Java 18新特性

Java 18 在 2022 年 3 月 22 日正式发布，非长期支持版本。

Java 18是Java开发的重要里程碑，它带来了许多新特性和改进，旨在提高开发者的生产力和代码质量。本文将深入浅出地介绍Java 18的一些关键特性，通过代码示例帮助你理解这些新功能。

1. 文件系统链接（File System Links）

Java 18引入了对文件系统链接的支持，类似于Unix中的符号链接。java.nio.file.Files类新增了createSymbolicLink()方法。这使得在Java中可以创建和操作符号链接。

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

public class FileLinkExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Path source = Paths.get("/path/to/source/file");
            Path link = Paths.get("/path/to/link");

            Files.createSymbolicLink(link, source);
            System.out.println("Symbolic link created: " + link);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这段代码创建了一个指向源文件的符号链接。

2. 文本块（Text Blocks）

Java 15引入了文本块，Java 18进一步优化了这个特性。文本块允许在代码中插入多行字符串，避免转义字符的麻烦。现在，可以使用三对双引号(""")创建文本块，其中的换行符会被保留。

public class TextBlockExample {
    public static void main(String[] args) {
        String markdown = """
                # Hello, World!
                This is a simple **Markdown** example.
                """;
        System.out.println(markdown);
    }
}

这个例子展示了如何使用文本块来存储Markdown文本。

3. 表达式求值API（Expression Evaluation API）

Java 18引入了java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup类的evaluateConstant()方法，用于在编译时求值表达式。这个API主要用于库和框架的开发者，用于优化编译时计算。

import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup;

public class EvaluateConstantExample {
    public static void main(String[] args) {
        Lookup lookup = MethodHandles.lookup();
        try {
            int result = (int) lookup.evaluateConstant("1+2", Integer.class);
            System.out.println("Computed value: " + result);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这个例子展示了如何使用evaluateConstant()求值简单的数学表达式。

4. 并发改进：ForkJoinPool.commonPool()的改进

Java 18对ForkJoinPool.commonPool()进行了优化，减少了线程的创建和销毁，提高了并发性能。这个改进是透明的，无需修改代码即可受益。

5. Optional类的isEmpty()和isPresentAndNonNull()方法

java.util.Optional类新增了isEmpty()和isPresentAndNonNull()方法，提供更直观的检查方式。

import java.util.Optional;

public class OptionalExample {
    public static void main(String[] args) {
        Optional<String> optionalValue = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println(optionalValue.isEmpty()); // true
        System.out.println(optionalValue.isPresentAndNonNull()); // false
    }
}

这两个方法分别检查Optional是否为空和是否存在非空值。

6. 预览特性：Record Pattern Matching for Switch

Java 18引入了一个预览特性，允许在switch语句中使用记录类型（Records）模式匹配。这是一个实验性功能，将在后续版本中可能发生变化。

public record Person(String name, int age) {}

public class RecordPatternMatchingExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 30);
        switch (person) {
            case Person("Alice", age) -> System.out.println("Alice is " + age + " years old.");
            default -> System.out.println("Unknown person.");
        }
    }
}

这个例子展示了如何在switch语句中使用记录类型进行模式匹配。

7. 预览特性：增强的开关表达式（Switch Expressions）

在Java 18中，增强的开关表达式引入了新的语法糖，使得开关表达式更加简洁和易读。例如，可以使用yield关键字返回值，而不需要包裹在case后面的return语句。

public class EnhancedSwitchExpressionExample {
    public static void main(String[] args) {
        String color = "blue";
        String message = switch (color) {
            case "red" -> yield "The color is red.";
            case "green" -> yield "The color is green.";
            default -> yield "The color is unknown.";
        };
        System.out.println(message);
    }
}

在这个例子中，yield关键字用于从开关表达式中返回一个值。

8. 新的日期时间API：java.time.YearMonth和java.time.YearDay

Java 18扩展了日期时间API，引入了YearMonth和YearDay类。这两个类分别代表一年中的月份和年份的一天，为处理特定日期范围的问题提供了便利。

import java.time.YearDay;
import java.time.YearMonth;

public class DateTimeAPIExample {
    public static void main(String[] args) {
        YearMonth may2022 = YearMonth.of(2022, 5);
        System.out.println("Month of the year: " + may2022.getMonth());

