➜ bin pwd
/Users/darcy/develop/jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin
➜ bin ./java -version
openjdk version "20.0.1" 2023-04-18
OpenJDK Runtime Environment (build 20.0.1+9-29)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 20.0.1+9-29, mixed mode, sharing)
Java 20 共帶來 7 個新特性功能，其中三個是孵化提案，孵化也就是說尚在徵求意見階段，未來可能會刪除此功能。
| JEP | 描述 | 分類 |
|---|---|---|
| 429 | 作用域值（孵化器） | Project Loom，Java 開發相關 |
| 432 | Record 模式匹配（第二次預覽） | Project Amber，新的語言特性 |
| 433 | switch 的模式匹配（第四次預覽） | Project Amber，新的語言特性 |
| 434 | 外部函數和內存 API（第二個預覽版） | Project Panama，非 Java 庫 |
| 436 | 虛擬線程（第二個預覽版） | Project Loom，Java 開發相關 |
| 437 | 結構化併發（第二孵化器） | Project Loom，Java 開發相關 |
| 438 | Vector API（第五孵化器） | Project Panama，非 Java 庫 |
JEP：JDK Enhancement Proposal，JDK 增強建議，或者叫 Java 未來發展建議。
JDK 20 不是長期支持 (LTS) 版本，因此它只會在六個月後被 JDK 21 取代之前收到更新。JDK 17（ 2021 年 9 月 14 日發佈）是 Java 的最新 LTS 版本。Oracle 宣佈計劃將 LTS 版本之間的時間從三年縮短到兩年，因此 JDK 21（2023 年 9 月）計劃成爲下一個LTS。
Java 20 安裝
Java 20 OpenJDK 下載：https://jdk.java.net/19/
Java 20 OpenJDK 文檔：https://openjdk.java.net/projects/jdk/20/
Java 20 OracleJDK 下載：Oracle JDK 20 Archive Downloads
# 此文中示例代碼運行都在 Java 20 環境下使用命令
➜ src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java --version
openjdk 20.0.1 2023-04-18
OpenJDK Runtime Environment (build 20.0.1+9-29)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 20.0.1+9-29, mixed mode, sharing)
➜ src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java --add-modules jdk.incubator.concurrent Xxx.java
WARNING: Using incubator modules: jdk.incubator.concurrent
hello wdbyte
沒有信息
JEP 429: Scoped Value
在線程之間共享變量不是一件簡單的事，可以使用 ThreadLocal 來保存當前線程變量，但是需要手動清理，開發者常常忘記，且變量不能被子線程繼承；而使用 InheritableThreadLocal 共享信息可以被子線程繼承，但是數據會拷貝多份，佔用更多內存。
引入Scoped values，允許在線程內和線程間共享不可變數據，這比線程局部變量更加方便，尤其是在使用大量虛擬線程時。這提高了易用性、可理解性、健壯性以及性能。不過這是一個正在孵化的 API，未來可能會被刪除。
scoped values 有下面幾個目標：
- 易用性——提供一個編程模型來在線程內和子線程之間共享數據，從而簡化數據流的推理。
- 可理解性——使共享數據的生命週期從代碼的句法結構中可見。
- 穩健性——確保調用者共享的數據只能由合法的被調用者檢索。
- 性能——將共享數據視爲不可變的，以便允許大量線程共享，並啓用運行時優化。
例子
如果每個請求都是用一個單獨的線程來處理，現在需要接受一個請求，然後根據不同身份訪問數據庫，那麼我們可以用傳遞參數的方式，直接把身份信息在調用訪問數據庫方法時傳遞過去。如果不這麼做，那麼就要使用 ThreadLocal 來共享變量了。
Thread 1 Thread 2
-------- --------
8. 數據庫 - 開始查詢 () 8. throw new InvalidPrincipalException()
7. 數據庫 - 開始訪問 () <---+ 7. 數據庫 - 開始訪問 () <---+
... | ... |
... 身份(管理員) ... 身份(訪客)
2. 開始處理(..) | 2. 開始處理(..) |
1. 收到請求(..) -----------+ 1. 收到請求(..) -----------+
示意代碼：
class Server {
final static ThreadLocal<Principal> PRINCIPAL = new ThreadLocal<>();
void serve(Request request, Response response) {
