Java 21正式发布 新增虚拟线程、AI接口 最新LTS版本支持8年

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9月19日,Oracle 公司宣布推出 Java21的正式版本,以及相应的 JDK 21 开发工具包,该版本是继 JDK 17 之后最新的长期支持(LTS)版本,将获得至少 8 年的支持。同时还宣布对五年前发布的 Java 11 的长期支持已延长至 2032 年 1 月。

在最新的Java 21 版本中, Oracle 开发团队为其带来了15大功能更新,详细如下:

1、字符串模板(预览阶段)

该功能通过将文字文本与嵌入式表达式和处理器相结合来产生专门的结果,从而补充了 Java 现有的字符串文字和文本块。该语言功能和 API 的目的是通过轻松表达包含运行时计算值的字符串来简化 Java 程序的编写。它有望增强表达式的可读性,提高程序的安全性,保持灵活性,并简化接受用非 Java 语言编写的字符串的 API 的使用。

2、 序列集合

有序集合提案引入了一些接口,用于表示具有已定义遇到顺序的集合。每个集合都有明确定义的第一个和第二个元素,以此类推,直到最后一个元素。提供了一致的 API,用于接受第一个和最后一个元素以及以相反顺序处理元素。该提案的提出的原因是,Java 的集合框架缺乏一种表示具有定义的遇到顺序的元素序列的集合类型。它还缺乏适用于这些集合的一致的操作集。该提案要求定义顺序集合、集合和映射的接口,并将这些接口适应到现有的集合类型层次结构中。所有这些新方法都具有默认实现。

3、加入 Generational ZGC

分代 ZGC 的目的是通过扩展 ZGC,维护新旧对象的不同代,从而提高应用程序的性能。年轻的对象往往很早就会死亡;保持独立的世代将允许 ZGC 更频繁地收集年轻对象。使用分代 ZGC 运行的应用程序应能获得以下优势:降低分配停滞的风险、降低堆内存开销和降低垃圾回收 CPU 开销。与非分代 ZGC 相比,这些优势应该可以实现,而不会显著降低吞吐量。

4、记录模式

该功能在 JDK 19 和 JDK 20 中都是预览版,主要用于解构记录值。记录模式和类型模式可以嵌套,以实现强大、声明性和可组合的数据导航和处理形式。该提案的目标包括将模式匹配扩展到重组记录类实例,并添加嵌套模式,从而实现更多可组合的数据查询。当前 JEP(JDK 增强提案)中的记录模式提案将最终确定该功能,并根据不断积累的经验和反馈意见进一步完善。

5、switch 模式匹配

该功能允许 switch 表达式或语句可以根据多个模式(每个模式都有特定的操作)进行测试,从而可以安全、简洁地表达面向数据的复杂查询。该功能最初在 JDK 17 中提出,随后在 JDK 18、JDK 19 和 JDK 20 中得到改进。它将在 JDK 21 中最终完成,并根据反馈和经验进一步完善。与以前的 JEP 相比,主要的变化是删除了括号模式,并允许使用限定的枚举常量(如带有 switch 表达式和语句的 case 常量)。

6、外部函数与内存 API(第三次预览)

允许 Java 程序与 Java 运行时之外的代码和数据进行互操作。通过有效地调用外部函数和安全访问外部内存,该 API 使 Java 程序能够调用本地库并处理本机数据,而不会出现 JNI(Java Native Interface)的脆弱性和危险性。该 API 先前在 JDK 20 和 JDK 19 中进行了预览。JDK 21 预览中的改进包括增强的布局路径,增加了一个用于取消引用地址布局的新元素,以及集中管理 Arena 接口中本地段的生命周期;实现了一个后备本地链接器;删除了 VaList。

7、未命名模式和变量(预览版)

未命名模式匹配记录组件,但不说明组件名称或类型,而未命名变量可以初始化但不能使用。两者都用下划线字符 _ 表示。该提案旨在通过省略不必要的嵌套模式来提高记录模式的可读性,并通过识别必须声明但不会使用的变量来提高所有代码的可维护性。

