【Java基础】JDK8-17新特性

JDK8-17新特性

文章目录

JDK8-17新特性
- [1. 如何学习新特性](#1. 如何学习新特性)
- [2. Java8新特性：Lambda表达式](#2. Java8新特性：Lambda表达式)
- [3. Java8新特性：函数式(Functional)接口](#3. Java8新特性：函数式(Functional)接口)
- - [3.1 什么是函数式接口](#3.1 什么是函数式接口)
  - [3.2 如何理解函数式接口](#3.2 如何理解函数式接口)
  - [3.3 举例](#3.3 举例)
  - [3.4 Java 内置函数式接口](#3.4 Java 内置函数式接口)
  - - [3.4.1 之前的函数式接口](#3.4.1 之前的函数式接口)
    - [3.4.2 四大核心函数式接口](#3.4.2 四大核心函数式接口)
    - [3.4.3 内置接口代码演示](#3.4.3 内置接口代码演示)
- [4. Java8新特性：方法引用与构造器引用](#4. Java8新特性：方法引用与构造器引用)
- - [4.1 方法引用](#4.1 方法引用)
  - [4.2 构造器引用](#4.2 构造器引用)
  - [4.3 数组构造引用](#4.3 数组构造引用)
- [5. Java8新特性：强大的Stream API](#5. Java8新特性：强大的Stream API)
- - [5.1 说明](#5.1 说明)
  - [5.2 为什么要使用Stream API](#5.2 为什么要使用Stream API)
  - [5.3 什么是Stream](#5.3 什么是Stream)
  - [5.4 Stream的操作三个步骤](#5.4 Stream的操作三个步骤)
  - - [5.4.1 创建Stream实例](#5.4.1 创建Stream实例)
    - [5.4.2 一系列中间操作](#5.4.2 一系列中间操作)
    - [5.4.3 终止操作](#5.4.3 终止操作)
  - [5.5 Java9新增API](#5.5 Java9新增API)
- [6. 新语法结构](#6. 新语法结构)
- - [6.1 异常处理之try-catch资源关闭](#6.1 异常处理之try-catch资源关闭)
  - [6.2 局部变量类型推断](#6.2 局部变量类型推断)
  - [6.3 instanceof的模式匹配](#6.3 instanceof的模式匹配)
  - [6.5 switch表达式](#6.5 switch表达式)
  - [6.6 文本块](#6.6 文本块)
  - [6.7 Record](#6.7 Record)
  - [6.8 密封类](#6.8 密封类)
- [7. API的变化](#7. API的变化)
- - [7.1 Optional类](#7.1 Optional类)
  - [7.2 String存储结构和API变更](#7.2 String存储结构和API变更)
- Description
- [8. 其它结构变化](#8. 其它结构变化)
- - [8.1 JDK9：UnderScore(下划线)使用的限制](#8.1 JDK9：UnderScore(下划线)使用的限制)
  - [8.2 GC方面新特性](#8.2 GC方面新特性)
  - - [8.3.1 G1 GC](#8.3.1 G1 GC)
    - [8.3.2 Shenandoah GC](#8.3.2 Shenandoah GC)
    - [8.3.3 革命性的 ZGC](#8.3.3 革命性的 ZGC)

1. 如何学习新特性

各个版本变动很多，但没必要一个个了解，只需学习一部分，重点掌握jdk8的Lambda和Stream流其余的可自行了解。

对于新特性，我们应该从哪几个角度学习新特性呢？

语法层面：
- 比如JDK5中的自动拆箱、自动装箱、enum、泛型
- 比如JDK8中的lambda表达式、接口中的默认方法、静态方法
- 比如JDK10中局部变量的类型推断
- 比如JDK12中的switch
- 比如JDK13中的文本块
API层面：
- 比如JDK8中的Stream、Optional、新的日期时间、HashMap的底层结构
- 比如JDK9中String的底层结构
- 新的 / 过时的 API
底层优化
- 比如JDK8中永久代被元空间替代、新的JS执行引擎
- 比如新的垃圾回收器、GC参数、JVM的优化

2. Java8新特性：Lambda表达式

Lambda 表达式：在Java 8 语言中引入的一种新的语法元素和操作符。这个操作符为 "->" ，该操作符被称为 Lambda 操作符或箭头操作符。它将 Lambda 分为两个部分：

左侧：指定了 Lambda 表达式需要的参数列表
右侧：指定了 Lambda 体，是抽象方法的实现逻辑，也即 Lambda 表达式要执行的功能。

3. Java8新特性：函数式(Functional)接口

3.1 什么是函数式接口

只包含一个抽象方法（Single Abstract Method，简称SAM）的接口，称为函数式接口。当然该接口可以包含其他非抽象方法。
你可以通过 Lambda 表达式来创建该接口的对象。（若 Lambda 表达式抛出一个受检异常(即：非运行时异常)，那么该异常需要在目标接口的抽象方法上进行声明）。
我们可以在一个接口上使用 @FunctionalInterface 注解，这样做可以检查它是否是一个函数式接口。同时 javadoc 也会包含一条声明，说明这个接口是一个函数式接口。
在java.util.function包下定义了Java 8 的丰富的函数式接口

