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JDK16新特性学习入门：简洁易懂的编程教程

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Java

概述

本文将详细介绍JDK16的新特性及其学习方法，帮助读者快速掌握JDK16的各项新功能。从环境搭建到新特性详解，我们将全面解析Sealed Classes、Sealed Interfaces、Records以及ZGC和Shenandoah垃圾收集器。通过本文的学习，读者可以深入了解JDK16新特性学习入门的全过程。

JDK16简介与环境搭建

简介

JDK 16是Java平台的最新长期支持版本，自2021年3月发布的JDK 15以来，JDK 16在内存管理和性能优化方面做出了重大更新，同时引入了新的语言特性和改进。JDK 16旨在提升开发人员的工作效率，并为开发者提供更加稳定可靠的工具支持。

如何安装JDK16

安装JDK 16的步骤如下：

访问Oracle官方网站，下载JDK 16的安装包。你也可以通过Adoptium或OpenJDK获取JDK 16的开源版本。
运行下载的安装程序。安装程序会引导你完成安装过程，包括安装路径的选择、环境变量的配置等。
完成安装后，可以通过命令行输入java -version检查安装的JDK版本，确保JDK 16已经成功安装。

配置环境变量

安装完成后，你需要配置环境变量以使Java命令能够在任何目录下被识别。以下是配置环境变量的步骤：

打开系统环境变量设置。
新建JAVA_HOME环境变量，值为JDK的安装路径，例如C:\Program Files\Java\jdk-16。
在系统变量的Path中添加 %JAVA_HOME%\bin。

配置完成后，重启命令行窗口，输入java -version命令检查是否配置成功。

新特性详解

Sealed Classes 和 Sealed Interfaces

Sealed Classes和Sealed Interfaces是JDK 16中引入的新特性，用于限制类的继承。通过使用sealed关键字，可以限制哪些类或接口可以继承或实现给定的类或接口。

Sealed Classes 和 Sealed Interfaces 的语法

public sealed class SealedExample permits SubClass1, SubClass2 {
    // 类体
}

public final class SubClass1 extends SealedExample {
    // 类体
}

public final class SubClass2 extends SealedExample {
    // 类体
}

在这个例子中：

SealedExample类被声明为sealed，这意味着只有SubClass1和SubClass2可以继承它。
SubClass1和SubClass2类都继承了SealedExample，并且在继承之后将自己声明为final，以确保没有其他类可以进一步继承它们。

示例代码

public sealed class Message permits Email, SMS {
    private final String content;
    protected Message(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
}

public final class Email extends Message {
    private final String sender;
    private final String recipient;
    public Email(String content, String sender, String recipient) {
        super(content);
        this.sender = sender;
        this.recipient = recipient;
    }
}

public final class SMS extends Message {
    private final String phoneNumber;
    public SMS(String content, String phoneNumber) {
        super(content);
        this.phoneNumber = phoneNumber;
    }
}

Records 类的使用

Records是JDK 16中引入的一种新的类类型，用于简化数据持有类的编写。Records可以替代传统的数据持有类，使代码更加简洁和易于维护。

Records 特点

自动声明final，不能被继承。
自动生成构造器、getter方法和equals()、hashCode()、toString()方法。
自动声明final成员变量，不允许外部修改。

示例代码

public record Person(String name, int age) {
    // 无需编写构造器、getter方法等
}

在这个例子中，Person类是一个record，它有两个成员变量name和age。编译器会自动生成Person类的构造器、getter方法以及equals()、hashCode()和toString()方法，使得开发者可以在不编写这些代码的情况下直接使用。

强化Java的打包工具

JDK 16进一步增强了Java打包工具（jlink和jpackage）。jlink允许开发者创建定制化的JRE，而jpackage则支持打包Java应用程序为本机可执行文件。

jlink 和 jpackage 的使用

jlink：用于创建定制化的JRE。可以通过命令行指定所需的模块，然后使用jlink将这些模块打包到一个自定义的JRE中。
jpackage：用于将Java应用程序打包成本机可执行文件。支持将应用打包为可执行文件、安装程序、AppImage等。

// 使用 jlink 创建一个定制化的JRE
jlink --module-path path/to/module --add-modules java.base,java.logging --output custom-jre

// 使用 jpackage 打包一个Java应用程序为本机可执行文件
jpackage --input path/to/your/app --name MyApp --main-jar MyApp.jar --main-class com.example.Main --type app-image

强制性启用ZGC和Shenandoah垃圾收集器

JDK 16强制性启用了ZGC和Shenandoah垃圾收集器，这些收集器特别适合于大内存环境下的应用，能够提供低延迟且高吞吐量的垃圾收集。

ZGC 和 Shenandoah 的特点

ZGC：基于可变大小的区域（region），可以处理从几十MB到几十TB的堆内存。
Shenandoah：是一种低延迟垃圾收集器，可以处理从几十MB到几十TB的堆内存。

// 启用ZGC
public static void main(String[] args) {
    System.setProperty("jdk.zipfianDistributionType", "Z");
    // 启动应用程序
}

