Java 18 概述：新特性一览

宅哥聊构架后端 2024-09-09

Java 18 概述：新特性一览

Java 18 是 Java 平台的最新版本，引入了一些令人兴奋的新特性和改进。这些新功能不仅提高了开发者的生产力，还显著增强了 Java 语言的性能和安全性。本文将深入探讨 Java 18 的主要新特性，并结合代码示例，帮助读者更好地理解和应用这些新功能。

1. 模式匹配 (Pattern Matching)

模式匹配在 Java 16 中首次引入，并在 Java 18 中得到了进一步的增强。模式匹配允许开发者更简洁和安全地处理对象类型和结构。

1.1 简化类型检查

在 Java 18 中，我们可以使用模式匹配简化类型检查和类型转换，例如：java

 代码解读
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public class PatternMatchingExample {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "Hello, Java 18!";
        
        if (obj instanceof String s) {
            System.out.println(s.toLowerCase());
        } else {
            System.out.println("Not a string");
        }
    }
}

这种方式不仅简化了代码，还减少了类型转换错误的风险。

1.2 增强的 switch 表达式

Java 18 还扩展了 switch 表达式，支持基于模式的分支处理：java

 代码解读
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public class SwitchPatternMatchingExample {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = 123;
        
        String result = switch (obj) {
            case Integer i -> "Integer: " + i;
            case String s -> "String: " + s;
            default -> "Unknown type";
        };
        
        System.out.println(result);
    }
}

这种增强使 switch 表达式更加灵活和强大。

2. 记录类型 (Records)

记录类型是一种新型的数据承载类，旨在简化数据类的定义。记录类型自动生成构造函数、访问器方法、equals、hashCode 和 toString 方法。

2.1 定义记录类型

定义记录类型非常简单，只需使用 record 关键字：java

 代码解读
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public record Point(int x, int y) {}

2.2 使用记录类型

记录类型可像普通类一样使用：java

 代码解读
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public class RecordExample {
    public static void main(String[] args) {
        Point point = new Point(10, 20);
        System.out.println("Point: " + point);
        System.out.println("X: " + point.x());
        System.out.println("Y: " + point.y());
    }
}

记录类型的出现大大减少了样板代码，提高了开发效率。

3. 流库改进 (Stream API Improvements)

Java 18 对流库进行了多项改进，增加了新的方法和增强了现有功能。

3.1 `toList` 方法

Stream 接口新增了 toList 方法，简化了流转换为列表的操作：java

 代码解读
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import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamToListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Stream.of("Java", "Python", "C++")
                                  .toList();
        System.out.println(list);
    }
}

3.2 增强的 `Collectors`

Java 18 引入了新的 Collectors 方法，例如 flatMapping，用于处理嵌套集合：java

 代码解读
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import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

public class FlatMappingExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<List<String>> nestedList = List.of(
            List.of("Java", "Python"),
            List.of("C++", "Go")
        );

        List<String> flatList = nestedList.stream()
                                          .collect(Collectors.flatMapping(List::stream, Collectors.toList()));
        
        System.out.println(flatList);
    }
}

4. 外部函数和内存 API (Foreign Function & Memory API)

Java 18 引入了新的外部函数和内存 API，允许 Java 程序安全高效地访问外部内存和调用外部函数。

4.1 外部函数调用

使用外部函数 API，可以轻松调用 C 库函数：java

 代码解读
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import jdk.incubator.foreign.*;

public class ForeignFunctionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (ResourceScope scope = ResourceScope.newConfinedScope()) {
            SymbolLookup stdlib = SymbolLookup.loaderLookup();
            MethodHandle strlen = stdlib.lookup("strlen").get().asMethodHandle();
            
            CLinker linker = CLinker.systemCLinker();
            MemorySegment cString = linker.toCString("Hello, Java 18!", scope);
            
            long length = (long) strlen.invoke(cString);
            System.out.println("String length: " + length);
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4.2 外部内存访问

外部内存 API 允许直接操作外部内存：java

 代码解读
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import jdk.incubator.foreign.*;

public class ForeignMemoryExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (ResourceScope scope = ResourceScope.newConfinedScope()) {
            MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(4, scope);
            segment.setAtIndex(ValueLayout.JAVA_INT, 0, 42);
            int value = segment.getAtIndex(ValueLayout.JAVA_INT, 0);
            System.out.println("Value: " + value);
        }
    }
}

5. 并发改进 (Concurrency Improvements)

Java 18 对并发处理也进行了多项改进，特别是引入了新的结构化并发 API。

5.1 结构化并发

结构化并发 API 提供了一种新的并发编程范式，简化了任务的创建和管理：java

 代码解读
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import java.util.concurrent.*;

public class StructuredConcurrencyExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        try (var executor = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
            Future<String> task1 = executor.fork(() -> {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                return "Task 1";
            });
            Future<String> task2 = executor.fork(() -> {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                return "Task 2";
            });

            executor.join();
            executor.throwIfFailed();

            System.out.println(task1.resultNow());
            System.out.println(task2.resultNow());
        }
    }
}