3.2 如何理解函数式接口

面向对象的思想：
- 做一件事情，找一个能解决这个事情的对象，调用对象的方法，完成事情。
函数式编程思想：
- 只要能获取到结果，谁去做的，怎么做的都不重要，重视的是结果，不重视过程。
在函数式编程语言当中，函数被当做一等公民对待。在将函数作为一等公民的编程语言中，Lambda表达式的类型是函数。但是在Java8中，有所不同。在Java8中，Lambda表达式是对象，而不是函数，它们必须依附于一类特别的对象类型------函数式接口。
简单的说，在Java8中，Lambda表达式就是一个函数式接口的实例。这就是Lambda表达式和函数式接口的关系。也就是说，只要一个对象是函数式接口的实例，那么该对象就可以用Lambda表达式来表示。

3.3 举例

举例1：

作为参数传递 Lambda 表达式：

作为参数传递 Lambda 表达式：为了将 Lambda 表达式作为参数传递，接收Lambda 表达式的参数类型必须是与该 Lambda 表达式兼容的函数式接口的类型。

3.4 Java 内置函数式接口

3.4.1 之前的函数式接口

之前学过的接口，有些就是函数式接口，比如：

java.lang.Runnable
- public void run()
java.lang.Iterable
- public Iterator iterate()
java.lang.Comparable
- public int compareTo(T t)
java.util.Comparator
- public int compare(T t1, T t2)

3.4.2 四大核心函数式接口

函数式接口	称谓	参数类型	用途
`Consumer<T>`	消费型接口	T	对类型为T的对象应用操作，包含方法： `void accept(T t)`
`Supplier<T>`	供给型接口	无	返回类型为T的对象，包含方法：`T get()`
`Function<T, R>`	函数型接口	T	对类型为T的对象应用操作，并返回结果。结果是R类型的对象。包含方法：`R apply(T t)`
`Predicate<T>`	判断型接口	T	确定类型为T的对象是否满足某约束，并返回 boolean 值。包含方法：`boolean test(T t)`

3.4.3 内置接口代码演示

举例1：消费型接口

java 复制代码

package com.atguigu.four;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class TestConsumer {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("java","c","python","c++","VB","C#");
        //遍历Collection集合，并将传递给action参数的操作代码应用在每一个元素上。
        list.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

举例2：供给型接口

java 复制代码

package com.atguigu.four;

import java.util.function.Supplier;

public class TestSupplier {
    public static void main(String[] args) {
        Supplier<String> supplier = () -> "尚硅谷";
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

举例3：判断型接口

java 复制代码

package com.atguigu.four;

import java.util.ArrayList;

public class TestPredicate {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("atguigu");
        list.add("ok");
        list.add("yes");

        System.out.println("删除之前：");
        list.forEach(t-> System.out.println(t));
		
        //用于删除集合中满足filter指定的条件判断的。
        //删除包含o字母的元素
        list.removeIf(s -> s.contains("o"));

        System.out.println("删除包含o字母的元素之后：");
        list.forEach(t-> System.out.println(t));
    }
}

举例4：函数型接口

java 复制代码

package com.atguigu.four;

import java.util.function.Function;

public class TestFunction {
    public static void main(String[] args) {
        //使用Lambda表达式实现Function<T,R>接口，可以实现将一个字符串首字母转为大写的功能。
        Function<String,String> fun = s -> s.substring(0,1).toUpperCase() + s.substring(1);
        System.out.println(fun.apply("hello"));
    }
}

4. Java8新特性：方法引用与构造器引用

Lambda表达式是可以简化函数式接口的变量或形参赋值的语法。而方法引用和构造器引用是为了简化Lambda表达式的。

4.1 方法引用

当要传递给Lambda体的操作，已经有实现的方法了，可以使用方法引用！

格式：使用方法引用操作符 "::" 将类(或对象) 与方法名分隔开来。
- 两个:中间不能有空格，而且必须英文状态下半角输入
如下三种主要使用情况：
- 情况1：对象 :: 实例方法名
- 情况2：类 :: 静态方法名
- 情况3：类 :: 实例方法名

4.2 构造器引用

当Lambda表达式是创建一个对象，并且满足Lambda表达式形参，正好是给创建这个对象的构造器的实参列表，就可以使用构造器引用。

格式：类名::new

4.3 数组构造引用

当Lambda表达式是创建一个数组对象，并且满足Lambda表达式形参，正好是给创建这个数组对象的长度，就可以数组构造引用。

格式：数组类型名::new

举例：

java 复制代码

//数组引用
//Function中的R apply(T t)
@Test
public void test4(){
    Function<Integer,String[]> func1 = length -> new String[length];
    String[] arr1 = func1.apply(5);
    System.out.println(Arrays.toString(arr1));

    System.out.println("*******************");

    Function<Integer,String[]> func2 = String[] :: new;
    String[] arr2 = func2.apply(10);
    System.out.println(Arrays.toString(arr2));

}

5. Java8新特性：强大的Stream API

5.1 说明

Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式；另外一个则是 Stream API。
Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。
Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。 **使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。**也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

5.2 为什么要使用Stream API

实际开发中，项目中多数数据源都来自于MySQL、Oracle等。但现在数据源可以更多了，有MongDB，Radis等，而这些NoSQL的数据就需要Java层面去处理。

5.3 什么是Stream

Stream 是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。

Stream 和 Collection 集合的区别：**Collection 是一种静态的内存数据结构，讲的是数据，而 Stream 是有关计算的，讲的是计算。**前者是主要面向内存，存储在内存中，后者主要是面向 CPU，通过 CPU 实现计算。

注意：

①Stream 自己不会存储元素。

②Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。

③Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。即一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。

