Java新特性梳理——Java19

Jerris
137 阅读4分钟

概述

JDK 19 于 2022 年 9 月 20 日正式发布以供生产使用，非长期支持版本。不过，JDK 19 中有一些比较重要的新特性值得关注。

JDK 19 只有 7 个新特性：

  • JEP 405: Record Patterns（记录模式）[1] （预览）
  • JEP 422: Linux/RISC-V Port[2]
  • JEP 424: Foreign Function & Memory API（外部函数和内存 API）[3] （预览）
  • JEP 425: Virtual Threads（虚拟线程）[4] （预览）
  • JEP 426: Vector（向量）API[5] （第四次孵化）
  • JEP 427: Pattern Matching for switch（switch 模式匹配）[6]
  • JEP 428: Structured Concurrency（结构化并发）[7] （孵化）

记录模式（预览版本）

使用记录模式增强 Java 编程语言以解构记录值，可以嵌套记录模式和类型模式，实现强大的、声明性的和可组合的数据导航和处理形式。

这是一个预览语言功能。

Linux/RISC-V移植

将 JDK 移植到 Linux/RISC-V，目前仅支持 RISC-V 的 RV64GV 配置（包含向量指令的通用 64 位 ISA）。将来可能会考虑支持其他 RISC-V 配置，例如通用 32 位配置（RV32G）。

外部函数和内存API

引入一个 API，Java 程序可以通过该 API 与 Java 运行时之外的代码和数据进行互操作。通过该 API 可有效地调用外部函数（JVM 之外的代码）和安全地访问外部内存（不受 JVM 管理的内存），使得 Java 程序能够调用本机库并处理本机数据，而不会出现 JNI 的脆弱性和危险。

这是个预览版 API 。

虚拟线程

image.png

JVM 线程跟操作系统线程是一一对应的关系，线程真正的执行需要等到 OS 分配资源进行调度。因此操作系统对线程数量的限制也影响 JVM 线程数量。Centos7 修改操作系统线程数量大小方法：

# vim /etc/security/limits.d/20-nproc.conf
* soft nproc 65535
* hard nproc 65535

虚拟线程：

image.png

针对上述 JVM 线程限制的问题，JDK 19 提供虚拟线程的方式，可以在一定程度上突破线程数量大小的限制（借鉴了golang goroutine 的设计思想）。在 JDK 19 中线程分为平台线程（Platform Thread）、虚拟线程（Virtual Thread）。

如上图所示，虚拟线程完全归 JVM 管理，不受操作系统限制，因此 JVM 可以生成大量的虚拟线程执行业务逻辑，从而提供系统的吞吐量。但是该特性目前并不成熟，不建议在生产环境中使用。

示例代码：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        // 启动虚拟线程
        Thread.startVirtualThread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread());
        });
    }
    Thread.sleep(10000);
    System.out.println("Hello ...");
}

相关 API 说明：

  • Thread.ofVirtual()：创建虚拟线程。
  • Thread.ofPlatform()：创建平台线程。
  • Thread.startVirtualThread(Runnable)：创建并运行虚拟线程。
  • Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()：创建虚拟线程池。

测试代码：

public class Test03 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
        ExecutorService executorService = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
        executorService.execute(new MyTask());
        executorService.execute(new MyTask());
        executorService.execute(new MyTask());
        executorService.execute(new MyTask());
        executorService.execute(new MyTask());

        Thread.sleep(2000);
    }

    static class MyTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(LocalDateTime.now());
        }
    }

}

image.png

修改 JVM 参数：

-Djdk.virtualThreadScheduler.parallelism=1 -Djdk.virtualThreadScheduler.maxPoolSize=1

设置 ForkJoinPool 的核心线程数和最大线程数：

  • -Djdk.virtualThreadScheduler.parallelism=1
  • -Djdk.virtualThreadScheduler.maxPoolSize=1

image.png

Vector API（第四次孵化）

引入一个 API 来表达在运行时能够可靠编译的向量计算，在支持的 CPU 架构上优化向量指令，从而实现优于标量计算的性能。

switch模式匹配（第三次预览）

用 switch 表达式和语句的模式匹配，以及对模式语言的扩展来增强 Java 编程语言。将模式匹配扩展到 switch 中，允许针对一些模式测试表达式，这样就可以简明而安全地表达复杂的面向数据的查询。

该特性最早在 Java 17 中作为预览版出现，Java 19 为第三次预览。

结构化并发

引入用于结构化并发的 API 来简化多线程编程，结构化并发将不同线程中运行的多个任务视为单个工作单元，从而简化错误处理、提高可靠性并增强可观察性。

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