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关于java:Java-20-新功能介绍

jiezi 
➜  bin pwd
/Users/darcy/develop/jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin
➜  bin ./java -version
openjdk version "20.0.1" 2023-04-18
OpenJDK Runtime Environment (build 20.0.1+9-29)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 20.0.1+9-29, mixed mode, sharing)

Java 20 共带来 7 个新个性性能，其中三个是孵化提案，孵化也就是说尚在征求意见阶段，将来可能会删除此性能。

JEP 形容 分类
429 作用域值（孵化器） Project Loom，Java 开发相干
432 Record 模式匹配（第二次预览） Project Amber，新的语言个性
433 switch 的模式匹配（第四次预览） Project Amber，新的语言个性
434 内部函数和内存 API（第二个预览版） Project Panama，非 Java 库
436 虚构线程（第二个预览版） Project Loom，Java 开发相干
437 结构化并发（第二孵化器） Project Loom，Java 开发相干
438 Vector API（第五孵化器） Project Panama，非 Java 库

JEP：JDK Enhancement Proposal，JDK 加强倡议，或者叫 Java 将来倒退倡议。

JDK 20 不是长期反对 (LTS) 版本，因而它只会在六个月后被 JDK 21 取代之前收到更新。JDK 17（2021 年 9 月 14 日公布）是 Java 的最新 LTS 版本。Oracle 发表打算将 LTS 版本之间的工夫从三年缩短到两年，因而 JDK 21（2023 年 9 月）打算成为下一个 LTS。

Java 20 装置

Java 20 OpenJDK 下载：https://jdk.java.net/19/

Java 20 OpenJDK 文档：https://openjdk.java.net/projects/jdk/20/

Java 20 OracleJDK 下载：Oracle JDK 20 Archive Downloads

# 此文中示例代码运行都在 Java 20 环境下应用命令
➜  src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java --version                                                         
openjdk 20.0.1 2023-04-18
OpenJDK Runtime Environment (build 20.0.1+9-29)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 20.0.1+9-29, mixed mode, sharing)
➜  src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java  --add-modules jdk.incubator.concurrent Xxx.java
WARNING: Using incubator modules: jdk.incubator.concurrent
hello wdbyte
没有信息

JEP 429: Scoped Value

在线程之间 共享变量 不是一件简略的事，能够应用 ThreadLocal 来保留以后线程变量，然而须要手动清理，开发者经常遗记，且变量不能被子线程继承；而应用 InheritableThreadLocal 共享信息能够被子线程继承，然而数据会拷贝多份，占用更多内存。

引入 Scoped values， 容许在线程内和线程间共享不可变数据，这比线程局部变量更加不便，尤其是在应用大量虚构线程时。这进步了易用性、可了解性、健壮性以及性能。不过这是一个正在孵化的 API，将来可能会被删除。

scoped values 有上面几个指标：

  • 易用性——提供一个编程模型来在线程内和子线程之间共享数据，从而简化数据流的推理。
  • 可了解性——使共享数据的生命周期从代码的句法结构中可见。
  • 稳健性——确保调用者共享的数据只能由非法的被调用者检索。
  • 性能——将共享数据视为不可变的，以便容许大量线程共享，并启用运行时优化。

例子

如果每个申请都是用一个独自的线程来解决，当初须要承受一个申请，而后依据不同身份拜访数据库，那么咱们能够用传递参数的形式，间接把身份信息在调用拜访数据库办法时传递过来。如果不这么做，那么就要应用 ThreadLocal 来共享变量了。

Thread 1                             Thread 2
--------                             --------
8. 数据库 - 开始查问 ()                8. throw new InvalidPrincipalException()
7. 数据库 - 开始拜访 () <---+          7. 数据库 - 开始拜访 () <---+ 
   ...                    |             ...                   |
   ...                身份(管理员)        ...                  身份(访客)
2. 开始解决(..)            |          2. 开始解决(..)            |
1. 收到申请(..) -----------+          1. 收到申请(..) -----------+

示意代码：

class Server {final static ThreadLocal<Principal> PRINCIPAL = new ThreadLocal<>();  

    void serve(Request request, Response response) {var level     = (request.isAuthorized() ? ADMIN : GUEST);
        var principal = new Principal(level);
        PRINCIPAL.set(principal);                                         
        Application.handle(request, response);
    }
}

class DBAccess {DBConnection open() {var principal = Server.PRINCIPAL.get();                           
        if (!principal.canOpen()) throw new InvalidPrincipalException();
        return newConnection(...);                                        
    }
}