④ Stream一旦执行了终止操作，就不能再调用其它中间操作或终止操作了。

5.4 Stream的操作三个步骤

1- 创建 Stream

一个数据源（如：集合、数组），获取一个流

2- 中间操作

每次处理都会返回一个持有结果的新Stream，即中间操作的方法返回值仍然是Stream类型的对象。因此中间操作可以是个操作链，可对数据源的数据进行n次处理，但是在终结操作前，并不会真正执行。

3- 终止操作(终端操作)

终止操作的方法返回值类型就不再是Stream了，因此一旦执行终止操作，就结束整个Stream操作了。一旦执行终止操作，就执行中间操作链，最终产生结果并结束Stream。

5.4.1 创建Stream实例

方式一：通过集合

Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法：

default Stream stream() : 返回一个顺序流
default Stream parallelStream() : 返回一个并行流

java 复制代码

@Test
public void test01(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);

    //JDK1.8中，Collection系列集合增加了方法
    Stream<Integer> stream = list.stream();
}

方式二：通过数组

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流：

static Stream stream(T[] array): 返回一个流
public static IntStream stream(int[] array)
public static LongStream stream(long[] array)
public static DoubleStream stream(double[] array)

java 复制代码

@Test
public void test02(){
    String[] arr = {"hello","world"};
    Stream<String> stream = Arrays.stream(arr); 
}

@Test
public void test03(){
    int[] arr = {1,2,3,4,5};
    IntStream stream = Arrays.stream(arr);
}

方式三：通过Stream的of()

可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。

public static Stream of(T... values) : 返回一个流

java 复制代码

@Test
public void test04(){
    Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5);
    stream.forEach(System.out::println);
}

方式四：创建无限流(了解)

可以使用静态方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate(), 创建无限流。

迭代

public static Stream iterate(final T seed, final UnaryOperator f)
生成

public static Stream generate(Supplier s)

java 复制代码

// 方式四：创建无限流
@Test
public void test05() {
	// 迭代
	// public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final
	// UnaryOperator<T> f)
	Stream<Integer> stream = Stream.iterate(0, x -> x + 2);
	stream.limit(10).forEach(System.out::println);

	// 生成
	// public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)
	Stream<Double> stream1 = Stream.generate(Math::random);
	stream1.limit(10).forEach(System.out::println);
}

5.4.2 一系列中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理！而在终止操作时一次性全部处理，称为"惰性求值"。

1-筛选与切片

方法	描述
filter(Predicatep)	接收 Lambda ，从流中排除某些元素
distinct()	筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
limit(long maxSize)	截断流，使其元素不超过给定数量
skip(long n)	跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补

2-映射

方法	描述
map(Function f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。
mapToDouble(ToDoubleFunction f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 DoubleStream。
mapToInt(ToIntFunction f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 IntStream。
mapToLong(ToLongFunction f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 LongStream。
flatMap(Function f)	接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流

3-排序

方法	描述
sorted()	产生一个新流，其中按自然顺序排序
sorted(Comparator com)	产生一个新流，其中按比较器顺序排序

5.4.3 终止操作

终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例如：List、Integer，甚至是 void 。
流进行了终止操作后，不能再次使用。

1-匹配与查找

方法	描述
allMatch(Predicate p)	检查是否匹配所有元素
anyMatch(Predicate p)	检查是否至少匹配一个元素
noneMatch(Predicate p)	检查是否没有匹配所有元素
findFirst()	返回第一个元素
findAny()	返回当前流中的任意元素
count()	返回流中元素总数
max(Comparator c)	返回流中最大值
min(Comparator c)	返回流中最小值
forEach(Consumer c)	内部迭代(使用 Collection 接口需要用户去做迭代，称为外部迭代。相反，Stream API 使用内部迭代------它帮你把迭代做了)

2-归约

方法	描述
reduce(T identity, BinaryOperator b)	可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T
reduce(BinaryOperator b)	可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional

备注：map 和 reduce 的连接通常称为 map-reduce 模式，因 Google 用它来进行网络搜索而出名。

3-收集

方法	描述
collect(Collector c)	将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现，用于给Stream中元素做汇总的方法

Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作(如收集到 List、Set、Map)。

另外， Collectors 实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例，具体方法与实例如下表：

方法	返回类型	作用
toList	Collector<T, ?, List>	把流中元素收集到List

java 复制代码

List<Employee> emps= list.stream().collect(Collectors.toList());

方法	返回类型	作用
toSet	Collector<T, ?, Set>	把流中元素收集到Set

java 复制代码

Set<Employee> emps= list.stream().collect(Collectors.toSet());

方法	返回类型	作用
toCollection	Collector<T, ?, C>	把流中元素收集到创建的集合

java 复制代码

Collection<Employee> emps =list.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));

方法	返回类型	作用
counting	Collector<T, ?, Long>	计算流中元素的个数

java 复制代码

long count = list.stream().collect(Collectors.counting());

方法	返回类型	作用
summingInt	Collector<T, ?, Integer>	对流中元素的整数属性求和

java 复制代码

int total=list.stream().collect(Collectors.summingInt(Employee::getSalary));

方法	返回类型	作用
averagingInt	Collector<T, ?, Double>	计算流中元素Integer属性的平均值

java 复制代码

double avg = list.stream().collect(Collectors.averagingInt(Employee::getSalary));

方法	返回类型	作用
summarizingInt	Collector<T, ?, IntSummaryStatistics>	收集流中Integer属性的统计值。如：平均值

java 复制代码

int SummaryStatisticsiss= list.stream().collect(Collectors.summarizingInt(Employee::getSalary));

