape) {
return switch (shape) {
case Circle c when c.radius() > 0 ->
Math.PI * c.radius() * c.radius();
case Rectangle r when r.width() > 0 && r.height() > 0 ->
r.width() * r.height();
case Triangle t when t.base() > 0 && t.height() > 0 ->
0.5 * t.base() * t.height();
case Circle c ->
throw new IllegalArgumentException("圆的半径必须为正数");
case Rectangle r ->
throw new IllegalArgumentException("矩形的边长必须为正数");
case Triangle t ->
throw new IllegalArgumentException("三角形的底和高必须为正数");
};
}
// 支持 null 处理的模式匹配
static String describeShape(Shape shape) {
return switch (shape) {
case null -> "空形状";
case Circle c -> "圆形";
case Rectangle r -> "矩形";
case Triangle t -> "三角形";
};
}
// 结合守卫表达式和类型模式
static String analyzeValue(Object obj) {
return switch (obj) {
case String s when s.length() > 5 -> "长字符串";
case String s -> "短字符串";
case Integer i when i > 0 -> "正整数";
case Integer i -> "非正整数";
case null -> "空值";
default -> "其他类型";
};
}
}
新特性：
- 改进的空值处理
- 更强大的守卫表达式
- 更好的类型推断
- 与密封类的整合
5. 向量 API（第四次孵化）
向量 API 的持续改进：
public class VectorAPIExample {
// 基本向量操作
static void vectorOperation() {
var species = FloatVector.SPECIES_256;
var mask = species.maskAll(true);
// 创建向量
var v1 = FloatVector.broadcast(species, 1.0f);
var v2 = FloatVector.broadcast(species, 2.0f);
// 向量运算
var sum = v1.add(v2);
var product = v1.mul(v2);
var max = v1.max(v2);
// 条件操作
var result = v1.blend(v2, mask);
}
// 向量化循环
static void vectorizedLoop(float[] a, float[] b, float[] c) {
var species = FloatVector.SPECIES_256;
int length = a.length;
int upperBound = species.loopBound(length);
// 向量化主循环
int i = 0;
for (; i < upperBound; i += species.length()) {
var va = FloatVector.fromArray(species, a, i);
var vb = FloatVector.fromArray(species, b, i);
var vc = va.mul(vb).add(FloatVector.broadcast(species, 1.0f));
vc.intoArray(c, i);
}
// 处理剩余元素
for (; i < length; i++) {
c[i] = a[i] * b[i] + 1.0f;
}
}
// 复杂向量计算
static void complexVectorComputation(float[] data) {
var species = FloatVector.SPECIES_256;
int length = data.length;
int upperBound = species.loopBound(length);
for (int i = 0; i < upperBound; i += species.length()) {
var v = FloatVector.fromArray(species, data, i);
// 复杂数学运算
var result = v.mul(2.0f) // 乘以2
.add(1.0f) // 加1
.abs() // 绝对值
.sqrt() // 平方根
.pow(2.0f) // 平方
.min(10.0f); // 限制最大值
result.intoArray(data, i);
}
}
}
改进：
- 性能优化
- API 完善
- 更多平台支持
- 更好的编译器优化
总结
JDK 19 带来了一些重要的预览和孵化特性，特别是在并发编程方面的虚拟线程和结构化并发，这些特性有望在未来彻底改变 Java 并发编程的方式。同时，Record 模式和 Switch 模式匹配的持续改进也显示了 Java 在提升开发体验方面的努力。
对于开发者来说，建议：
- 关注虚拟线程的发展，为未来的并发编程做准备
- 尝试使用结构化并发 API 来简化并发代码
- 熟悉新的模式匹配特性
- 在合适的场景下使用向量 API 优化性能
- 保持对预览特性的跟进和反馈
虽然这些特性大多还在预览或孵化阶段，但它们代表了 Java 的发展方向，值得开发者持续关注和学习。