8、虚拟线程

虚拟线程是一种轻量级线程,有望大幅减少编写、维护和观察高吞吐量并发应用程序的工作量。在 JDK 21 中,虚拟线程将始终支持线程本地变量,并使创建不具备这些变量的虚拟线程成为不可能。对线程本地变量的有保证的支持确保更多的现有库可以不改变地与虚拟线程一起使用,并帮助迁移任务导向的代码以使用虚拟线程。

9、未命名类和实例主要方法(处于预览阶段)

该功能的作用是为了让学生能够更容易地编写出第一个 Java 程序,而无需了解为大型程序设计的语言功能。学生无需使用单独的 Java 方言,就能编写单类程序的精简声明,然后随着技能的提高,无缝扩展程序,使用更高级的功能。该提案不仅为学生提供了通往 Java 的平坦道路,还减少了编写脚本和命令行实用程序等简单 Java 程序的繁琐过程。

11、作用域值(处于预览阶段)

作用域值(Scoped values)是指允许在线程内和线程间共享不可变数据。作用域值允许在大型程序的组件之间安全地共享数据,而无需使用方法参数。这一提议在 JDK 20 中得到了验证。该计划的目标包括易用性、可理解性、健壮性和性能。

11、矢量 API(第六个孵化器)

该 API 表达的矢量计算可在支持的 CPU 架构上可靠地编译为最佳矢量指令,从而实现优于同等标量计算的性能。此前,矢量 API 已在 JDK 16 至 JDK 20 中孵化。最新版本包括性能增强和错误修复。该提案的目标包括:简洁明了、与平台无关、在 x64 和 AArch64 体系结构上提供可靠的运行时编译和性能。

12、 弃用 Windows 32 位 x86 端口

这个功能更新的目的是在未来的版本中删除该端口。该提案旨在更新构建系统,以便在尝试为 32 位 x86 Windows 配置构建时,发出错误消息。该提案指出,支持 32 位操作的最后一个 Windows 操作系统版本之 Windows 10 将于 2025 年 10 月终止生命周期。

13、 禁止代理的动态加载

当代理被动态加载到运行中的 JVM 时发出警告。发出这些警告的目的是为将来发布默认禁止加载代理的版本做准备,以改善默认情况下的完整性。该提案的其他目标包括重新评估服务性(涉及对运行中代码的临时更改)和完整性(假定运行中的代码不会被随意更改)之间的平衡,并确保大多数不需要动态加载代理的工具不受影响。从 JDK 21 开始,计划要求应用程序所有者批准动态加载代理,就像启动时加载代理一样。这个改变将使 Java 平台更接近默认情况下的完整性。

14 、密钥封装机制的 API

这一种通过公开密码学保护对称密钥的加密技术。该提案的一个目标是使应用程序能够使用 KEM 算法,如 RSA 密钥封装机制(RSA-KEM)、椭圆曲线集成加密方案(ECIES)和美国国家标准与技术研究院(NIST)后量子密码标准化过程的候选算法。另一个目标是在更高级别的协议(如传输层安全性(TLS))和密码方案(如混合公钥加密(HPKE))中使用 KEM。安全提供商可以在 Java 代码或本地代码中实现 KEM 算法,并包括在 RFC 9180 中定义的 Diffie-Hellman KEM(DHKEM)的实现。

15、 结构化并发(目前处于预览阶段)

通过结构化并发 API 简化并发编程,将在不同线程中运行的相关任务组视为单个工作单元。这简化了错误处理和取消操作,提高了可靠性并增强了可观察性。结构化并发之前分别于 2022 年 3 月和 9 月在 JDK 20 和 JDK 19 中孵化,它作为 java.util.concurrent 包中的一个预览 API。这次唯一的重大变化是,StructuredTaskScope::Fork(…) 方法返回的是 [Subtask] 而不是 Future。结构化并发的目标包括促进一种并发编程风格,这种风格可以消除因取消和关闭而产生的常见风险(如线程泄漏和取消延迟),同时提高并发代码的可观察性。

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