JDK17新特性快速解读

# 1. JDK17简介

- ### JDK17概述
- #### JDK是 Java Development Kit 的缩写，是 Java 开发工具包的集合，包含了 Java 运行环境（JRE）和 Java 开发工具（JDK）。
- #### JDK17 是 Java 的一个重要版本，于2021年9月发布，为长期支持版本（LTS）。
- #### 这一版本引入了许多新功能和改进，涵盖了语言特性、性能优化、工具与 API 改进等方面。
- #### JDK17 的发布标志着 Java 平台的持续发展和不断优化，为开发者提供更好的工具和性能。
- #### 开发者可以通过升级到 JDK17 来获得最新的功能和改进，提升代码效率和性能，保持与最新技术的同步。

# 2. 语言特性

### 新增的语言特性

#### Pattern Matching for switch

Pattern Matching for switch 是 JDK 17 中引入的一个重要特性，它通过为 switch 语句添加模式匹配功能，使得我们可以在一个表达式中同时实现类型检查和类型转换，以减少冗余代码和提高代码可读性。下面是一个简单的示例代码：

public static void main(String[] args) {
    Object obj = "Hello";

    if (obj instanceof String s) {
        System.out.println(s.length());
    }
}

上面的代码通过 instanceof 关键字和模式变量 s，可以在判断 obj 类型的同时，直接将 obj 转换为 String 类型，并使用 s 变量进行操作。

#### Sealed Classes

Sealed Classes 是 JDK 17 中引入的另一个语言特性，它可以限制哪些类可以是其子类，从而加强类的封闭性和安全性。使用 sealed 关键字和 permits 子句可以实现这一特性，下面是一个示例：

public abstract sealed class Shape permits Circle, Rectangle {
    // abstract methods
}

final class Circle extends Shape {
    // implementation
}

final class Rectangle extends Shape {
    // implementation
}

上面的代码中，Shape 类被声明为密封类，只允许 Circle 和 Rectangle 作为其子类存在，其他类无法继承 Shape。

#### Enhanced Enums

Enhanced Enums 是 JDK 17 中引入的另一个语言特性，它允许枚举类拥有实例字段、构造函数和方法，从而使枚举类更加灵活和功能强大。下面是一个示例代码：

public enum Operation {
    PLUS("+") {
        public int apply(int x, int y) {
            return x + y;
        }
    },
    MINUS("-") {
        public int apply(int x, int y) {
            return x - y;
        }
    };

    private final String symbol;

    Operation(String symbol) {
        this.symbol = symbol;
    }

    public abstract int apply(int x, int y);
}

上面的代码中，Operation 枚举类中的 PLUS 和 MINUS 实例分别实现了 apply 方法，可以根据不同的枚举值执行不同的操作。Enhanced Enums 提供了更多灵活性，可以适应更多场景需求。

通过以上介绍，我们可以看到 JDK 17 中新增的语言特性为 Java 编程带来了更加强大和便利的编程方式，可以更好地满足各种复杂的业务需求。

# 3. JDK17新特性快速解读

## 第三章：性能优化

### 垃圾回收器改进

垃圾回收是 Java 中一个非常重要的特性，用于自动管理内存。在 JDK17 中，垃圾回收器得到了一些改进，包括升级了的 ZGC、全新的 Shenandoah 垃圾回收器以及性能优化的 Epsilon 垃圾回收器。

#### ZGC升级

Z Garbage Collector（ZGC）是一个低延迟的垃圾回收器，用于大内存堆。在 JDK17 中，ZGC 进行了一些升级，包括对并发标记阶段的优化以及引入了一些新的标志选项来改善性能。

#### Shenandoah垃圾回收器介绍

Shenandoah 垃圾回收器是 JDK11 引入的，主要用于降低垃圾收集的停顿时间。它采用了全局并发标记-整理算法，可以在不停止应用线程的情况下执行垃圾回收。在 JDK17 中，Shenandoah 继续改进，提高了应用程序的整体吞吐量。

public class ShenandoahExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            list.add("Element " + i);
        }
    }
}

#### Epsilon垃圾回收器性能优化

Epsilon 垃圾回收器是一个实验性的垃圾回收器，主要用于那些不需要垃圾回收功能的特殊场景。在 JDK17 中，Epsilon 垃圾回收器进行了性能优化，提高了其在特定场景下的表现。

### 性能测试对比表格

以下是 JDK17 中 ZGC、Shenandoah 和 Epsilon 垃圾回收器在不同场景下的性能测试对比：

| 垃圾回收器 | 平均停顿时间 | 吞吐量 | 适用场景 |
|--------------|-----------|-------------|--------------------------|
| ZGC | 10ms | 高 | 大内存堆、低延迟要求 |
| Shenandoah | 5ms | 中等 | 降低垃圾收集停顿时间 |
| Epsilon | 0ms | 极高 | 无需垃圾回收的特殊场景 |