这是咱们常见的写法，然而应用 ThreadLocal 的问题是：

  • PRINCIPAL.set(principal) 能够被任意设置批改。
  • 应用 ThreadLocal 可能会遗记 remove。
  • 如果想要子线程继承共享的变量，须要占用新的内存空间。
  • 在虚构线程场景下，可能会有几十万线程，应用 ThreadLocal 过于简单，且有平安性能隐患。

虚构线程自 Java 19 引入：JEP 425: 虚构线程 (预览)

应用 ScopedValue

import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;

/**
 * 启动命令加上 --add-modules jdk.incubator.concurrent
 *
 * @author https://www.wdbyte.com
 */
public class Jep429ScopedValueTest {final static ScopedValue<String> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();

    public static void main(String[] args) {
        // 创立线程
        Thread thread1 = new Thread(Jep429ScopedValueTest::handle);
        Thread thread2 = new Thread(Jep429ScopedValueTest::handle);
        String str = "hello wdbyte";
        // 传入线程里应用的字符串信息
        ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, str).run(thread1);
        ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, str).run(thread2);
        // 执行结束主动清空，这里获取不到了。System.out.println(SCOPED_VALUE.orElse("没有信息"));
    }
    public static void handle() {String result = SCOPED_VALUE.get();
        System.out.println(result);
    }
}

运行：

➜  src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java --version                                                         
openjdk 20.0.1 2023-04-18
OpenJDK Runtime Environment (build 20.0.1+9-29)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 20.0.1+9-29, mixed mode, sharing)
  
➜  src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java  --add-modules jdk.incubator.concurrent Jep429ScopedValueTest.java
WARNING: Using incubator modules: jdk.incubator.concurrent
hello wdbyte.com
hello wdbyte.com  
没有信息

可见应用 ScopedValue 有几个不言而喻的益处。

  • 代码不便，容易了解。合乎编程逻辑。
  • 不容许批改值，安全性高。（没有 set 办法）
  • 生命周期明确。只传递到 run() 办法体中。
  • 不须要清理，主动开释。
  • 从实现来讲，也是一种轻量级实现。

JEP 432: Record 模式匹配（二次预览）

在 Java 14 的 JEP 359 中减少了 Record 类，在 Java 16 的 JEP 394 中，新增了 instanceof 模式匹配。

这两项都简化了 Java 开发的代码编写。在 Java 19 的 JEP 405 中，增又加了 Record 模式匹配性能的第一次预览，这把 JEP 359 和 JEP 394 的性能进行了联合，然而还不够弱小，当初 JEP 432 又对其进行了加强。

JEP 359 性能回顾：

/**
 * @author https://www.wdbyte.com
 */
public class RecordTest {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog("name", 1);
        System.out.println(dog.name()); // name
        System.out.println(dog.age());  // 1
    }
}

record Dog(String name, Integer age) {}

JEP 394 性能回顾：

// Old code
if (obj instanceof String) {String s = (String)obj;
    ... use s ...
}

// New code
if (obj instanceof String s) {... use s ...}

JEP 432 例子

而当初，能够进行更加简单的组合嵌套，仍旧能够精确辨认类型。

/**
 * @author https://www.wdbyte.com
 */
public class Jep432RecordAndInstance {public static void main(String[] args) {ColoredPoint coloredPoint1 = new ColoredPoint(new Point(0, 0), Color.RED);
        ColoredPoint coloredPoint2 = new ColoredPoint(new Point(1, 1), Color.GREEN);
        Rectangle rectangle = new Rectangle(coloredPoint1, coloredPoint2);
        printUpperLeftColoredPoint(rectangle);
    }

    static void printUpperLeftColoredPoint(Rectangle r) {if (r instanceof Rectangle(ColoredPoint ul, ColoredPoint lr)) {System.out.println(ul.c());
        }
    }
}

record Point(int x, int y) {}
enum Color {RED, GREEN, BLUE}
record ColoredPoint(Point p, Color c) {}
record Rectangle(ColoredPoint upperLeft, ColoredPoint lowerRight) {}

输入：RED。

JEP 433: switch 模式匹配（四次预览）

Switch 的应用体验革新早在 Java 17 就曾经开始了，上面是之前文章的一些介绍。

  • JEP 406：switch 的类型匹配（预览）
  • JEP 420：switch 表达式（二次预览）
  • JEP 427: switch 模式匹配 (三次预览)