var level = (request.isAuthorized() ? ADMIN : GUEST);
var principal = new Principal(level);
PRINCIPAL.set(principal);
Application.handle(request, response);
}
}
class DBAccess {
DBConnection open() {
var principal = Server.PRINCIPAL.get();
if (!principal.canOpen()) throw new InvalidPrincipalException();
return newConnection(...);
}
}
這是我們常見的寫法，但是使用 ThreadLocal 的問題是：
PRINCIPAL.set(principal)可以被任意設置修改。- 使用
ThreadLocal可能會忘記remove。 - 如果想要子線程繼承共享的變量，需要佔用新的內存空間。
- 在虛擬線程場景下，可能會有幾十萬線程，使用
ThreadLocal過於複雜，且有安全性能隱患。
虛擬線程自 Java 19 引入：JEP 425: 虛擬線程 (預覽)
使用 ScopedValue
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
/**
* 啓動命令加上 --add-modules jdk.incubator.concurrent
*
* @author https://www.wdbyte.com
*/
public class Jep429ScopedValueTest {
final static ScopedValue<String> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
// 創建線程
Thread thread1 = new Thread(Jep429ScopedValueTest::handle);
Thread thread2 = new Thread(Jep429ScopedValueTest::handle);
String str = "hello wdbyte";
// 傳入線程裏使用的字符串信息
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, str).run(thread1);
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, str).run(thread2);
// 執行完畢自動清空，這裏獲取不到了。
System.out.println(SCOPED_VALUE.orElse("沒有信息"));
}
public static void handle() {
String result = SCOPED_VALUE.get();
System.out.println(result);
}
}
運行：
➜ src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java --version
openjdk 20.0.1 2023-04-18
OpenJDK Runtime Environment (build 20.0.1+9-29)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 20.0.1+9-29, mixed mode, sharing)
➜ src $ /jdk-20.0.1.jdk/Contents/Home/bin/java --add-modules jdk.incubator.concurrent Jep429ScopedValueTest.java
WARNING: Using incubator modules: jdk.incubator.concurrent
hello wdbyte.com
hello wdbyte.com
沒有信息
可見使用 ScopedValue 有幾個顯而易見的好處。
- 代碼方便，容易理解。符合編程邏輯。
- 不允許修改值，安全性高。（沒有 set 方法）
- 生命週期明確。只傳遞到
run()方法體中。 - 不需要清理，自動釋放。
- 從實現來講，也是一種輕量級實現。
JEP 432: Record 模式匹配（二次預覽）
在 Java 14 的 JEP 359 中增加了 Record 類，在 Java 16 的 JEP 394中，新增了 instanceof 模式匹配。
這兩項都簡化了 Java 開發的代碼編寫。在 Java 19 的 JEP 405 中，增又加了 Record 模式匹配功能的第一次預覽，這把 JEP 359 和 JEP 394 的功能進行了結合，但是還不夠強大，現在 JEP 432 又對其進行了增強。
JEP 359 功能回顧：
/**
* @author https://www.wdbyte.com
*/
public class RecordTest {
public static void main(String[] args) {
Dog dog = new Dog("name", 1);
System.out.println(dog.name()); // name
System.out.println(dog.age()); // 1
}
}
record Dog(String name, Integer age) {
}
JEP 394 功能回顧：
// Old code
if (obj instanceof String) {
String s = (String)obj;
... use s ...
}
// New code
if (obj instanceof String s) {
... use s ...
