跳到主要内容

JDK 23 新特性预览

· 阅读需 9 分钟
爱得米尼斯吹特
爱得米尼斯吹特
架构师

Java 23 预计将于2024年9月发布，作为一个非长期支持版本（non-LTS），它将继续改进一些重要的预览特性，并可能引入新的实验性功能。让我们一起预览这些可能的新特性。

1. 字符串模板（第三次预览）​

字符串模板的进一步改进：

public class EnhancedStringTemplateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 基本用法示例
        String name = "张三";
        int age = 25;
        String info = STR."用户 \{name} 的年龄是 \{age}";
        
        // 使用处理器
        record Person(String name, int age, String city) {}
        var person = new Person("李四", 30, "北京");
        
        // JSON 处理器
        String json = JSON."""
            {
                "name": "\{person.name()}",
                "age": \{person.age()},
                "city": "\{person.city()}",
                "timestamp": "\{java.time.LocalDateTime.now()}",
                "tags": [
                    "用户",
                    "活跃",
                    "VIP"
                ]
            }
            """;
            
        // SQL 处理器
        String tableName = "users";
        List<String> conditions = List.of(
            "status = 'active'",
            "age >= 18",
            "city = '北京'"
        );
        
        String sql = SQL."""
            SELECT 
                id,
                name,
                age,
                city
            FROM \{tableName}
            WHERE \{String.join(" AND ", conditions)}
            ORDER BY created_at DESC
            LIMIT 10
            """;
            
        // HTML 处理器
        var title = "用户档案";
        var items = List.of("基本信息", "订单历史", "积分记录");
        
        String html = HTML."""
            <!DOCTYPE html>
            <html>
                <head>
                    <title>\{title}</title>
                    <style>
                        .container { padding: 20px; }
                        .item { margin: 10px 0; }
                    </style>
                </head>
                <body>
                    <div class="container">
                        <h1>\{title}</h1>
                        <ul>
                            \{items.stream()
                                .map(item -> STR."<li class='item'>\{item}</li>")
                                .collect(Collectors.joining("\n                            "))}
                        </ul>
                    </div>
                </body>
            </html>
            """;
            
        // 自定义处理器
        String log = LogTemplate."""
            [\{java.time.LocalDateTime.now()}] [\{getLogLevel()}] \{formatMessage()}
            """;
    }
    
    // 自定义模板处理器
    static class LogTemplate {
        public static String process(StringTemplate template) {
            return template.interpolate();
        }
    }
    
    private static String getLogLevel() {
        return "INFO";
    }
    
    private static String formatMessage() {
        return "这是一条日志消息";
    }
}
java

改进特性：

  • 更强大的处理器支持
  • 改进的语法检查
  • 更好的性能优化
  • 增强的类型安全

2. 未命名变量和模式（第三次预览）​

未命名变量和模式的持续改进：

public class EnhancedUnnamedPatternsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 基础示例
        var point = new Point(10, 20);
        if (point instanceof Point(var x, _)) {
            System.out.println("x 坐标：" + x);
        }
        
        // 在集合操作中使用
        var points = List.of(
            new Point(1, 1),
            new Point(2, 2),
            new Point(3, 3)
        );
        
        // 使用未命名变量进行过滤
        points.stream()
            .filter(Point(var x, _) -> x > 1)
            .map(Point(var x, var y) -> x + y)
            .forEach(System.out::println);
        
        // 在复杂对象中使用
        var shape = new ColoredShape(
            new Color(255, 0, 0),
            new Circle(new Point(0, 0), 5)
        );
        
        // 使用未命名变量进行模式匹配
        if (shape instanceof ColoredShape(Color(var r, _, _), _)) {
            System.out.println("红色分量：" + r);
        }
        
        // 在 switch 表达式中使用
        processShape(shape);
    }
    
    // 在方法参数中使用未命名变量
    static void processPoint(int x, int _, String description) {
        System.out.printf("处理点 x=%d: %s%n", x, description);
    }
    
    // 在 switch 中使用未命名模式
    static void processShape(Shape shape) {
        var description = switch (shape) {
            case Circle(Point(var x, _), var radius) ->
                STR."圆形：x=\{x}, 半径=\{radius}";
            case Rectangle(Point(_, var y), var width, _) ->
                STR."矩形：y=\{y}, 宽度=\{width}";
            case Triangle(var p1, _, _) ->
                STR."三角形：第一个点=\{p1}";
        };
        System.out.println(description);
    }
    
    // 在构造函数中使用未命名参数
    record ColoredPoint(Point point, Color color) {
        ColoredPoint(int x, int _, Color color) {
            this(new Point(x, 0), color);
        }
    }
    
    // 在接口中使用未命名参数
    interface ShapeTransformer {
        Shape transform(Shape shape, double scale, double _);
    }
    
    // 数据类型定义
    record Point(int x, int y) {}
    record Color(int red, int green, int blue) {}
    record ColoredShape(Color color, Shape shape) {}
    sealed interface Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {}
    record Circle(Point center, double radius) implements Shape {}
    record Rectangle(Point topLeft, double width, double height) implements Shape {}
    record Triangle(Point a, Point b, Point c) implements Shape {}
}
java

