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Java 18 新功能介绍

程序猿阿朗
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大家好啊,我是阿朗,最近工作中需要用到限流,这篇文章介绍常见的限流方式。

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Java 18 在2022 年 3 月 22 日正式发布,Java 18 不是一个长期支持版本,这次更新共带来 9 个新功能。

OpenJDK Java 18 下载:https://jdk.java.net/18/

OpenJDK Java 18 文档:https://openjdk.java.net/projects/jdk/18/

JEP描述
JEP 400默认为 UTF-8
JEP 408简单的网络服务器
JEP 413Java API 文档中的代码片段
JEP 416使用方法句柄重新实现核心反射
JEP 417Vector API(三次孵化)
JEP 418互联网地址解析 SPI
JEP 419Foreign Function & Memory API (二次孵化)
JEP 420switch 模式匹配(二次预览)
JEP 421弃用完成删除

JEP 400:默认 UTF-8 字符编码

JDK 一直都是支持 UTF-8 字符编码,这次是把 UTF-8 设置为了默认编码,也就是在不加任何指定的情况下,默认所有需要用到编码的 JDK API 都使用 UTF-8 编码,这样就可以避免因为不同系统,不同地区,不同环境之间产生的编码问题。

Mac OS 默认使用 UTF-8 作为默认编码,但是其他操作系统上,编码可能取决于系统的配置或者所在区域的设置。如中国大陆的 windows 使用 GBK 作为默认编码。很多同学初学 Java 时可能都遇到过一个正常编写 Java 类,在 windows 系统的命令控制台中运行却出现乱码的情况。

使用下面的命令可以输出 JDK 的当前编码。

# Mac 系统,默认 UTF-8
➜  ~ java -XshowSettings:properties -version 2>&1 | grep file.encoding
    file.encoding = UTF-8
    file.encoding.pkg = sun.io
➜  ~

下面编写一个简单的 Java 程序,输出默认字符编码,然后输出中文汉字 ”你好“,看看 Java 18 和 Java 17 运行区别。

系统环境:Windows 11

import java.nio.charset.Charset;

public class Hello{
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Charset.defaultCharset());
        System.out.println("你好");
    }
}

从下面的运行结果中可以看到,使用 JDK 17 运行输出的默认字符编码是 GBK,输出的中文 ”你好“ 已经乱码了;乱码是因为 VsCode 默认的文本编辑器编码是 UTF-8,而中国地区的 Windows 11 默认字符编码是 GBK,也是 JDK 17 默认获取到的编码,所以会在控制台输出时乱码;而使用 JDK 18 输出的默认编码就是 UTF-8,所以可以正常的输出中文 ”你好“。

JEP 408:简单的 Web服务器

在 Java 18 中,提供了一个新命令 jwebserver,运行这个命令可以启动一个简单的 、最小化的静态Web 服务器,它不支持 CGI 和 Servlet,所以最好的使用场景是用来测试、教育、演示等需求。

其实在如 Python、Ruby、PHP、Erlang 等许多平台都提供了开箱即用的 Web 服务器,可见一个简单的Web 服务器是一个常见的需求,Java 一直没有这方面的支持,现在可以了。

在 Java 18 中,使用 jwebserver 启动一个 Web 服务器,默认发布的是当前目录。

在当前目录创建一个网页文件 index.html

<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
</head>
<body>
<h1>标题</h1>
</body>
</html>

启动 jwebserver.

➜  bin ./jwebserver
Binding to loopback by default. For all interfaces use "-b 0.0.0.0" or "-b ::".
Serving /Users/darcy/develop/jdk-18.jdk/Contents/Home/bin and subdirectories on 127.0.0.1 port 8000
URL http://127.0.0.1:8000/

浏览器访问:

浏览器访问测试

有请求时会在控制台输出请求信息:

127.0.0.1 - - [26/3月/2022:16:53:30 +0800] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -
127.0.0.1 - - [26/3月/2022:16:55:13 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 -

通过 help 参数可以查看 jwebserver 支持的参数。

➜  bin ./jwebserver --help
Usage: jwebserver [-b bind address] [-p port] [-d directory]
                  [-o none|info|verbose] [-h to show options]
                  [-version to show version information]
Options:
-b, --bind-address    - 绑定地址. Default: 127.0.0.1 (loopback).
                        For all interfaces use "-b 0.0.0.0" or "-b ::".
-d, --directory       - 指定目录. Default: current directory.
-o, --output          - Output format. none|info|verbose. Default: info.
-p, --port            - 绑定端口. Default: 8000.
-h, -?, --help        - Prints this help message and exits.
-version, --version   - Prints version information and exits.
To stop the server, press Ctrl + C.