}
JEP 432 例子
而現在，可以進行更加複雜的組合嵌套，依舊可以準確識別類型。
/**
* @author https://www.wdbyte.com
*/
public class Jep432RecordAndInstance {
public static void main(String[] args) {
ColoredPoint coloredPoint1 = new ColoredPoint(new Point(0, 0), Color.RED);
ColoredPoint coloredPoint2 = new ColoredPoint(new Point(1, 1), Color.GREEN);
Rectangle rectangle = new Rectangle(coloredPoint1, coloredPoint2);
printUpperLeftColoredPoint(rectangle);
}
static void printUpperLeftColoredPoint(Rectangle r) {
if (r instanceof Rectangle(ColoredPoint ul, ColoredPoint lr)) {
System.out.println(ul.c());
}
}
}
record Point(int x, int y) {}
enum Color { RED, GREEN, BLUE }
record ColoredPoint(Point p, Color c) {}
record Rectangle(ColoredPoint upperLeft, ColoredPoint lowerRight) {}
輸出：RED。
JEP 433: switch 模式匹配（四次預覽）
Switch 的使用體驗改造早在 Java 17 就已經開始了，下面是之前文章的一些介紹。
現在 JEP 433 進行第四次預覽，對其功能進行了增強，直接從下面的新老代碼看其變化。
/**
* @author https://www.wdbyte.com
*/
public class JEP433SwitchTest {
public static void main(String[] args) {
Object obj = 123;
System.out.println(matchOld(obj)); // 是個數字
System.out.println(matchNew(obj)); // 是個數字
obj = "wdbyte.com";
System.out.println(matchOld(obj)); // 是個字符串，長度大於2
System.out.println(matchNew(obj)); // 是個字符串，長度大於2
}
/**
* 老代碼
*
* @param obj
* @return
*/
public static String matchOld(Object obj) {
if (obj == null) {
return "數據爲空";
}
if (obj instanceof String) {
String s = obj.toString();
if (s.length() > 2) {
return "是個字符串，長度大於2";
}
if (s.length() <= 2) {
return "是個字符串，長度小於等於2";
}
}
if (obj instanceof Integer) {
return "是個數字";
}
throw new IllegalStateException("未知數據：" + obj);
}
/**
* 新代碼
*
* @param obj
* @return
*/
public static String matchNew(Object obj) {
String res = switch (obj) {
case null -> "數據爲空";
case String s when s.length() > 2 -> "是個字符串，長度大於2";
case String s when s.length() <= 2 -> "是個字符串，長度小於等於於2";
case Integer i -> "是個數字";
default -> throw new IllegalStateException("未知數據：" + obj);
};
return res;
}
}
JEP 434: 外部函數和內存 API（二次預覽)
此功能引入的 API 允許 Java 開發者與 JVM 之外的代碼和數據進行交互，通過調用外部函數（JVM 之外）和安全的訪問外部內存（非 JVM 管理），讓 Java 程序可以調用本機庫並處理本機數據，而不會像 JNI 一樣存在很多安全風險。
這不是一個新功能，自 Java 14 就已經引入，此次對其進行了性能、通用性、安全性、易用性上的優化。
歷史
- Java 14 JEP 370 引入了外部內存訪問 API（孵化器）。
- Java 15 JEP 383 引入了外部內存訪問 API（第二孵化器）。
- Java 16 JEP 389 引入了外部鏈接器 API（孵化器）。
- Java 16 JEP 393 引入了外部內存訪問 API（第三孵化器）。
- Java 17 JEP 412 引入了外部函數和內存 API（孵化器）。
- Java 18 JEP 419 引入了外部函數和內存 API（二次孵化器）。
- Java 19 JEP 424 引入了外部函數和內存 API（孵化器）。
JEP 436: 虛擬線程（二次預覽）
通過將輕量級虛擬線程引入 Java 平臺，簡化了編寫、維護和觀察高吞吐量、併發應用程序的過程。使開發人員能夠使用現有的 JDK 工具和技術輕鬆地排除故障、調試和分析併發應用程序，虛擬線程有助於加速應用程序開發。
這個特性自 Java 19 的 JEP 425: 虛擬線程 (預覽)引入，在 Java 19 已經進行了詳細介紹。
JEP 437: Structured Concurrency（二次孵化）
通過引入用於結構化併發 API 來簡化多線程編程。結構化併發將在不同線程中運行的多個任務視爲單個工作單元，從而簡化錯誤處理，提高可靠性，增強可觀察性。因爲是個孵化狀態提案，這裏不做過多研究。
- 相關 Java 19，JEP 428：結構化併發（孵化）
JEP 438: Vector API（五次孵化）
再次提高性能，實現優於等效標量計算的性能。這是通過引入一個 API 來表達矢量計算，該 API 在運行時可靠地編譯爲支持的 CPU 架構上的最佳矢量指令，從而實現優於等效標量計算的性能。Vector API 在 JDK 16 到 19 中孵化。JDK 20 整合了這些版本用戶的反饋以及性能改進和實現增強。
一如既往，文章中代碼存放在 Github.com/niumoo/javaNotes.
文章持續更新，可以微信搜一搜「 程序猿阿朗 」或訪問「程序猿阿朗博客 」第一時間閱讀。本文 Github.com/niumoo/JavaNotes 已經收錄，有很多系列文章，歡迎Star。