改进：

  • 更广泛的应用场景
  • 改进的类型推断
  • 更好的编译器支持
  • 与其他特性的更好整合

3. 外部函数和内存 API（预览）​

外部函数和内存 API 的新特性：

public class ForeignMemoryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用外部函数
        try (var arena = Arena.ofConfined()) {
            // 分配本机内存
            var segment = arena.allocate(100);
            
            // 写入数据
            MemorySegment.copy(
                new byte[] {1, 2, 3, 4, 5},
                0,
                segment,
                0,
                5
            );
            
            // 读取数据
            byte[] result = new byte[5];
            MemorySegment.copy(
                segment,
                0,
                result,
                0,
                5
            );
            
            // 使用 MemoryLayout
            var layout = MemoryLayout.structLayout(
                ValueLayout.JAVA_INT.withName("id"),
                ValueLayout.JAVA_DOUBLE.withName("score"),
                ValueLayout.ADDRESS.withName("name")
            );
            
            // 分配结构体内存
            var struct = arena.allocate(layout);
            
            // 访问结构体字段
            var varHandle = layout.varHandle(
                MemoryLayout.PathElement.groupElement("id")
            );
            varHandle.set(struct, 42);
        }
    }
    
    // 使用外部函数示例
    static class NativeOperations {
        static {
            System.loadLibrary("native_lib");
        }
        
        // 声明本机方法
        static native int processData(MemorySegment data, long size);
        
        // 使用本机方法
        static void performNativeOperation() {
            try (var arena = Arena.ofConfined()) {
                var data = arena.allocate(1024);
                int result = processData(data, 1024);
                System.out.println("处理结果：" + result);
            }
        }
    }
    
    // 内存操作工具类
    static class MemoryUtils {
        // 安全的内存复制
        static void safeCopy(
            MemorySegment source,
            MemorySegment target,
            long offset,
            long size
        ) {
            if (source.byteSize() < offset + size ||
                target.byteSize() < size) {
                throw new IllegalArgumentException("无效的内存范围");
            }
            MemorySegment.copy(source, offset, target, 0, size);
        }
        
        // 创建结构体布局
        static MemoryLayout createPersonLayout() {
            return MemoryLayout.structLayout(
                ValueLayout.JAVA_INT.withName("id"),
                ValueLayout.JAVA_LONG.withName("timestamp"),
                MemoryLayout.sequenceLayout(64, ValueLayout.JAVA_BYTE)
                    .withName("name")
            );
        }
    }
}
java

新特性：

  • 改进的内存管理
  • 更安全的本机接口
  • 更好的性能
  • 简化的 API

4. 其他可能的改进​

4.1 模式匹配增强​

public class PatternMatchingDemo {
    sealed interface Expression permits Literal, Operation {}
    record Literal(int value) implements Expression {}
    record Operation(String op, Expression left, Expression right) 
        implements Expression {}
    
    // 使用增强的模式匹配
    static int evaluate(Expression expr) {
        return switch (expr) {
            case Literal(var value) -> value;
            case Operation("+", var left, var right) ->
                evaluate(left) + evaluate(right);
            case Operation("*", var left, var right) ->
                evaluate(left) * evaluate(right);
            case Operation(var op, _, _) ->
                throw new IllegalArgumentException(
                    "不支持的操作符：" + op
                );
        };
    }
}
java

4.2 改进的类型推断​

public class TypeInferenceDemo {
    // 改进的泛型类型推断
    static <T> void processValues(List<T> list, T value) {
        list.add(value);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 不需要显式指定类型参数
        var list = new ArrayList<String>();
        processValues(list, "测试");
        
        // 改进的 lambda 表达式类型推断
        var numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
        numbers.stream()
            .map((var x) -> x * x)
            .forEach(System.out::println);
    }
}
java

4.3 性能优化​

public class PerformanceDemo {
    // 改进的字符串处理
    static void stringProcessing() {
        var sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            sb.append(STR."项目-\{i}");
        }
        
        // 使用新的字符串优化
        var result = sb.toString();
    }
    
    // 改进的集合处理
    static void collectionProcessing() {
        var list = new ArrayList<String>();
        
        // 使用优化的添加操作
        list.addAll(List.of("A", "B", "C"));
        
        // 使用改进的并行流
        list.parallelStream()
            .map(String::toLowerCase)
            .forEach(System.out::println);
    }
}
java

总结​

JDK 23 虽然还未正式发布，但从目前的预览特性来看，它将带来一些重要的改进，特别是在字符串模板、未命名变量和外部函数方面。这些特性的持续改进显示了 Java 在提升开发效率和性能方面的努力。

对于开发者来说，建议：

  1. 关注字符串模板的最新改进
  2. 探索未命名变量的新用法
  3. 了解外部函数和内存 API
  4. 评估新特性对项目的影响
  5. 参与预览特性的反馈

虽然这些特性还在预览阶段，但它们代表了 Java 语言的发展方向，值得开发者持续关注和实验。建议在开发环境中尝试这些新特性，为未来的正式发布做好准备。