方法	返回类型	作用
joining	Collector<CharSequence, ?, String>	连接流中每个字符串

java 复制代码

String str= list.stream().map(Employee::getName).collect(Collectors.joining());

方法	返回类型	作用
maxBy	Collector<T, ?, Optional>	根据比较器选择最大值

java 复制代码

Optional<Emp>max= list.stream().collect(Collectors.maxBy(comparingInt(Employee::getSalary)));

方法	返回类型	作用
minBy	Collector<T, ?, Optional>	根据比较器选择最小值

java 复制代码

Optional<Emp> min = list.stream().collect(Collectors.minBy(comparingInt(Employee::getSalary)));

方法	返回类型	作用
reducing	Collector<T, ?, Optional>	从一个作为累加器的初始值开始，利用BinaryOperator与流中元素逐个结合，从而归约成单个值

java 复制代码

int total=list.stream().collect(Collectors.reducing(0, Employee::getSalar, Integer::sum));

方法	返回类型	作用
collectingAndThen	Collector<T,A,RR>	包裹另一个收集器，对其结果转换函数

java 复制代码

int how= list.stream().collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), List::size));

方法	返回类型	作用
groupingBy	Collector<T, ?, Map<K, List>>	根据某属性值对流分组，属性为K，结果为V

java 复制代码

Map<Emp.Status, List<Emp>> map= list.stream().collect(Collectors.groupingBy(Employee::getStatus));

方法	返回类型	作用
partitioningBy	Collector<T, ?, Map<Boolean, List>>	根据true或false进行分区

java 复制代码

Map<Boolean,List<Emp>> vd = list.stream().collect(Collectors.partitioningBy(Employee::getManage));

5.5 Java9新增API

新增1：Stream实例化方法

ofNullable()的使用：

Java 8 中 Stream 不能完全为null，否则会报空指针异常。而 Java 9 中的 ofNullable 方法允许我们创建一个单元素 Stream，可以包含一个非空元素，也可以创建一个空 Stream。

java 复制代码

//报NullPointerException
//Stream<Object> stream1 = Stream.of(null);
//System.out.println(stream1.count());

//不报异常，允许通过
Stream<String> stringStream = Stream.of("AA", "BB", null);
System.out.println(stringStream.count());//3

//不报异常，允许通过
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("AA");
list.add(null);
System.out.println(list.stream().count());//2
//ofNullable()：允许值为null
Stream<Object> stream1 = Stream.ofNullable(null);
System.out.println(stream1.count());//0

Stream<String> stream = Stream.ofNullable("hello world");
System.out.println(stream.count());//1

iterator()重载的使用：

java 复制代码

//原来的控制终止方式：
Stream.iterate(1,i -> i + 1).limit(10).forEach(System.out::println);

//现在的终止方式：
Stream.iterate(1,i -> i < 100,i -> i + 1).forEach(System.out::println);

6. 新语法结构

新的语法结构，为我们勾勒出了 Java 语法进化的一个趋势，将开发者从复杂、繁琐的低层次抽象中逐渐解放出来，以更高层次、更优雅的抽象，既降低代码量，又避免意外编程错误的出现，进而提高代码质量和开发效率。

6.1 异常处理之try-catch资源关闭

JDK7的新特性

在try的后面可以增加一个()，在括号中可以声明流对象并初始化。try中的代码执行完毕，会自动把流对象释放，就不用写finally了。

格式：

java 复制代码

try(资源对象的声明和初始化){
    业务逻辑代码,可能会产生异常
}catch(异常类型1 e){
    处理异常代码
}catch(异常类型2 e){
    处理异常代码
}

说明：

1、在try()中声明的资源，无论是否发生异常，无论是否处理异常，都会自动关闭资源对象，不用手动关闭了。

2、这些资源实现类必须实现AutoCloseable或Closeable接口，实现其中的close()方法。Closeable是AutoCloseable的子接口。Java7几乎把所有的"资源类"（包括文件IO的各种类、JDBC编程的Connection、Statement等接口...）都进行了改写，改写后资源类都实现了AutoCloseable或Closeable接口，并实现了close()方法。

3、写到try()中的资源类的变量默认是final声明的，不能修改。

JDK9的新特性

try的前面可以定义流对象，try后面的()中可以直接引用流对象的名称。在try代码执行完毕后，流对象也可以释放掉，也不用写finally了。

格式：

java 复制代码

A a = new A();
B b = new B();
try(a;b){
    可能产生的异常代码
}catch(异常类名 变量名){
    异常处理的逻辑
}

6.2 局部变量类型推断

JDK 10的新特性

局部变量的显示类型声明，常常被认为是不必须的，给一个好听的名字反而可以很清楚的表达出下面应该怎样继续。本新特性允许开发人员省略通常不必要的局部变量类型声明，以增强Java语言的体验性、可读性。

使用举例

java 复制代码

//1.局部变量的实例化
var list = new ArrayList<String>();

var set = new LinkedHashSet<Integer>();

//2.增强for循环中的索引
for (var v : list) {
    System.out.println(v);
}

//3.传统for循环中
for (var i = 0; i < 100; i++) {
    System.out.println(i);
}

//4. 返回值类型含复杂泛型结构
var iterator = set.iterator();
//Iterator<Map.Entry<Integer, Student>> iterator = set.iterator();

