JDK16新特性详解：入门级教程

本文介绍了JDK16新特性，包括项目构建改进、输入验证、实验性VM和语言特性、垃圾收集器更新等内容。这些新特性旨在提升开发效率和代码质量。JDK16还引入了模式匹配、密封类和记录等语言特性，优化了ZGC和Shenandoah垃圾收集器的性能。

JDK16的发布日期和主要目标

JDK 16 是 Java Development Kit 的一个主要版本，于2021年3月17日发布。版本号中的“16”表示这是 Java SE 16 版本。JDK 16 的主要目标是提供一系列新特性、改进和修复，旨在提升开发效率、代码质量以及性能。

JDK16的下载和安装指南

JDK 16 的下载和安装可以在 Oracle 官方网站上进行。以下是具体的步骤：

1. 访问 Oracle JDK 16 下载页面。
2. 选择合适的操作系统（例如 Windows、Linux 或 macOS）。
3. 下载相应的压缩包或安装程序。
4. 按照安装向导的指示完成安装。
5. 设置环境变量：安装完成后，需要设置 JAVA_HOME 和 PATH 环境变量。
   • 在命令行中输入 java -version 以确认安装成功。

示例代码：

System.out.println("Java version: " + System.getProperty("java.version"));
System.out.println("Java home: " + System.getProperty("java.home"));

理解新的构建工具和模块系统

JDK 16 对项目构建系统进行了一些改进，其中包括更新了 Gradle 和 Maven 构建工具。这些改进使得构建工具能够更好地处理 Java 项目中的模块化结构。

实例演示：使用新的构建工具进行项目构建

以下是使用 Gradle 进行项目构建的示例：

1. 创建一个新的 Java 项目文件夹，并在其中创建一个 build.gradle 文件。

2. 在 build.gradle 文件中添加以下内容：

   plugins {
      id 'java'
   }
   
   repositories {
      mavenCentral()
   }
   
   dependencies {
      implementation 'org.apache.commons:commons-lang3:3.12'
   }

3. 运行 Gradle 构建脚本：

   gradle build

示例代码：

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, world!");
        System.out.println(StringUtils.join("Java", " ", "16"));
    }
}

了解新的输入验证特性

JDK 16 引入了 java.util.Scanner 类的新特性，允许开发者在读取输入时进行强制性验证。这有助于确保输入数据满足特定条件，从而提高程序的健壮性。

实战演练：应用输入验证特性到简单项目中

以下是一个简单的示例，演示如何使用 Scanner 类进行输入验证：

import java.util.Scanner;

public class InputValidator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Enter a positive integer: ");
        int number = scanner.nextInt();

        while (number <= 0) {
            System.out.print("Invalid input. Please enter a positive integer: ");
            number = scanner.nextInt();
        }

        System.out.println("Valid input: " + number);
        scanner.close();
    }
}

更复杂的输入验证示例

以下是一个更复杂的输入验证示例，展示了如何验证字符串输入：

import java.util.Scanner;

public class ComplexInputValidator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Enter a non-empty string: ");
        String input = scanner.nextLine();

        while (input.trim().isEmpty()) {
            System.out.print("Invalid input. Please enter a non-empty string: ");
            input = scanner.nextLine();
        }

        System.out.println("Valid input: " + input);
        scanner.close();
    }
}

介绍实验性VM和语言特性

JDK 16 引入了一些实验性虚拟机（VM）和语言特性，这些特性可能在未来的版本中正式加入。这些特性包括：

• Pattern Matching for instanceof: 为 instanceof 操作符添加模式匹配支持。
• Sealed Classes: 允许类在定义时指定继承该类的其他类。
• Records: 简化数据类的定义和使用。

实践操作：启用和使用实验性特性

Pattern Matching for instanceof

以下是一个示例，演示如何使用新的模式匹配特性：

public class PatternMatching {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "Hello";
        if (obj instanceof String s) {
            System.out.println("String: " + s);
        } else {
            System.out.println("Not a String");
        }
    }
}

