JDK8 升到 21，语言新特性快速上手！前言相信不少 javaer 都知道这一句话：“版本任你发，我用 java8”

前言

相信不少 javaer 都知道这一句话：“版本任你发，我用 java8”。确实，对于一般的项目来说 java8 已经够用，而且稳定性以及框架组件的支持都已经很好了。但是对于当前不断革新的技术来说，java8 已经有些落伍了，比如 Springboot3.x 支持的最低版本是 Java 17 了，所以说，我们还是有必要去了解和学习新的版本特性。

目前所在公司新项目用的 JDK 版本是 21，也是目前最新的稳定版本，而对于我一个常年使用 Java8 的 Javaer 来说，项目中很多代码看上去“很奇怪”。其实就是使用了新版本JDK 特性，所以总结了一下JDK9 到 JDK21 的一些常用语言新特性，方便自己阅读代码以及快速上手。

如果你也是想要快速上手，这篇文章可以很好的解决你的问题。如果你想全面的了解每个版本新特性，可以去官网 openjdk.org/projects/jd… 或者 Guide 哥的网站（javaguide.cn/）进行查看

本文主要是总结 JDK9 到 JDK21 的一些常用 API 新特性，至于垃圾回收器的演进，拓展的 API后续再开专门的文章进行分析。

本文较大篇幅都是直接借鉴的大佬 pdai的 “Java 11 升Java 17 重要特性必读“ 。当然如果你是想要升级到 17，那么直接去看这个老哥的总结就好了，如果你想要升级到更新的版本，那么我的文章应该是你不错的选择。

语言新特性

JDK9 - 允许在接口中使用私有方法

在如下代码中，buildMessage 是接口 SayHi 中的私有方法，在默认方法 sayHi 中被使用。

public interface SayHi {
    private String buildMessage() {
        return "Hello";
    }
    void sayHi(final String message);
    default void sayHi() {
        sayHi(buildMessage());
    }
}

JDK9 - try-with-resources 增强

在 Java 9 之前，我们只能在 try-with-resources 块中声明变量：

try (Scanner scanner = new Scanner(new File("testRead.txt"));
    PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("testWrite.txt"))) {
    // omitted
}

在 Java 9 之后，在 try-with-resources 语句中可以使用 effectively-final 变量。

final Scanner scanner = new Scanner(new File("testRead.txt"));
PrintWriter writer = new PrintWriter(new File("testWrite.txt"))
try (scanner;writer) {
    // omitted
}

什么是 effectively-final 变量？ 简单来说就是没有被 final 修饰但是值在初始化后从未更改的变量。

正如上面的代码所演示的那样，即使 writer 变量没有被显示声明为 final，但它在第一次被赋值后就不会改变了，因此，它就是 effectively-final 变量。

JDK10 - 局部变量类型推断

局部变量类型推断是 Java 10 中最值得开发人员注意的新特性，这是 Java 语言开发人员为了简化 Java 应用程序的编写而进行的又一重要改进。

这一新功能将为 Java 增加一些新语法，允许开发人员省略通常不必要的局部变量类型初始化声明。新的语法将减少 Java 代码的冗长度，同时保持对静态类型安全性的承诺。局部变量类型推断主要是向 Java 语法中引入在其他语言（比如 C#、JavaScript）中很常见的保留类型名称 var 。但需要特别注意的是： var 不是一个关键字，而是一个保留字。只要编译器可以推断此种类型，开发人员不再需要专门声明一个局部变量的类型，也就是可以随意定义变量而不必指定变量的类型。这种改进对于链式表达式来说，也会很方便。以下是一个简单的例子：

var list = new ArrayList<String>(); // ArrayList<String>
var stream = list.stream(); // Stream<String>

看着是不是有点 JS 的感觉？有没有感觉越来越像 JS 了？虽然变量类型的推断在 Java 中不是一个崭新的概念，但在局部变量中确是很大的一个改进。说到变量类型推断，从 Java 5 中引进泛型，到 Java 7 的 <> 操作符允许不绑定类型而初始化 List，再到 Java 8 中的 Lambda 表达式，再到现在 Java 10 中引入的局部变量类型推断，Java 类型推断正大刀阔斧地向前进步、发展。