        YearDay januaryFirst2023 = YearDay.of(2023, 1);
        System.out.println("Day of the year: " + januaryFirst2023.getDayOfYear());
    }
}

这段代码展示了如何使用YearMonth和YearDay来处理特定的日期信息。

9. Vector API（第二孵化器版本）

Java 18继续孵化Vector API，这是为高性能计算设计的，允许开发者利用CPU的向量化硬件加速。第二孵化器版本进一步完善了API，增加了对更多数据类型的支持和更丰富的运算符集。

import jdk.incubator.vector.FloatVector;
import jdk.incubator.vector.VectorSpecies;

public class VectorAPIDemo {
    public static void main(String[] args) {
        VectorSpecies<Float> species = FloatVector.SPECIES_PREFERRED;
        float[] array = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f};
        
        FloatVector vector = FloatVector.fromArray(species, array, 0);
        FloatVector result = vector.add(vector);
        
        result.intoArray(array, 0);
        
        for (float value : array) {
            System.out.print(value + " ");
        }
    }
}

这段代码演示了如何使用Vector API对浮点数数组进行向量化的加法操作，显著提高了处理速度。

10. JEP 400: UTF-8作为默认字符集

Java 18开始探索将UTF-8作为标准Java API默认字符集的可能性，替代现有的平台默认字符集。虽然这个JEP在Java 18中仅作为一次研究，但它预示着未来Java将更加国际化，减少因字符编码问题导致的困扰。

11. JEP 403: Strong Encapsulation of JDK Internals by Default

为了提高安全性，Java 18加强了对JDK内部实现的封装，默认情况下阻止反射访问未导出的内部API。这一改变鼓励开发者使用公开的API，减少对内部实现的依赖，从而降低升级JDK版本时的兼容性风险。

12. JEP 411: Deprecate the Security Manager for Removal

Java 18宣布废弃Security Manager，计划在未来的Java版本中完全移除。Security Manager曾是Java安全模型的核心，但因其复杂性和性能开销，逐渐被模块系统和其他安全机制取代。

13. JEP 413: Reimplement Core Reflection with Method Handles

Java 18重构了核心反射（core reflection）的实现，采用Method Handles API来提高性能和一致性。这一变化对于大多数应用程序来说是透明的，但对于那些重度依赖反射操作的系统，可能会带来性能上的提升。

14. JEP 414: Vector API Enhancements

除了Vector API的孵化器版本外，Java 18还对Vector API进行了增强，包括增加对更多算术运算的支持、改进向量负载和存储操作，以及提供更灵活的向量类型创建方式。这些改进让开发者能更高效地利用SIMD（单指令多数据）指令，提升数值密集型应用的性能。

15. JEP 415: Pattern Matching for switch (Preview)

Java 17中引入了模式匹配的预览特性，Java 18继续这一特性，使其更加成熟。模式匹配的switch语句允许你使用更简洁和表达力更强的方式来处理不同类型的数据，减少了冗余代码。此特性特别适用于多态处理和复杂的条件逻辑。

java
public class PatternMatchingSwitch {
    public static void process(Object obj) {
        switch (obj) {
            case Integer i when i > 0 -> System.out.println("Positive integer: " + i);
            case Integer i -> System.out.println("Integer: " + i);
            case String s -> System.out.println("String: " + s);
            default -> System.out.println("Other type");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        process(10);
        process(-5);
        process("Hello");
        process(3.14);
    }
}

这段代码展示了如何使用模式匹配的switch语句处理不同类型的输入。

16. 总结

Java 18通过引入和改进一系列特性，继续其在现代软件开发中的领先地位。从性能优化到代码简洁性，再到安全性和兼容性，这些更新都旨在帮助开发者构建更快、更安全、更易于维护的应用程序。

请记住，预览特性可能在未来的Java版本中有所变化，所以在生产环境中谨慎使用。持续关注Java的更新，以便及时掌握最新特性。