不适用场景
- 声明一个成员变量
- 声明一个数组变量，并为数组静态初始化（省略new的情况下）
- 方法的返回值类型
- 方法的参数类型
- 没有初始化的方法内的局部变量声明
- 作为catch块中异常类型
- Lambda表达式中函数式接口的类型
- 方法引用中函数式接口的类型

6.3 instanceof的模式匹配

JDK14中预览特性：

instanceof 模式匹配通过提供更为简便的语法，来提高生产力。有了该功能，可以减少Java程序中显式强制转换的数量，实现更精确、简洁的类型安全的代码。

Java 14之前旧写法：

java 复制代码

if(obj instanceof String){
    String str = (String)obj; //需要强转
    .. str.contains(..)..
}else{
    ...
}

Java 14新特性写法：

java 复制代码

if(obj instanceof String str){
    .. str.contains(..)..
}else{
    ...
}

6.5 switch表达式

传统switch声明语句的弊端：

匹配是自上而下的，如果忘记写break，后面的case语句不论匹配与否都会执行； --->case穿透
所有的case语句共用一个块范围，在不同的case语句定义的变量名不能重复；
不能在一个case里写多个执行结果一致的条件；
整个switch不能作为表达式返回值；

java 复制代码

//常见错误实现
switch(month){
    case 3|4|5://3|4|5 用了位运算符，11 | 100 | 101结果是 111是7
        System.out.println("春季");
        break;
    case 6|7|8://6|7|8用了位运算符，110 | 111 | 1000结果是1111是15
        System.out.println("夏季");
        break;
    case 9|10|11://9|10|11用了位运算符，1001 | 1010 | 1011结果是1011是11
        System.out.println("秋季");
        break;
    case 12|1|2://12|1|2 用了位运算符，1100 | 1 | 10 结果是1111，是15
        System.out.println("冬季");
        break;
    default:
        System.out.println("输入有误");
}

JDK12中预览特性：

Java 12对switch声明语句进行扩展，使用case L ->来替代以前的break;，省去了 break 语句，避免了因少写 break 而出错。
同时将多个 case 合并到一行，显得简洁、清晰，也更加优雅的表达逻辑分支。
为了保持兼容性，case 条件语句中依然可以使用字符 : ，但是同一个 switch 结构里不能混用 -> 和 : ，否则编译错误。

Java 12中：

java 复制代码

/**
 * @author shkstart
 * @create 下午 10:38
 */
public class SwitchTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit fruit = Fruit.GRAPE;
        switch(fruit){
            case PEAR -> System.out.println(4);
            case APPLE,MANGO,GRAPE -> System.out.println(5);
            case ORANGE,PAPAYA -> System.out.println(6);
            default -> throw new IllegalStateException("No Such Fruit:" + fruit);
        };
    }
}

更进一步：

java 复制代码

/**
 * @author shkstart
 * @create 2019 下午 10:44
 */
public class SwitchTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Fruit fruit = Fruit.GRAPE;
        int numberOfLetters = switch(fruit){
            case PEAR -> 4;
            case APPLE,MANGO,GRAPE -> 5;
            case ORANGE,PAPAYA -> 6;
            default -> throw new IllegalStateException("No Such Fruit:" + fruit);
        };
        System.out.println(numberOfLetters);
    }
}

JDK13中二次预览特性：

JDK13中引入了yield语句，用于返回值。这意味着，switch表达式(返回值)应该使用yield，switch语句(不返回值)应该使用break。

yield和return的区别在于：return会直接跳出当前循环或者方法，而yield只会跳出当前switch块。

在JDK13中：

java 复制代码

@Test
public void testSwitch2(){
    String x = "3";
    int i = switch (x) {
        case "1" -> 1;
        case "2" -> 2;
        default -> {
            yield 3;
        }
    };
    System.out.println(i);
}

或者

java 复制代码

@Test
public void testSwitch3() {
    String x = "3";
    int i = switch (x) {
        case "1":
            yield 1;
        case "2":
            yield 2;
        default:
            yield 3;
    };
    System.out.println(i);
}

JDK17的预览特性：switch的模式匹配

旧写法：

java 复制代码

static String formatter(Object o) {
    String formatted = "unknown";
    if (o instanceof Integer i) {
        formatted = String.format("int %d", i);
    } else if (o instanceof Long l) {
        formatted = String.format("long %d", l);
    } else if (o instanceof Double d) {
        formatted = String.format("double %f", d);
    } else if (o instanceof String s) {
        formatted = String.format("String %s", s);
    }
    return formatted;
}

模式匹配新写法：

java 复制代码

static String formatterPatternSwitch(Object o) {
    return switch (o) {
        case Integer i -> String.format("int %d", i);
        case Long l    -> String.format("long %d", l);
        case Double d  -> String.format("double %f", d);
        case String s  -> String.format("String %s", s);
        default        -> o.toString();
    };
}

直接在 switch 上支持 Object 类型，这就等于同时支持多种类型，使用模式匹配得到具体类型，大大简化了语法量，这个功能很实用。

6.6 文本块

现实问题：

在Java中，通常需要使用String类型表达HTML，XML，SQL或JSON等格式的字符串，在进行字符串赋值时需要进行转义和连接操作，然后才能编译该代码，这种表达方式难以阅读并且难以维护。

JDK13的新特性

使用"""作为文本块的开始符和结束符，在其中就可以放置多行的字符串，不需要进行任何转义。因此，文本块将提高Java程序的可读性和可写性。

基本使用：

java 复制代码

"""
line1
line2
line3
"""