而上面这段例子，在以前版本的 Java 语法中初始化列表的写法为

List<String> list = new ArrayList<String>();
Stream<String> stream = getStream();

在运算符允许在没有绑定 ArrayList <> 的类型的情况下初始化列表的写法为：

List<String> list = new LinkedList<>();
Stream<String> stream = getStream();

但这种 var 变量类型推断的使用也有局限性，仅局限于具有初始化器的局部变量、增强型 for 循环中的索引变量以及在传统 for 循环中声明的局部变量，而不能用于推断方法的参数类型，不能用于构造函数参数类型推断，不能用于推断方法返回类型，也不能用于字段类型推断，同时还不能用于捕获表达式（或任何其他类型的变量声明）。

不过对于开发者而言，变量类型显式声明会提供更加全面的程序语言信息，对于理解和维护代码有很大的帮助。Java 10 中新引入的局部变量类型推断能够帮助我们快速编写更加简洁的代码，但是局部变量类型推断的保留字 var 的使用势必会引起变量类型可视化缺失，并不是任何时候使用 var 都能容易、清晰的分辨出变量的类型。一旦 var 被广泛运用，开发者在没有 IDE 的支持下阅读代码，势必会对理解程序的执行流程带来一定的困难。所以还是建议尽量显式定义变量类型，在保持代码简洁的同时，也需要兼顾程序的易读性、可维护性。

JDK11 - 用于 Lambda 参数的局部变量语法

在 Lambda 表达式中使用局部变量类型推断是 Java 11 引入的唯一与语言相关的特性，这一节，我们将探索这一新特性。

从 Java 10 开始，便引入了局部变量类型推断这一关键特性。类型推断允许使用关键字 var 作为局部变量的类型而不是实际类型，编译器根据分配给变量的值推断出类型。这一改进简化了代码编写、节省了开发者的工作时间，因为不再需要显式声明局部变量的类型，而是可以使用关键字 var，且不会使源代码过于复杂。

可以使用关键字 var 声明局部变量，如下所示：

var s = "Hello Java 11";
System.out.println(s);

但是在 Java 10 中，还有下面几个限制：

只能用于局部变量上
声明时必须初始化
不能用作方法参数
不能在 Lambda 表达式中使用

Java 11 与 Java 10 的不同之处在于允许开发者在 Lambda 表达式中使用 var 进行参数声明。乍一看，这一举措似乎有点多余，因为在写代码过程中可以省略 Lambda 参数的类型，并通过类型推断确定它们。但是，添加上类型定义同时使用 @Nonnull 和 @Nullable 等类型注释还是很有用的，既能保持与局部变量的一致写法，也不丢失代码简洁。

Lambda 表达式使用隐式类型定义，它形参的所有类型全部靠推断出来的。隐式类型 Lambda 表达式如下：

(x, y) -> x.process(y)

Java 10 为局部变量提供隐式定义写法如下：

var x = new Foo();
for (var x : xs) { ... }
try (var x = ...) { ... } catch ...

为了 Lambda 类型表达式中正式参数定义的语法与局部变量定义语法的不一致，且为了保持与其他局部变量用法上的一致性，希望能够使用关键字 var 隐式定义 Lambda 表达式的形参：

(var x, var y) -> x.process(y)

于是在 Java 11 中将局部变量和 Lambda 表达式的用法进行了统一，并且可以将注释应用于局部变量和 Lambda 表达式：

@Nonnull var x = new Foo();
(@Nonnull var x, @Nullable var y) -> x.process(y)

