JDK21 相比 JDK17

JDK 21 是一个长期支持（LTS）版本，相比 JDK 17，引入了许多新特性和功能，涵盖语言特性、性能优化、API 增强和工具改进。以下是 JDK 21 相比 JDK 17 的主要新特性、使用代码示例以及使用它的好处。

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JDK 21 相比 JDK 17 的主要新特性

1. 虚拟线程（Virtual Threads）

• 功能：虚拟线程是轻量级线程，极大地提升了并发性能。它们由 JVM 管理，消耗的资源远少于传统的操作系统线程。

• 好处：

  • 支持大规模并发，适合高并发场景（如 Web 服务器、微服务）。
  • 简化了异步编程模型，开发者可以直接使用同步代码风格处理并发任务。

示例代码：

import java.util.concurrent.Executors;

public class VirtualThreadsExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                executor.submit(() -> {
                    System.out.println("Running in virtual thread: " + Thread.currentThread());
                });
            }
        }
    }
}

JDK21 虚拟线程

2. 字符串模板（String Templates，预览特性）

• 功能：字符串模板允许在字符串中嵌入变量和表达式，提供了更简洁的字符串拼接方式。

• 好处：

  • 提高代码可读性，减少样板代码。
  • 避免手动拼接字符串的错误。

示例代码：

public class StringTemplateExample {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 30;
        String name = "Alice";
        String message = STR."Hello, {name}. You are {age} years old.";
        System.out.println(message);
    }
}

3. 记录模式（Record Patterns）

• 功能：记录模式允许在模式匹配中解构 record 类型的对象，直接访问其字段。

• 好处：

  • 简化代码逻辑，减少样板代码。
  • 提高模式匹配的灵活性。

示例代码：

record Point(int x, int y) {}

public class RecordPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Point(3, 4);
        if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
            System.out.println("Point coordinates: " + x + ", " + y);
        }
    }
}

4. Scoped Values（预览特性）

• 功能：Scoped Values 提供了一种线程安全的值传递机制，适合在虚拟线程中共享不可变数据。

• 好处：

  • 替代 ThreadLocal，更高效且线程安全。
  • 避免了 ThreadLocal 的内存泄漏问题。

示例代码：

import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;

public class ScopedValueExample {
    static final ScopedValue<String> USER = ScopedValue.newInstance();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ScopedValue.where(USER, "Alice").run(() -> {
            System.out.println("Current user: " + USER.get());
        });
    }
}

JDK21 Scoped Values

5. Vector API（正式特性）

• 功能：Vector API 提供了矢量化计算的支持，利用硬件 SIMD 指令提高性能。

• 好处：

  • 提高高性能计算的效率，适合机器学习、图像处理等场景。

示例代码：

import jdk.incubator.vector.*;

public class VectorApiExample {
    public static void main(String[] args) {
        var species = FloatVector.SPECIES_256;
        var a = FloatVector.fromArray(species, new float[]{1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f}, 0);
        var b = FloatVector.fromArray(species, new float[]{5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f}, 0);
        var c = a.add(b);
        c.intoArray(new float[4], 0);
        System.out.println(c);
    }
}

6. 性能优化

• 垃圾回收器改进：

  • ZGC 和 G1 GC 进一步优化，减少延迟，提高吞吐量。
  • Generational ZGC：引入分代机制，进一步提升 ZGC 的性能。

• 好处：

  • 更低的垃圾回收延迟，适合低延迟应用。
  • 更高的吞吐量，适合高性能服务器。

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7. 外部函数和内存 API（正式特性）

• 功能：允许 Java 程序直接调用本地代码（如 C 函数）并操作内存。

• 好处：

  • 替代 JNI，提供更高效和安全的本地代码交互方式。
  • 简化与本地库的集成。

示例代码

import java.lang.foreign.*;
import java.lang.invoke.MethodHandle;

public class ForeignFunctionExample {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        Linker linker = Linker.nativeLinker();
        SymbolLookup stdlib = linker.defaultLookup();
        MethodHandle strlen = linker.downcallHandle(
                stdlib.find("strlen").orElseThrow(),
                FunctionDescriptor.of(ValueLayout.JAVA_LONG, ValueLayout.ADDRESS)
        );

        MemorySegment cString = CLinker.toCString("Hello, JDK 21!");
        long length = (long) strlen.invoke(cString);
        System.out.println("String length: " + length);
    }
}

8. 其他改进

• HttpClient 超时配置增强：支持更灵活的超时配置。
• java.util.concurrent 增强：改进了并发工具类的性能和功能。

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JDK 21 的好处

1. 提升并发性能：

   • 虚拟线程支持大规模并发，简化了异步编程模型。

2. 提高开发效率：

   • 新的语言特性（如字符串模板、记录模式）减少了样板代码，提高了代码可读性。

3. 性能优化：

   • 垃圾回收器的改进和矢量化计算支持显著提升了运行时性能。

4. 更强的本地代码支持：

   • 外部函数和内存 API 提供了更高效和安全的本地代码交互方式。

5. 长期支持（LTS） ：

   • JDK 21 是一个长期支持版本，适合在生产环境中使用。

JDK 21 相比 JDK 17 的对比总结

特性/版本	JDK 17	JDK 21
LTS 支持	是	是
虚拟线程	不支持	支持
字符串模板	不支持	支持（预览特性）
记录模式	不支持	支持
Scoped Values	不支持	支持（预览特性）
矢量化计算	支持（预览特性）	支持（正式特性）
外部函数和内存 API	支持（预览特性）	支持（正式特性）
垃圾回收器优化	ZGC 和 G1 GC 优化	Generational ZGC，进一步优化

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选择建议

• JDK 17：适合需要稳定性且不需要最新特性的项目。
• JDK 21：推荐用于现代化开发，支持更多语言特性和性能优化，适合长期支持的生产环境。