JDK14中二次预览特性

JDK14的版本主要增加了两个escape sequences，分别是 \ <line-terminator>与\s escape sequence。

举例：

java 复制代码

/**
 * @author shkstart
 * @create 下午 7:13
 */
public class Feature05 {
    //jdk14新特性
    @Test
    public void test5(){
        String sql1 = """
                SELECT id,NAME,email
                FROM customers
                WHERE id > 4
                ORDER BY email DESC
                """;
        System.out.println(sql1);

        // \:取消换行操作
        // \s:表示一个空格
        String sql2 = """
                SELECT id,NAME,email \
                FROM customers\s\
                WHERE id > 4 \
                ORDER BY email DESC
                """;
        System.out.println(sql2);
    }
}

JDK15中功能转正

6.7 Record

背景

早在2019年2月份，Java 语言架构师 Brian Goetz，曾写文抱怨"Java太啰嗦"或有太多的"繁文缛节"。他提到：开发人员想要创建纯数据载体类（plain data carriers）通常都必须编写大量低价值、重复的、容易出错的代码。如：构造函数、getter/setter、equals()、hashCode()以及toString()等。

以至于很多人选择使用IDE的功能来自动生成这些代码。还有一些开发会选择使用一些第三方类库，如Lombok等来生成这些方法。

**JDK14中预览特性：神说要用record，于是就有了。**实现一个简单的数据载体类，为了避免编写：构造函数，访问器，equals()，hashCode () ，toString ()等，Java 14推出record。

record 是一种全新的类型，它本质上是一个 final 类，同时所有的属性都是 final 修饰，它会自动编译出 public get 、hashcode 、equals、toString、构造器等结构，减少了代码编写量。

具体来说：当你用record 声明一个类时，该类将自动拥有以下功能：

获取成员变量的简单方法，比如例题中的 name() 和 partner() 。注意区别于我们平常getter()的写法。
一个 equals 方法的实现，执行比较时会比较该类的所有成员属性。
重写 hashCode() 方法。
一个可以打印该类所有成员属性的 toString() 方法。
只有一个构造方法。

此外：

还可以在record声明的类中定义静态字段、静态方法、构造器或实例方法。
不能在record声明的类中定义实例字段；类不能声明为abstract；不能声明显式的父类等。

举例1（旧写法）：

java 复制代码

class Point {
    private final int x;
    private final int y;

    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    int x() {
        return x;
    }

    int y() {
        return y;
    }

    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Point)) return false;
        Point other = (Point) o;
        return other.x == x && other.y == y;
    }

    public int hashCode() {
        return Objects.hash(x, y);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Point{" +
                "x=" + x +
                ", y=" + y +
                '}';
    }
}

举例1（新写法）：

java 复制代码

record Point(int x, int y) { }

JDK15中第二次预览特性

JDK16中转正特性

最终到JDK16中转正。

记录不适合哪些场景

record的设计目标是提供一种将数据建模为数据的好方法。它也不是 JavaBeans 的直接替代品，因为record的方法不符合 JavaBeans 的 get 标准。另外 JavaBeans 通常是可变的，而记录是不可变的。尽管它们的用途有点像，但记录并不会以某种方式取代 JavaBean。

6.8 密封类

背景：

在 Java 中如果想让一个类不能被继承和修改，这时我们应该使用 final 关键字对类进行修饰。不过这种要么可以继承，要么不能继承的机制不够灵活，有些时候我们可能想让某个类可以被某些类型继承，但是又不能随意继承，是做不到的。Java 15 尝试解决这个问题，引入了 sealed 类，被 sealed 修饰的类可以指定子类。这样这个类就只能被指定的类继承。

JDK15的预览特性：

通过密封的类和接口来限制超类的使用，密封的类和接口限制其它可能继承或实现它们的其它类或接口。

具体使用：

使用修饰符sealed，可以将一个类声明为密封类。密封的类使用保留关键字permits列出可以直接扩展（即extends）它的类。
sealed 修饰的类的机制具有传递性，它的子类必须使用指定的关键字进行修饰，且只能是 final、sealed、non-sealed 三者之一。

举例：

java 复制代码

package com.atguigu.java;
public abstract sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Square {...}

public final class Circle extends Shape {...} //final表示Circle不能再被继承了

public sealed class Rectangle extends Shape permits TransparentRectangle, FilledRectangle {...}

public final class TransparentRectangle extends Rectangle {...}

public final class FilledRectangle extends Rectangle {...}

public non-sealed class Square extends Shape {...} //non-sealed表示可以允许任何类继承

JDK16二次预览特性

JDK17中转正特性

7. API的变化

7.1 Optional类

JDK8的新特性

到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google在著名的Guava项目引入了Optional类，通过检查空值的方式避免空指针异常。受到Google的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

Optional<T> 类(java.util.Optional) 是一个容器类，它可以保存类型T的值，代表这个值存在。或者仅仅保存null，表示这个值不存在。如果值存在，则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