Sealed Classes

以下是一个示例，演示如何使用密封类（Sealed Classes）特性：

public sealed class Shape permits Circle, Square {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a shape");
    }
}

public final class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle");
    }
}

public final class Square extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a square");
    }
}

public class SealedClasses {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape1 = new Circle();
        shape1.draw();

        Shape shape2 = new Square();
        shape2.draw();
    }
}

Records

以下是一个示例，演示如何使用记录（Records）特性：

public record Person(String name, int age) {
    public void introduce() {
        System.out.println("My name is " + name + " and I am " + age + " years old.");
    }
}

public class RecordsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 25);
        person.introduce();
    }
}

ZGC和Shenandoah垃圾收集器的概述

JDK 16 对 ZGC（Z Garbage Collector）和 Shenandoah 垃圾收集器进行了更新，以优化性能和降低延迟。这些垃圾收集器主要适用于需要低延迟和高吞吐量的应用场景。

性能比较：ZGC和Shenandoah的优缺点

ZGC

• 优点：

  • 低延迟：ZGC 设计用于减少垃圾收集暂停时间，适用于实时应用。
  • 高吞吐量：ZGC 能够高效地处理大量内存。
  • 简单易用：ZGC 的配置相对简单，便于应用集成。
• 缺点：
  • 内存占用：ZGC 可能会增加内存占用，因为其需要维护额外的指针。
  • 性能开销：对于某些应用，ZGC 可能引入一定的性能开销。

Shenandoah

• 优点：

  • 简洁高效：Shenandoah 设计简洁，能够高效地处理垃圾收集任务。
  • 低延迟：Shenandoah 也致力于减少垃圾收集暂停时间。
  • 易于扩展：Shenandoah 支持多线程并行处理垃圾收集，可扩展性强。
• 缺点：
  • 配置复杂度：Shenandoah 的配置相对复杂，需要更细致的调优。
  • 可能的性能影响：对于某些应用，Shenandoah 可能引入一定的性能开销。

实践操作：使用ZGC和Shenandoah垃圾收集器

以下是一个示例，演示如何在项目中启用 ZGC 和 Shenandoah：

1. 启用 ZGC：

   • 在命令行中启动 JVM 时，使用 -XX:+UseZGC 参数启用 ZGC。
   • 示例：

     java -XX:+UseZGC -jar application.jar

2. 启用 Shenandoah：
   • 在命令行中启动 JVM 时，使用 -XX:+UseShenandoahGC 参数启用 Shenandoah。
   • 示例：

     java -XX:+UseShenandoahGC -jar application.jar

示例代码：

public class GCExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一些对象
        Object obj1 = new Object();
        Object obj2 = new Object();

        // 使对象不可达以触发垃圾收集
        obj1 = null;
        obj2 = null;

        // 强制执行垃圾收集
        System.gc();

        // 打印堆内存使用情况
        System.out.println("Heap usage: " + ManagementFactory.getMemoryMXBean().getHeapMemoryUsage());
    }
}

JDK16新特性的回顾

JDK 16 引入了许多新特性和改进，包括项目构建改进、输入验证、实验性 VM 和语言特性、垃圾收集器更新等。这些特性使得 Java 开发更加高效、灵活和强大。

对未来版本的期待

展望未来，Java 社区将继续致力于提升开发效率和性能。未来版本可能会引入更多的实验性特性和优化，进一步增强 Java 的竞争力。开发人员可以期待更多关于模块化、性能优化和开发工具改进的新特性和功能。

参考资料中的示例代码：

import java.util.Scanner;

public class InputValidator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("Enter a positive integer: ");
        int number = scanner.nextInt();

        while (number <= 0) {
            System.out.print("Invalid input. Please enter a positive integer: ");
            number = scanner.nextInt();
        }

        System.out.println("Valid input: " + number);
        scanner.close();
    }
}

推荐编程学习网站：慕课网