JEP 413:Javadoc 中支持代码片段

在 Java 18 之前,已经支持在 Javadoc 中引入代码片段,这样可以在某些场景下更好的展示描述信息,但是之前的支持功能有限,比如我想高亮代码片段中的某一段代码是无能为力的。现在 Java 18 优化了这个问题,增加了 @snippet 来引入更高级的代码片段。

在 Java 18 之前,使用 <pre>{@code ...}</pre> 来引入代码片段。

 /**
  * 时间工具类
  * Java 18 之前引入代码片段:
  * <pre>{@code
  *     public static String timeStamp() {
  *        long time = System.currentTimeMillis();
  *         return String.valueOf(time / 1000);
  *     }
  * }</pre>
  *
  */

生成 Javadoc 之后,效果如下:

Javadoc 代码片段

高亮代码片段

从 Java 18 开始,可以使用 @snippet 来生成注释,且可以高亮某个代码片段。

/**
 * 在 Java 18 之后可以使用新的方式
 * 下面的代码演示如何使用 {@code Optional.isPresent}:
 * {@snippet :
 * if (v.isPresent()) {
 *     System.out.println("v: " + v.get());
 * }
 * }
 *
 * 高亮显示 println
 *
 * {@snippet :
 * class HelloWorld {
 *     public static void main(String... args) {
 *         System.out.println("Hello World!");      // @highlight substring="println"
 *     }
 * }
 * }
 *
 */

效果如下,更直观,效果更好。

Java 18 Javadoc

正则高亮代码片段

甚至可以使用正则来高亮某一段中的某些关键词:

/** 
  * 正则高亮:
  * {@snippet :
  *   public static void main(String... args) {
  *       for (var arg : args) {                 // @highlight region regex = "\barg\b"
  *           if (!arg.isBlank()) {
  *               System.out.println(arg);
  *           }
  *       }                                      // @end
  *   }
  *   }
  */

生成的 Javadoc 效果如下:

替换代码片段

可以使用正则表达式来替换某一段代码。

 /** 
   * 正则替换:
   * {@snippet :
   * class HelloWorld {
   *     public static void main(String... args) {
   *         System.out.println("Hello World!");  // @replace regex='".*"' replacement="..."
   *     }
   * }
   * }
   */

这段注释会生成如下 Javadoc 效果。

class HelloWorld {
    public static void main(String... args) {
        System.out.println(...);
    }
}

附:Javadoc 生成方式

# 使用 javadoc 命令生成 Javadoc 文档
➜  bin ./javadoc -public -sourcepath ./src -subpackages com -encoding utf-8 -charset utf-8 -d ./javadocout
# 使用 Java 18 的 jwebserver 把生成的 Javadoc 发布测试
➜  bin ./jwebserver -d /Users/darcy/develop/javadocout

访问测试:

JEP 416:使用方法句柄重新实现反射核心功能

Java 18 改进了 java.lang.reflect.MethodConstructor 的实现逻辑,使之性能更好,速度更快。这项改动不会改动相关 API ,这意味着开发中不需要改动反射相关代码,就可以体验到性能更好反射。

OpenJDK 官方给出了新老实现的反射性能基准测试结果。

Java 18 之前:

