Java 17：新时代的开端

引言

Java 17 是 JDK 17 的正式版本，于2021年9月14日发布。作为一个长期支持（LTS）版本，Java 17 将提供至少8年的支持。本文将深入探讨 Java 17 最新版本的主要更新内容和改进，包括语言、库、工具和性能方面的变化，以及这些变化对 Java 开发者和应用程序的影响。

1. Sealed Classes（封闭类）

Java 17 引入了一项重要的新功能：封闭类（Sealed Classes）。这个功能允许我们在定义类时，明确指定哪些类可以继承它，以及哪些类不可以继承。在之前的版本中，我们只能使用 ​​final​​ 关键字来阻止类被继承，但是这样做过于武断。而现在，通过使用 ​​sealed​​ 关键字和 ​​permits​​ 子句，我们可以更加灵活地控制继承的权限。

// 定义一个封闭类
sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {
    // ...
}

// 允许继承的子类
final class Circle extends Shape {
    // ...
}

final class Rectangle extends Shape {
    // ...
}

final class Triangle extends Shape {
    // ...
}

// 不允许继承的子类
// 下面这行代码将会导致编译错误
class Square extends Shape {
    // ...
}

通过使用封闭类，我们可以更加清晰地表达我们的意图，使得代码的设计更加稳健和易于维护。

2. Pattern Matching for switch（switch表达式的模式匹配）

Java 17 引入了对 switch 表达式的模式匹配的支持，这是对之前引入的 switch 表达式功能的一个重要增强。模式匹配允许我们在 switch 表达式中使用更复杂的条件进行匹配，并且可以在匹配成功后直接返回匹配的值。

在之前的版本中，switch 表达式只支持简单的常量匹配，而现在我们可以在 case 子句中使用模式匹配：

// 使用模式匹配的 switch 表达式
String result = switch (dayOfWeek) {
    case "Monday", "Tuesday" -> "Workday";
    case "Wednesday", "Thursday" -> "Midweek";
    case "Friday" -> "Friday!";
    case "Saturday", "Sunday" -> "Weekend";
    default -> throw new IllegalArgumentException("Invalid day of week: " + dayOfWeek);
};

这样，我们可以更加简洁地表达复杂的逻辑，并且代码可读性更高。

3. New macOS Rendering Pipeline（新的 macOS 渲染管线）

Java 17 引入了一个全新的 macOS 渲染管线，用于取代之前的基于 Aqua 的渲染管线。新的渲染管线采用了 Metal API，使得 Java 在 macOS 平台上的性能和图形渲染能力得到了显著提升。

这一改进使得 Java 应用程序在 macOS 上的界面更加平滑和高效，同时也提高了绘图和动画的性能。

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

Java 17 引入了 Foreign Function & Memory API，这是一项用于与本地代码交互和处理本地内存的新功能。这一功能使得 Java 可以更加方便地与本地库（如 C/C++ 库）进行交互，而无需依赖于传统的 JNI（Java Native Interface）。

通过 Foreign Function & Memory API，Java 可以更加高效地访问本地代码，实现更高性能的跨语言交互。

import jdk.incubator.foreign.*;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        try (MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(256)) {
            CLinker cLinker = CLinker.getInstance();
            CLinker.CCharPointer cStr = CLinker.toCString("Hello, world!", Charset.defaultCharset());
            segment.copyFrom(cStr);
            LibC.printf(segment.asSlice());
        }
    }
}

5. 垃圾回收改进

Java 17 为垃圾回收引擎带来了一些改进。在这个版本中，G1 垃圾回收器的性能得到了优化，并且默认启用了垃圾回收器的并发压缩阶段。此外，还有一些与垃圾回收相关的选项进行了优化，以提高性能和稳定性。

垃圾回收一直是 Java 的关键特性之一，这一改进将使得 Java 应用程序的垃圾回收性能更加稳定和高效。

6. JEP 356: Enhanced Pseudo-Random Number Generators（增强的伪随机数生成器）

Java 17 引入了 JEP 356，该 JEP 增强了 Java 的伪随机数生成器。在这个 JEP 中，引入了两个新的接口：​​RandomGenerator​​ 和 ​​SplittableRandomGenerator​​，用于生成更加高质量和高性能的伪随机数。

这一改进对于需要大量伪随机数的应用程序，尤其是在并发环境下，将带来显著的性能提升。

7. 改进的数据密钥协议（JEP 361）

Java 17 引入了 JEP 361，该 JEP 改进了 Java 中的数据密钥协议。在这个 JEP 中，对 JCE（Java Cryptography Extension）和 JCA（Java Cryptography Architecture）进行了更新和增强，以提供更加安全和高效的数据密钥管理。

这一改进将使得 Java 在数据加密和解密方面更加安全可靠，适用于更多的加密算法和应用场景。

8. 与之前版本的向后兼容性

对于已经在之前版本上开发的 Java 应用程序，大部分情况下，迁移到 Java 17 是相对平滑的。Java 17 是一个长期支持（LTS）版本，因此它对于现有的 Java 应用程序是一个稳定的选择。

然而，由于引入了一些新的语言特性和 API，一些应用程序可能需要进行一些修改和调整。在升级到 Java 17 之前，建议开发者进行充分的测试和验证，确保应用程序在新版本下的稳定性和正确性。

结论

Java 17 是 Java 的一个重要里程碑，它引入了许多令人兴奋的新功能和改进。从封闭类和模式匹配，到新的渲染管线和外部函数 API，Java 17 带来了更好的性能、更高的开发效率和更丰富的功能。

作为一个长期支持（LTS）版本，Java 17 将提供长达8年的支持，这使得它成为许多企业和开发者的首选。随着 Java 生态系统的不断发展，我们可以期待在未来的版本中看到更多令人振奋的新功能和改进。无论是新手还是资深开发者，都值得关注和学习 Java 17，共同迎接 Java 世界的新时代。