JDK14 - Switch 表达式（JDK 12,13预览，14正式； JDK17,18,19,20预览 21 增强）

switch 表达式在之前的 Java 12 和 Java 13 中都是处于预览阶段，而在这次更新的 Java 14 中，终于成为稳定版本，能够正式可用。

switch 表达式带来的不仅仅是编码上的简洁、流畅，也精简了 switch 语句的使用方式，同时也兼容之前的 switch 语句的使用；之前使用 switch 语句时，在每个分支结束之前，往往都需要加上 break 关键字进行分支跳出，以防 switch 语句一直往后执行到整个 switch 语句结束，由此造成一些意想不到的问题。switch 语句一般使用冒号：来作为语句分支代码的开始，而 switch 表达式则提供了新的分支切换方式，即 -> 符号右则表达式方法体在执行完分支方法之后，自动结束 switch 分支，同时 -> 右则方法块中可以是表达式、代码块或者是手动抛出的异常。以往的 switch 语句写法如下：

    int dayOfWeek;
    switch (day) {
            case MONDAY:
            case FRIDAY:
            case SUNDAY:
                dayOfWeek = 6;
                break;
            case TUESDAY:
                dayOfWeek = 7;
                break;
            case THURSDAY:
            case SATURDAY:
                dayOfWeek = 8;
                break;
            case WEDNESDAY:
                dayOfWeek = 9;
                break;
            default:
                dayOfWeek = 0;
                break;
        }

而现在 Java 14 可以使用 switch 表达式正式版之后，上面语句可以转换为下列写法：

int dayOfWeek = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
    case TUESDAY                -> 7;
    case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
    case WEDNESDAY              -> 9;
    default              -> 0;

};

很明显，switch 表达式将之前 switch 语句从编码方式上简化了不少，但是还是需要注意下面几点：

需要保持与之前 switch 语句同样的 case 分支情况。
之前需要用变量来接收返回值，而现在直接使用 yield 关键字来返回 case 分支需要返回的结果。
现在的 switch 表达式中不再需要显式地使用 return、break 或者 continue 来跳出当前分支。
现在不需要像之前一样，在每个分支结束之前加上 break 关键字来结束当前分支，如果不加，则会默认往后执行，直到遇到 break 关键字或者整个 switch 语句结束，在 Java 14 表达式中，表达式默认执行完之后自动跳出，不会继续往后执行。
对于多个相同的 case 方法块，可以将 case 条件并列，而不需要像之前一样，通过每个 case 后面故意不加 break 关键字来使用相同方法块。

JDK21 增强了 switch，在此之前共经历四次预览JDK17、18、19、20，增加了类型匹配自动转换功能

// Old code
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;
}

// New code
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();
    };
}

使用 switch 表达式来替换之前的 switch 语句，确实精简了不少代码，提高了编码效率，同时也可以规避一些可能由于不太经意而出现的意想不到的情况，可见 Java 在提高使用者编码效率、编码体验和简化使用方面一直在不停的努力中，同时也期待未来有更多的类似 lambda、switch 表达式这样的新特性出来。

JDK15 - 文本块（JDK 13,14预览，15正式）

文本块，是一个多行字符串，它可以避免使用大多数转义符号，自动以可预测的方式格式化字符串，并让开发人员在需要时可以控制格式。

Text Blocks首次是在JDK 13中以预览功能出现的，然后在JDK 14中又预览了一次，终于在JDK 15中被确定下来，可放心使用了。

public static void main(String[] args) {
    String query = """
       SELECT * from USER \
       WHERE `id` = 1 \
       ORDER BY `id`, `name`;\
       """;
    System.out.println(query);
}

运行程序，输出（可以看到展示为一行了）：

SELECT * from USER WHERE `id` = 1 ORDER BY `id`, `name`;

JDK16 - instanceof 模式匹配（JDK 14,15预览，16正式）

模式匹配（Pattern Matching）最早在 Java 14 中作为预览特性引入，在 Java 15 中还是预览特性，在Java 16中成为正式版。模式匹配通过对 instacneof 运算符进行模式匹配来增强 Java 编程语言。

对 instanceof 的改进，主要目的是为了让创建对象更简单、简洁和高效，并且可读性更强、提高安全性。

在以往实际使用中，instanceof 主要用来检查对象的类型，然后根据类型对目标对象进行类型转换，之后进行不同的处理、实现不同的逻辑，具体可以参考如下：

if (person instanceof Student) {
    Student student = (Student) person;
    student.say();
    // other student operations
} else if (person instanceof Teacher) {
    Teacher teacher = (Teacher) person;
    teacher.say();
    // other teacher operations
}