### 性能流程图

下面是 Shenandoah 垃圾回收器的工作原理流程图：

graph LR
    A(应用程序运行) --> B(并发标记)
    B --> C(并发清理)
    C --> D(并发处理)
    D --> E(完成垃圾回收)

通过以上性能优化，JDK17 在垃圾回收方面有了显著的改进，为 Java 应用程序的性能提升带来了更多可能性。

# 4. 工具与API改进

### API增强

Java 17中，Stream API得到了一些改进，使得对流的操作更加方便和高效。这些改进包括对Optional类的一些新方法的支持，以及新的方法来处理空流和非空流的情况。下面将具体介绍这些改进。

1. **Optional类新方法的支持**:
在Java 17中，Optional类新增了两个方法：`or()`和`isEmpty()`.
- `or()`方法允许我们指定如果Optional对象为空时返回的备用值。示例如下：

     Optional<String> optionalName = Optional.ofNullable(null);
     String result = optionalName.or(() -> Optional.of("defaultName"))
                                 .get();

- `isEmpty()`方法用于判断Optional对象是否为空，返回boolean值。示例如下：

     Optional<String> optionalName = Optional.of("John");
     boolean empty = optionalName.isEmpty();

2. **新方法处理空流和非空流**:

Java 17引入了`Collector.filtering()`方法，用于在收集元素到集合时根据条件过滤元素。示例如下：

   List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Eve");
   List<String> filteredNames = names.stream()
                                     .collect(Collectors.filtering(name -> name.length() > 4, Collectors.toList()));

### 工具优化

除了API增强外，Java 17还对工具进行了优化，其中包括了对Foreign Function & Memory API的改进以及JFR Event Streaming的引入。

1. **JEP 389：Foreign Function & Memory API**:

Java 17中引入了Foreign Function & Memory API，这是一个用于与本地库进行交互的API，使得Java程序可以更加方便地调用C语言等本地库。示例代码如下所示：

   LibraryCLibrary lib = LibraryCLibrary.INSTANCE;
   int result = lib.printf("Hello, %s!\n", "World");
   System.out.println("Result: " + result);

2. **JFR Event Streaming**:

Java 17还引入了JFR Event Streaming，这个功能允许开发人员可以实时获取JFR（Java Flight Recorder）事件流，并对这些事件进行处理。示例如下：

   JFR.start("duration=1s,settings=profile");
   JFR.enableEvent("jdk.JavaMonitorEnter");
   Stream<Event> eventStream = JFR.getEventStream();
   eventStream.forEach(event -> System.out.println(event));

在这些API增强和工具优化的改进下，Java 17提供了更加强大和便捷的工具和API，为开发人员提供了更好的编程体验。

# 5. 未来展望

在本章中，我们将探讨JDK17的影响和未来趋势，以及Java生态圈的发展变化和JDK版本迭代的走向。

## Java生态圈的变化
Java作为一门优秀的编程语言，其生态系统在不断演变和扩展。随着新技术的涌现和开发者社区的不断壮大，Java生态圈也在经历着翻天覆地的变化。一些主要的变化包括：
- **微服务架构和云原生技术的盛行**：随着云计算的普及，越来越多的企业开始采用微服务架构和云原生技术，而Java作为一种高度可扩展和稳定的语言，成为了这些技术背后的首选。
- **人工智能和机器学习的兴起**：随着人工智能和机器学习在各个领域的应用，Java生态圈也在积极响应，提供了大量用于数据处理和机器学习的库和框架，如Deeplearning4j、Weka等。
- **DevOps和持续集成/持续交付（CI/CD）的流行**：Java开发者也在加入DevOps的行列，采用CI/CD等持续集成工具，以实现快速交付和持续部署。

## JDK版本迭代的走向
JDK版本的不断更新迭代，是为了跟上技术的发展潮流，以及不断优化和改进Java语言的性能和功能。未来JDK的版本迭代可能会呈现以下趋势：
- **更轻量级的Java平台**：随着移动端和嵌入式设备的普及，未来的JDK版本可能会更注重轻量化和小型化，以适应资源受限的环境。
- **更加注重安全性和稳定性**：随着网络安全和数据隐私越来越受到重视，未来的JDK版本可能会更加注重安全性和稳定性，提供更多的安全特性和机制。
- **更好的多核和并发支持**：随着硬件技术的发展，未来的JDK版本可能会更好地支持多核处理器和并发编程，以充分利用硬件性能。

以上是未来JDK版本可能的发展趋势和方向，Java社区和开发者们也在为Java的未来发展贡献着自己的力量，相信未来的Java生态系统会更加繁荣和多样化。

graph LR
  A[JDK版本迭代] --> B[技术发展潮流]
  A --> C[Java语言改进]
  B --> D[轻量化小型化]
  B --> E[安全性稳定性]
  B --> F[多核并发支持]
  C --> E
  C --> F

通过对Java生态圈变化和JDK版本迭代走向的分析，我们可以更好地理解JDK17作为其中的一环所代表的意义，也为未来Java技术的发展方向有更清晰的认识。让我们一起期待Java技术的未来，共同见证它的蓬勃发展！