创建Optional类对象的方法：
static Optional empty() ：用来创建一个空的Optional实例
- static Optional of(T value) ：用来创建一个Optional实例，value必须非空
- static <T> Optional<T> ofNullable(T value) ：用来创建一个Optional实例，value可能是空，也可能非空
判断Optional容器中是否包含对象：
- boolean isPresent() : 判断Optional容器中的值是否存在
- void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) ：判断Optional容器中的值是否存在，如果存在，就对它进行Consumer指定的操作，如果不存在就不做
获取Optional容器的对象：
T get(): 如果调用对象包含值，返回该值。否则抛异常。T get()与of(T value)配合使用
T orElse(T other) ：orElse(T other) 与ofNullable(T value)配合使用，如果Optional容器中非空，就返回所包装值，如果为空，就用orElse(T other)other指定的默认值（备胎）代替
T orElseGet(Supplier<? extends T> other) ：如果Optional容器中非空，就返回所包装值，如果为空，就用Supplier接口的Lambda表达式提供的值代替
T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) ：如果Optional容器中非空，就返回所包装值，如果为空，就抛出你指定的异常类型代替原来的NoSuchElementException

这是JDK9-11的新特性

新增方法	描述	新增的版本
boolean isEmpty()	判断value是否为空	JDK 11
ifPresentOrElse(Consumer<? super T> action, Runnable emptyAction)	value非空，执行参数1功能；如果value为空，执行参数2功能	JDK 9
Optional or(Supplier<? extends Optional<? extends T>> supplier)	value非空，返回对应的Optional；value为空，返回形参封装的Optional	JDK 9
Stream stream()	value非空，返回仅包含此value的Stream；否则，返回一个空的Stream	JDK 9
T orElseThrow()	value非空，返回value；否则抛异常NoSuchElementException	JDK 10

7.2 String存储结构和API变更

这是JDK9的新特性。

产生背景：

Motivation

The current implementation of the String class stores characters in a char array, using two bytes (sixteen bits) for each character. Data gathered from many different applications indicates that strings are a major component of heap usage and, moreover, that most String objects contain only Latin-1 characters. Such characters require only one byte of storage, hence half of the space in the internal char arrays of such String objects is going unused.

使用说明：

Description

We propose to change the internal representation of the String class from a UTF-16 char array to a byte array plus an encoding-flag field. The new String class will store characters encoded either as ISO-8859-1/Latin-1 (one byte per character), or as UTF-16 (two bytes per character), based upon the contents of the string. The encoding flag will indicate which encoding is used.

结论：String 再也不用 char[] 来存储啦，改成了 byte[] 加上编码标记，节约了一些空间。

java 复制代码

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    @Stable
    private final byte[] value;
	...
}

拓展：StringBuffer 与 StringBuilder

那StringBuffer 和 StringBuilder 是否仍无动于衷呢？

String-related classes such as AbstractStringBuilder, StringBuilder, and StringBuffer will be updated to use the same representation, as will the HotSpot VM's intrinsic string operations.

JDK11新特性：新增了一系列字符串处理方法

描述	举例
判断字符串是否为空白	" ".isBlank(); // true
去除首尾空白	" Javastack ".strip(); // "Javastack"
去除尾部空格	" Javastack ".stripTrailing(); // " Javastack"
去除首部空格	" Javastack ".stripLeading(); // "Javastack "
复制字符串	"Java".repeat(3);// "JavaJavaJava"
行数统计	"A\nB\nC".lines().count(); // 3

JDK12新特性：String 实现了 Constable 接口

String源码：

java 复制代码

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence,Constable, ConstantDesc {

java.lang.constant.Constable接口定义了抽象方法：

java 复制代码

public interface Constable {
	Optional<? extends ConstantDesc> describeConstable();
}

Java 12 String 的实现源码：

java 复制代码

/**
 * Returns an {@link Optional} containing the nominal descriptor for this
 * instance, which is the instance itself.
 *
 * @return an {@link Optional} describing the {@linkplain String} instance
 * @since 12
 */
@Override
public Optional<String> describeConstable() {
	return Optional.of(this);
}

很简单，其实就是调用 Optional.of 方法返回一个 Optional 类型。

举例：

java 复制代码

private static void testDescribeConstable() {
	String name = "尚硅谷Java高级工程师";
	Optional<String> optional = name.describeConstable();
	System.out.println(optional.get());
}

结果输出：

尚硅谷Java高级工程师

JDK12新特性：String新增方法

String的transform(Function)

java 复制代码

var result = "foo".transform(input -> input + " bar");
System.out.println(result); //foo bar

或者

java 复制代码

var result = "foo".transform(input -> input + " bar").transform(String::toUpperCase)
System.out.println(result); //FOO BAR

对应的源码：

java 复制代码

/**
* This method allows the application of a function to {@code this}
* string. The function should expect a single String argument
* and produce an {@code R} result.
* @since 12
*/
public <R> R transform(Function<? super String, ? extends R> f) {
 return f.apply(this);
}

在某种情况下，该方法应该被称为map()。

举例：

java 复制代码

private static void testTransform() {
	System.out.println("======test java 12 transform======");
	List<String> list1 = List.of("Java", " Python", " C++ ");
	List<String> list2 = new ArrayList<>();
	list1.forEach(element -> list2.add(element.transform(String::strip)
								  .transform(String::toUpperCase)
								  .transform((e) -> "Hi," + e))
				 );
	list2.forEach(System.out::println);
}

结果输出：

java 复制代码

======test java 12 transform======
Hi,JAVA
Hi,PYTHON
Hi,C++

如果使用Java 8的Stream特性，可以如下实现：

java 复制代码

private static void testTransform1() {
        System.out.println("======test before java 12 ======");
        List<String> list1 = List.of("Java  ", " Python", " C++ ");

        Stream<String> stringStream = list1.stream().map(element -> element.strip()).map(String::toUpperCase).map(element -> "Hello," + element);
        List<String> list2 = stringStream.collect(Collectors.toList());
        list2.forEach(System.out::println);
    }