上述代码中，我们首先需要对 person 对象进行类型判断，判断 person 具体是 Student 还是 Teacher，因为这两种角色对应不同操作，亦即对应到的实际逻辑实现，判断完 person 类型之后，然后强制对 person 进行类型转换为局部变量，以方便后续执行属于该角色的特定操作。

上面这种写法，有下面两个问题：

每次在检查类型之后，都需要强制进行类型转换。
类型转换后，需要提前创建一个局部变量来接收转换后的结果，代码显得多余且繁琐。

对 instanceof 进行模式匹配改进之后，上面示例代码可以改写成：

if (person instanceof Student student) {
    student.say();
    // other student operations
} else if (person instanceof Teacher teacher) {
    teacher.say();
    // other teacher operations
}

首先在 if 代码块中，对 person 对象进行类型匹配，校验 person 对象是否为 Student 类型，如果类型匹配成功，则会转换为 Student 类型，并赋值给模式局部变量 student，并且只有当模式匹配表达式匹配成功是才会生效和复制，同时这里的 student 变量只能在 if 块中使用，而不能在 else if/else 中使用，否则会报编译错误。

注意，如果 if 条件中有 && 运算符时，当 instanceof 类型匹配成功，模式局部变量的作用范围也可以相应延长，如下面代码：

if (obj instanceof String s && s.length() > 5) {.. s.contains(..) ..}

另外，需要注意，这种作用范围延长，并不适用于或 || 运算符，因为即便 || 运算符左边的 instanceof 类型匹配没有成功也不会造成短路，依旧会执行到||运算符右边的表达式，但是此时，因为 instanceof 类型匹配没有成功，局部变量并未定义赋值，此时使用会产生问题。

与传统写法对比，可以发现模式匹配不但提高了程序的安全性、健壮性，另一方面，不需要显式的去进行二次类型转换，减少了大量不必要的强制类型转换。模式匹配变量在模式匹配成功之后，可以直接使用，同时它还被限制了作用范围，大大提高了程序的简洁性、可读性和安全性。instanceof 的模式匹配，为 Java 带来的有一次便捷的提升，能够剔除一些冗余的代码，写出更加简洁安全的代码，提高码代码效率。

JDK16 - Records类型（JDK 14,15预览，16正式）

Records 最早在 Java 14 中作为预览特性引入，在 Java 15 中还是预览特性，在Java 16中成为正式版。

ecord 类型允许在代码中使用紧凑的语法形式来声明类，而这些类能够作为不可变数据类型的封装持有者。Record 这一特性主要用在特定领域的类上；与枚举类型一样，Record 类型是一种受限形式的类型，主要用于存储、保存数据，并且没有其它额外自定义行为的场景下。

在以往开发过程中，被当作数据载体的类对象，在正确声明定义过程中，通常需要编写大量的无实际业务、重复性质的代码，其中包括：构造函数、属性调用、访问以及 equals() 、hashCode()、toString() 等方法，因此在 Java 14 中引入了 Record 类型，其效果有些类似 Lombok 的 @Data 注解、Kotlin 中的 data class，但是又不尽完全相同，它们的共同点都是类的部分或者全部可以直接在类头中定义、描述，并且这个类只用于存储数据而已。对于 Record 类型，具体可以用下面代码来说明：

public record Person(String name, int age) {
    public static String address;

    public String getName() {
        return name;
    }
}

对上述代码进行编译，然后反编译之后可以看到如下结果：

public final class Person extends java.lang.Record {
    private final java.lang.String name;
    private final java.lang.String age;

    public Person(java.lang.String name, java.lang.String age) { /* compiled code */ }