当初 JEP 433 进行第四次预览，对其性能进行了加强，间接从上面的新老代码看其变动。

/**
 * @author https://www.wdbyte.com
 */
public class JEP433SwitchTest {public static void main(String[] args) {
        Object obj = 123;
        System.out.println(matchOld(obj)); // 是个数字
        System.out.println(matchNew(obj)); // 是个数字
        obj = "wdbyte.com";
        System.out.println(matchOld(obj)); // 是个字符串，长度大于 2
        System.out.println(matchNew(obj)); // 是个字符串，长度大于 2
    }

    /**
     * 老代码
     *
     * @param obj
     * @return
     */
    public static String matchOld(Object obj) {if (obj == null) {return "数据为空";}
        if (obj instanceof String) {String s = obj.toString();
            if (s.length() > 2) {return "是个字符串，长度大于 2";}
            if (s.length() <= 2) {return "是个字符串，长度小于等于 2";}
        }
        if (obj instanceof Integer) {return "是个数字";}
        throw new IllegalStateException("未知数据：" + obj);
    }

    /**
     * 新代码
     *
     * @param obj
     * @return
     */
    public static String matchNew(Object obj) {String res = switch (obj) {
            case null -> "数据为空";
            case String s when s.length() > 2 -> "是个字符串，长度大于 2";
            case String s when s.length() <= 2 -> "是个字符串，长度小于等于于 2";
            case Integer i -> "是个数字";
            default -> throw new IllegalStateException("未知数据：" + obj);
        };
        return res;
    }

}

JEP 434: 内部函数和内存 API（二次预览)

此性能引入的 API 容许 Java 开发者与 JVM 之外的代码和数据进行交互，通过调用内部函数（JVM 之外）和平安的拜访内部内存（非 JVM 治理），让 Java 程序能够调用本机库并解决本机数据，而不会像 JNI 一样存在很多平安危险。

这不是一个新性能，自 Java 14 就曾经引入，此次对其进行了性能、通用性、安全性、易用性上的优化。

历史

  • Java 14 JEP 370 引入了内部内存拜访 API（孵化器）。
  • Java 15 JEP 383 引入了内部内存拜访 API（第二孵化器）。
  • Java 16 JEP 389 引入了内部链接器 API（孵化器）。
  • Java 16 JEP 393 引入了内部内存拜访 API（第三孵化器）。
  • Java 17 JEP 412 引入了内部函数和内存 API（孵化器）。
  • Java 18 JEP 419 引入了内部函数和内存 API（二次孵化器）。
  • Java 19 JEP 424 引入了内部函数和内存 API（孵化器）。

JEP 436: 虚构线程（二次预览）

通过将轻量级虚构线程引入 Java 平台，简化了编写、保护和察看高吞吐量、并发应用程序的过程。使开发人员可能应用现有的 JDK 工具和技术轻松地排除故障、调试和剖析并发应用程序，虚构线程有助于减速利用程序开发。

这个个性自 Java 19 的 JEP 425: 虚构线程 (预览)引入，在 Java 19 曾经进行了具体介绍。

JEP 425: 虚构线程 (预览)

JEP 437: Structured Concurrency（二次孵化）

通过引入用于结构化并发 API 来简化多线程编程。结构化并发将在不同线程中运行的多个工作视为单个工作单元，从而简化错误处理，进步可靠性，加强可察看性。因为是个孵化状态提案，这里不做过多钻研。

  • 相干 Java 19，JEP 428：结构化并发（孵化）

JEP 438: Vector API（五次孵化）

再次进步性能，实现优于等效标量计算的性能。这是通过引入一个 API 来表白矢量计算，该 API 在运行时牢靠地编译为反对的 CPU 架构上的最佳矢量指令，从而实现优于等效标量计算的性能。Vector API 在 JDK 16 到 19 中孵化。JDK 20 整合了这些版本用户的反馈以及性能改良和实现加强。

判若两人，文章中代码寄存在 Github.com/niumoo/javaNotes.

文章继续更新，能够微信搜一搜「程序猿阿朗」或拜访「程序猿阿朗博客」第一工夫浏览。本文 Github.com/niumoo/JavaNotes 曾经收录，有很多系列文章，欢送 Star。

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