8. 其它结构变化

8.1 JDK9：UnderScore(下划线)使用的限制

在java 8 中，标识符可以独立使用"_"来命名：

java 复制代码

String _ = "hello";
System.out.println(_);

但是，在java 9 中规定"_"不再可以单独命名标识符了，如果使用，会报错

8.2 GC方面新特性

GC是Java主要优势之一。然而，当GC停顿太长，就会开始影响应用的响应时间。随着现代系统中内存不断增长，用户和程序员希望JVM能够以高效的方式充分利用这些内存，并且无需长时间的GC暂停时间。

8.3.1 G1 GC

JDK9以后默认的垃圾回收器是G1GC。

JDK10 : 为G1提供并行的Full GC

G1最大的亮点就是可以尽量的避免full gc。但毕竟是"尽量"，在有些情况下，G1就要进行full gc了，比如如果它无法足够快的回收内存的时候，它就会强制停止所有的应用线程然后清理。

在Java10之前，一个单线程版的标记-清除-压缩算法被用于full gc。为了尽量减少full gc带来的影响，在Java10中，就把之前的那个单线程版的标记-清除-压缩的full gc算法改成了支持多个线程同时full gc。这样也算是减少了full gc所带来的停顿，从而提高性能。

你可以通过-XX:ParallelGCThreads参数来指定用于并行GC的线程数。

JDK12：可中断的 G1 Mixed GC

JDK12：增强G1，自动返回未用堆内存给操作系统

8.3.2 Shenandoah GC

JDK12：Shenandoah GC：低停顿时间的GC

Shenandoah 垃圾回收器是 Red Hat 在 2014 年宣布进行的一项垃圾收集器研究项目 Pauseless GC 的实现，旨在针对 JVM 上的内存收回实现低停顿的需求。

据 Red Hat 研发 Shenandoah 团队对外宣称，Shenandoah 垃圾回收器的暂停时间与堆大小无关，这意味着无论将堆设置为 200 MB 还是 200 GB，都将拥有一致的系统暂停时间，不过实际使用性能将取决于实际工作堆的大小和工作负载。

Shenandoah GC 主要目标是 99.9% 的暂停小于 10ms，暂停与堆大小无关等。

这是一个实验性功能，不包含在默认（Oracle）的OpenJDK版本中。

JDK15：Shenandoah垃圾回收算法转正

Shenandoah垃圾回收算法终于从实验特性转变为产品特性，这是一个从 JDK 12 引入的回收算法，该算法通过与正在运行的 Java 线程同时进行疏散工作来减少 GC 暂停时间。Shenandoah 的暂停时间与堆大小无关，无论堆栈是 200 MB 还是 200 GB，都具有相同的一致暂停时间。

Shenandoah在JDK12被作为experimental引入，在JDK15变为Production；之前需要通过-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseShenandoahGC来启用，现在只需要-XX:+UseShenandoahGC即可启用

8.3.3 革命性的 ZGC

JDK11：引入革命性的 ZGC

ZGC，这应该是JDK11最为瞩目的特性，没有之一。

ZGC是一个并发、基于region、压缩型的垃圾收集器。

ZGC的设计目标是：支持TB级内存容量，暂停时间低（<10ms），对整个程序吞吐量的影响小于15%。将来还可以扩展实现机制，以支持不少令人兴奋的功能，例如多层堆（即热对象置于DRAM和冷对象置于NVMe闪存），或压缩堆。

JDK13：ZGC:将未使用的堆内存归还给操作系统

JDK14：ZGC on macOS和windows

JDK14之前，ZGC仅Linux才支持。现在mac或Windows上也能使用ZGC了，示例如下：
```
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC
```
ZGC与Shenandoah目标高度相似，在尽可能对吞吐量影响不大的前提下，实现在任意堆内存大小下都可以把垃圾收集的停顿时间限制在十毫秒以内的低延迟。

JDK15：ZGC 功能转正

ZGC是Java 11引入的新的垃圾收集器，经过了多个实验阶段，自此终于成为正式特性。

但是这并不是替换默认的GC，默认的GC仍然还是G1；之前需要通过-XX:+UnlockExperimentalVMOptions、 -XX:+UseZGC来启用ZGC，现在只需要-XX:+UseZGC就可以。相信不久的将来它必将成为默认的垃圾回收器。

ZGC的性能已经相当亮眼，用"令人震惊、革命性"来形容，不为过。未来将成为服务端、大内存、低延迟应用的首选垃圾收集器。

怎么形容Shenandoah和ZGC的关系呢？异同点大概如下：

相同点：性能几乎可认为是相同的
不同点：ZGC是Oracle JDK的，根正苗红。而Shenandoah只存在于OpenJDK中，因此使用时需注意你的JDK版本

JDK16：ZGC 并发线程处理

在线程的堆栈处理过程中，总有一个制约因素就是safepoints。在safepoints这个点，Java的线程是要暂停执行的，从而限制了GC的效率。

回顾：

我们都知道，在之前，需要 GC 的时候，为了进行垃圾回收，需要所有的线程都暂停下来，这个暂停的时间我们称为 Stop The World。

而为了实现 STW 这个操作， JVM 需要为每个线程选择一个点停止运行，这个点就叫做安全点（Safepoints）。

而ZGC的并发线程堆栈处理可以保证Java线程可以在GC safepoints的同时可以并发执行。它有助于提高所开发的Java软件应用程序的性能和效率。