    public java.lang.String getName() { /* compiled code */ }

    public java.lang.String toString() { /* compiled code */ }

    public final int hashCode() { /* compiled code */ }

    public final boolean equals(java.lang.Object o) { /* compiled code */ }

    public java.lang.String name() { /* compiled code */ }

    public java.lang.String age() { /* compiled code */ }
}

根据反编译结果，可以得出，当用 Record 来声明一个类时，该类将自动拥有下面特征：

拥有一个构造方法
获取成员属性值的方法：name()、age()
hashCode() 方法和 euqals() 方法
toString() 方法
类对象和属性被 final 关键字修饰，不能被继承，类的示例属性也都被 final 修饰，不能再被赋值使用。
还可以在 Record 声明的类中定义静态属性、方法和示例方法。注意，不能在 Record 声明的类中定义示例字段，类也不能声明为抽象类等。

可以看到，该预览特性提供了一种更为紧凑的语法来声明类，并且可以大幅减少定义类似数据类型时所需的重复性代码。

另外 Java 14 中为了引入 Record 这种新的类型，在 java.lang.Class 中引入了下面两个新方法：

RecordComponent[] getRecordComponents()
boolean isRecord()

其中 getRecordComponents() 方法返回一组 java.lang.reflect.RecordComponent 对象组成的数组，java.lang.reflect.RecordComponent也是一个新引入类，该数组的元素与 Record 类中的组件相对应，其顺序与在记录声明中出现的顺序相同，可以从该数组中的每个 RecordComponent 中提取到组件信息，包括其名称、类型、泛型类型、注释及其访问方法。

而 isRecord() 方法，则返回所在类是否是 Record 类型，如果是，则返回 true。

JDK17 - 密封的类和接口（JDK 15,16预览，17正式）

封闭类可以是封闭类和或者封闭接口，用来增强 Java 编程语言，防止其他类或接口扩展或实现它们。这个特性由Java 15的预览版本晋升为正式版本。

密封的类和接口解释和应用

因为我们引入了sealed class或interfaces，这些class或者interfaces只允许被指定的类或者interface进行扩展和实现。

使用修饰符sealed，您可以将一个类声明为密封类。密封的类使用reserved关键字permits列出可以直接扩展它的类。子类可以是最终的，非密封的或密封的。

之前我们的代码是这样的。

public class Person { } //人

class Teacher extends Person { }//教师

class Worker extends Person { }  //工人

class Student extends Person{ } //学生

但是我们现在要限制 Person类只能被这三个类继承，不能被其他类继承，需要这么做。

// 添加sealed修饰符，permits后面跟上只能被继承的子类名称
public sealed class Person permits Teacher, Worker, Student{ } //人

// 子类可以被修饰为 final
final class Teacher extends Person { }//教师

// 子类可以被修饰为 non-sealed，此时 Worker类就成了普通类，谁都可以继承它
non-sealed class Worker extends Person { }  //工人
// 任何类都可以继承Worker
class AnyClass extends Worker{}

//子类可以被修饰为 sealed,同上
sealed class Student extends Person permits MiddleSchoolStudent,GraduateStudent{ } //学生


final class MiddleSchoolStudent extends Student { }  //中学生

final class GraduateStudent extends Student { }  //研究生

很强很实用的一个特性，可以限制类的层次结构。

JDK21 -记录模式

记录模式（Record Patterns）可对 record 的值进行解构，也就是更方便地从记录类（Record Class）中提取数据。并且，还可以嵌套记录模式和类型模式结合使用，以实现强大的、声明性的和可组合的数据导航和处理形式。

记录模式不能单独使用，而是要与 instanceof 或 switch 模式匹配一同使用。

先以 instanceof 为例简单演示一下。

简单定义一个记录类：

record Shape(String type, long unit){}

没有记录模式之前：

Shape circle = new Shape("Circle", 10);
if (circle instanceof Shape shape) {

  System.out.println("Area of " + shape.type() + " is : " + Math.PI * Math.pow(shape.unit(), 2));
}

有了记录模式之后：

Shape circle = new Shape("Circle", 10);
if (circle instanceof Shape(String type, long unit)) {
  System.out.println("Area of " + type + " is : " + Math.PI * Math.pow(unit, 2));
}