// 启用Shenandoah
public static void main(String[] args) {
    System.setProperty("jdk.shenandoah.gc.mode", "adaptive");
    // 启动应用程序
}

实践案例

使用Sealed Classes编写受限访问的类

public sealed class Shape permits Circle, Rectangle {
    // Shape类体
}

public final class Circle extends Shape {
    private final double radius;
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
    public double getRadius() {
        return radius;
    }
}

public final class Rectangle extends Shape {
    private final double width;
    private final double height;
    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
    public double getWidth() {
        return width;
    }
    public double getHeight() {
        return height;
    }
}

在这个例子中，Shape类被声明为sealed，只有Circle和Rectangle类可以继承它。这样可以确保没有其他类可以进一步继承Shape类，从而限制了类的访问范围。

利用Records简化数据持有类

public record Person(String name, int age) {
    // 无需编写构造器、getter方法等
}

public static void main(String[] args) {
    Person person = new Person("Alice", 30);
    System.out.println(person.name()); // 输出 "Alice"
    System.out.println(person.age());  // 输出 30
}

使用ZGC和Shenandoah垃圾收集器的实战演练

// 启用ZGC
public static void main(String[] args) {
    System.setProperty("jdk.zipfianDistributionType", "Z");
    // 启动应用程序
    // 示例：启动一个简单的服务器应用
    ServerApplication.start();
}

// 启用Shenandoah
public static void main(String[] args) {
    System.setProperty("jdk.shenandoah.gc.mode", "adaptive");
    // 启动应用程序
    // 示例：启动一个简单的服务器应用
    ServerApplication.start();
}

假设有一个简单的ServerApplication类，它实现了基本的服务器启动逻辑：

public class ServerApplication {
    public static void start() {
        // 启动服务器的逻辑
        System.out.println("Server started with ZGC/Adaptive Shenandoah");
    }
}

使用jlink和jpackage打包应用程序

假设我们有一个简单的应用需要打包：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

可以通过命令行使用jlink和jpackage进行打包：

jlink --module-path path/to/module --add-modules java.base,java.logging --output custom-jre
jpackage --input path/to/your/app --name HelloWorld --main-jar HelloWorld.jar --main-class HelloWorld --type app-image

常见问题解答

新特性引入后常见的编译错误及其解决方法

Sealed Classes和Sealed Interfaces使用错误

错误：在非sealed类中使用permits关键字。
解决方法：确保类声明为sealed，并且在permits关键字后指定确切的子类。

// 错误示例
public sealed class Shape permits Circle {
   // 错误：Circle不是Shape的子类
}

// 正确示例
public sealed class Shape permits Circle, Rectangle {
   // 正确：Circle和Rectangle是Shape的子类
}

Records类编译错误

错误：在record中定义了非final字段。
解决方法：确保所有字段都声明为final。

// 错误示例
public record Person(String name, int age) {
   public void updateAge(int newAge) {
       age = newAge; // 错误：age不是final字段
   }
}

// 正确示例
public record Person(String name, int age) {
   // 无需编写构造器、getter方法等
}

环境配置过程中可能遇到的问题及解决办法

Java命令未识别
- 问题：在命令行中输入java -version时，未识别Java命令。
- 解决方法：检查环境变量配置是否正确，确保JAVA_HOME和Path都已正确配置。
```
// 检查环境变量配置
echo %JAVA_HOME%
echo %Path%
```
JDK版本错误
- 问题：命令行中的java -version显示的是旧版本的JDK。
- 解决方法：重启命令行窗口，确保环境变量已生效。
```
// 重启命令行窗口
taskkill /IM cmd.exe /F
start cmd.exe
```

学习资源推荐

JDK官方文档推荐

各类在线教程及视频课程推荐

慕课网：提供大量的免费和付费课程，适合不同层次的学习者。
B站：拥有丰富的视频教程资源，适合快速学习和实践。
中国大学MOOC：提供高质量的在线课程，适合系统学习。

社区与论坛推荐

Stack Overflow：解决技术问题的最佳平台，有许多专家可以提供帮助。
GitHub：开源项目的集散地，适合学习最新的开源技术和框架。
Gitee：国内的Git代码托管平台，适合国内开发者使用。

总结与展望

JDK16新特性对日常开发的影响

JDK 16引入的Sealed Classes和Sealed Interfaces特性能限制类的继承，使代码结构更加清晰和安全。Records简化了数据持有类的编写，提高了代码的可读性和可维护性。同时，ZGC和Shenandoah垃圾收集器的引入为大内存应用提供了优秀的低延迟垃圾收集解决方案。

对后续版本新特性的展望

未来版本的JDK可能会继续引入新的语言特性和改进，如更完善的泛型支持、更强大的并行编程模型、更丰富的库支持等。这些新特性将进一步提升Java语言的灵活性和强大性，为开发者带来更多的便利。

总之，JDK 16的新特性为开发者提供了更多的选择和便利，使得Java语言在面对复杂的应用场景时更加游刃有余。

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强制性启用ZGC和Shenandoah垃圾收集器

ZGC 和 Shenandoah 的特点

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