Benchmark                                     Mode  Cnt   Score  Error  Units
ReflectionSpeedBenchmark.constructorConst     avgt   10  68.049 ± 0.872  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorPoly      avgt   10  94.132 ± 1.805  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorVar       avgt   10  64.543 ± 0.799  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldConst   avgt   10  35.361 ± 0.492  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldPoly    avgt   10  67.089 ± 3.288  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldVar     avgt   10  35.745 ± 0.554  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodConst  avgt   10  77.925 ± 2.026  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodPoly   avgt   10  96.094 ± 2.269  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodVar    avgt   10  80.002 ± 4.267  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldConst     avgt   10  33.442 ± 2.659  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldPoly      avgt   10  51.918 ± 1.522  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldVar       avgt   10  33.967 ± 0.451  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodConst    avgt   10  75.380 ± 1.660  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodPoly     avgt   10  93.553 ± 1.037  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodVar      avgt   10  76.728 ± 1.614  ns/op

Java 18 的新实现:

Benchmark                                     Mode  Cnt    Score   Error  Units
ReflectionSpeedBenchmark.constructorConst     avgt   10   32.392 ± 0.473  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorPoly      avgt   10  113.947 ± 1.205  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorVar       avgt   10   76.885 ± 1.128  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldConst   avgt   10   18.569 ± 0.161  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldPoly    avgt   10   98.671 ± 2.015  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldVar     avgt   10   54.193 ± 3.510  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodConst  avgt   10   33.421 ± 0.406  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodPoly   avgt   10  109.129 ± 1.959  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodVar    avgt   10   90.420 ± 2.187  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldConst     avgt   10   19.080 ± 0.179  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldPoly      avgt   10   92.130 ± 2.729  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldVar       avgt   10   53.899 ± 1.051  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodConst    avgt   10   35.907 ± 0.456  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodPoly     avgt   10  102.895 ± 1.604  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodVar      avgt   10   82.123 ± 0.629  ns/op

可以看到在某些场景下性能稍微好些。

JEP 417:Vector API(三次孵化)

在 Java 16 中引入一个新的 API 来进行向量计算,它可以在运行时可靠的编译为支持的 CPU 架构,从而实现更优的计算能力。

在 Java 17 中改进了 Vector API 性能,增强了例如对字符的操作、字节向量与布尔数组之间的相互转换等功能。

现在在 JDK 18 中将继续优化其性能。

JEP 418:互联网地址解析 SPI

对于互联网地址解析 SPI,为主机地址和域名地址解析定义一个 SPI,以便java.net.InetAddress可以使用平台内置解析器以外的解析器。

InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.wdbyte.com");
System.out.println(inetAddress.getHostAddress());
// 输出
// 106.14.229.49

JEP 419:Foreign Function & Memory API (第二次孵化)

新的 API 允许 Java 开发者与 JVM 之外的代码和数据进行交互,通过调用外部函数,可以在不使用 JNI 的情况下调用本地库。

这是一个孵化功能;需要添加--add-modules jdk.incubator.foreign来编译和运行 Java 代码,Java 18 改进了相关 API ,使之更加简单易用。

历史

JEP 420:switch 表达式(二次孵化)

从 Java 17 开始,对于 Switch 的改进就已经在进行了,Java 17 的 JEP 406 已经对 Switch 表达式进行了增强,使之可以减少代码量。

下面是几个例子:

// JDK 17 以前
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;
}

而在 Java 17 之后,可以通过下面的写法进行改进:

// JDK 17 之后
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();
    };
}

switch 可以和 null 进行结合判断:

static void testFooBar(String s) {
    switch (s) {
        case null         -> System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}

case 时可以加入复杂表达式:

static void testTriangle(Shape s) {
    switch (s) {
        case Triangle t && (t.calculateArea() > 100) ->
            System.out.println("Large triangle");
        default ->
            System.out.println("A shape, possibly a small triangle");
    }
}

case 时可以进行类型判断:

sealed interface S permits A, B, C {}
final class A implements S {}
final class B implements S {}
record C(int i) implements S {}  // Implicitly final

static int testSealedExhaustive(S s) {
    return switch (s) {
        case A a -> 1;
        case B b -> 2;
        case C c -> 3;
    };
}

扩展:JEP 406:Switch 的类型匹配(预览)

JEP 421:弃用删除相关

在未来将删除 Finalization,目前 Finalization 仍默认保持启用状态,但是已经可以手动禁用;在未来的版本中,将会默认禁用;在以后的版本中,它将被删除。需要进行资源管理可以尝试 try-with-resources 或者 java.lang.ref.Cleaner

参考

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