再看看记录模式与 switch 的配合使用。

定义一些类：

interface Shape {}
record Circle(double radius) implements Shape { }
record Square(double side) implements Shape { }
record Rectangle(double length, double width) implements Shape { }

没有记录模式之前：

Shape shape = new Circle(10);
switch (shape) {
    case Circle c:
        System.out.println("The shape is Circle with area: " + Math.PI * c.radius() * c.radius());
        break;

    case Square s:
        System.out.println("The shape is Square with area: " + s.side() * s.side());
        break;

    case Rectangle r:
        System.out.println("The shape is Rectangle with area: + " + r.length() * r.width());
        break;

    default:
        System.out.println("Unknown Shape");
        break;
}

有了记录模式之后：

Shape shape = new Circle(10);
switch(shape) {

  case Circle(double radius):
    System.out.println("The shape is Circle with area: " + Math.PI * radius * radius);
    break;

  case Square(double side):
    System.out.println("The shape is Square with area: " + side * side);
    break;

  case Rectangle(double length, double width):
    System.out.println("The shape is Rectangle with area: + " + length * width);
    break;

  default:
    System.out.println("Unknown Shape");
    break;
}

记录模式可以避免不必要的转换，使得代码更建简洁易读。而且，用了记录模式后不必再担心 null 或者 NullPointerException，代码更安全可靠。

###JDK21 虚拟线程（19、20 预览，21 正式）

虚拟线程（Virtual Thread）是 JDK 而不是 OS 实现的轻量级线程(Lightweight Process，LWP），由 JVM 调度。许多虚拟线程共享同一个操作系统线程，虚拟线程的数量可以远大于操作系统线程的数量。

在引入虚拟线程之前，java.lang.Thread 包已经支持所谓的平台线程，也就是没有虚拟线程之前，我们一直使用的线程。JVM 调度程序通过平台线程（载体线程）来管理虚拟线程，一个平台线程可以在不同的时间执行不同的虚拟线程（多个虚拟线程挂载在一个平台线程上），当虚拟线程被阻塞或等待时，平台线程可以切换到执行另一个虚拟线程。

虚拟线程、平台线程和系统内核线程的关系图如下所示（图源：How to Use Java 19 Virtual Threads）：

关于平台线程和系统内核线程的对应关系多提一点：在 Windows 和 Linux 等主流操作系统中，Java 线程采用的是一对一的线程模型，也就是一个平台线程对应一个系统内核线程。Solaris 系统是一个特例，HotSpot VM 在 Solaris 上支持多对多和一对一。

相比较于平台线程来说，虚拟线程是廉价且轻量级的，使用完后立即被销毁，因此它们不需要被重用或池化，每个任务可以有自己专属的虚拟线程来运行。虚拟线程暂停和恢复来实现线程之间的切换，避免了上下文切换的额外耗费，兼顾了多线程的优点，简化了高并发程序的复杂，可以有效减少编写、维护和观察高吞吐量并发应用程序的工作量。

虚拟线程在其他多线程语言中已经被证实是十分有用的，比如 Go 中的 Goroutine、Erlang 中的进程。我们来看一下四种创建虚拟线程的方法：

// 1、通过 Thread.ofVirtual() 创建
Runnable fn = () -> {
  // your code here
};

Thread thread = Thread.ofVirtual(fn)
                      .start();

// 2、通过 Thread.startVirtualThread() 、创建
Thread thread = Thread.startVirtualThread(() -> {
  // your code here
});

// 3、通过 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 创建
var executorService = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();

executorService.submit(() -> {
  // your code here
});

class CustomThread implements Runnable {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("CustomThread run");
  }
}

//4、通过 ThreadFactory 创建
CustomThread customThread = new CustomThread();
// 获取线程工厂类
ThreadFactory factory = Thread.ofVirtual().factory();
// 创建虚拟线程
Thread thread = factory.newThread(customThread);
// 启动线程
thread.start();

通过上述列举的 4 种创建虚拟线程的方式可以看出，官方为了降低虚拟线程的门槛，尽力复用原有的 Thread 线程类，这样可以平滑的过渡到虚拟线程的使用。