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JDK17新特性学习入门：轻松掌握Java最新版本

标签：

Java JVM

概述

本文介绍了JDK17的新特性，包括密封类、模式匹配、Vector API等，并提供了详细的语法和示例代码。文章还讲解了JDK17的安装与配置方法，以及如何验证环境变量设置。此外，文中还包含了实践练习和常见问题解决方案，帮助读者更好地理解和应用这些新特性。JDK17新特性学习入门涵盖了从基础概念到实际操作的全方位内容。

JDK17简介

JDK17发布日期

Java Development Kit (JDK) 17 是 Java 平台的标准版发行版本之一，于2021年9月14日正式发布。JDK 17 是JDK长期支持版本 (LTS)，意味着它将获得更长时间的支持，直到2026年9月，这使得企业能够依赖该版本进行长期稳定的开发。

JDK17主要更新内容概览

JDK 17 引入了一些新的特性和改进，以增强Java编程语言和平台的功能。以下是部分主要更新内容：

Sealed Classes（密封类）：允许类或接口声明，限制其他类或接口可以扩展或实现的权限。
Pattern Matching for instanceof（模式匹配）：使 instanceof 操作可以结合模式匹配，简化类型检查和类型转换的代码。
Vector API预览：提供了一种新的向量计算API，用于高性能的数值计算。
改进的工具和库：例如改进了JVM的垃圾回收器、加强了安全性、优化了编译器等。
移除JavaFX：从JDK 11开始，JavaFX项目已经不再包含在JDK的核心库中。JDK 17继续了这一趋势，不再包含JavaFX。
其他改进：包括对类型推理的增强、新的命令行选项等。

Java新特性详解

Sealed Classes（密封类）

概念

密封类允许类或接口声明，限制其他类或接口可以扩展或实现的权限。这种功能有助于增强程序的安全性和模块化设计。通过这种方式，可以确保一组特定的子类或实现类是唯一的，从而避免了非法的实现或扩展。

语法

public sealed class Animal permits Dog, Cat {
    // 类的具体实现
}

在这个例子中，Animal 类被声明为密封类，并且只允许 Dog 和 Cat 类作为它的子类。

示例代码

public sealed class Animal permits Dog, Cat {
    protected String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public final class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    public void bark() {
        System.out.println("Woof!");
    }
}

public final class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }

    public void meow() {
        System.out.println("Meow!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("Rex");
        Cat cat = new Cat("Whiskers");

        System.out.println(dog.getName());
        System.out.println(cat.getName());

        dog.bark();
        cat.meow();
    }
}

输出：

Rex
Whiskers
Woof!
Meow!

解释

在这个示例中，Animal 类被声明为密封类，并且只允许 Dog 和 Cat 类作为它的子类。Dog 和 Cat 类都继承了 Animal 类，并且是最终类（不能进一步扩展）。Main 类中的 main 方法创建了 Dog 和 Cat 类的实例，并调用了相应的方法。

Pattern Matching for instanceof（模式匹配）

概念

模式匹配 instanceof 操作可以结合模式匹配，简化类型检查和类型转换的代码。这使得在处理不同类型的对象时变得更加简洁和安全。

语法

if (obj instanceof String s) {
    // 使用s变量
}

示例代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "Hello";

        if (obj instanceof String s) {
            System.out.println(s.length());
        }

        obj = 123;

        if (obj instanceof Integer i) {
            System.out.println(i.intValue());
        } else {
            System.out.println("Not an Integer");
        }
    }
}

输出：

5
Not an Integer

解释

在这个示例中，main 方法首先检查 obj 是否是 String 类型，如果是，则通过模式匹配将 obj 转换为 String 类型的 s 变量，并输出其长度。接着，将 obj 设置为 Integer 类型，并再次使用模式匹配检查类型并输出整数值。如果 obj 不是 Integer 类型，则输出“Not an Integer”。

Vector API预览

概念

Vector API 是一个新的向量计算API，用于高性能的数值计算。它提供了多种向量操作，如加法、减法、乘法等，并支持向量的并行操作。

语法

Vector<Integer> v1 = Vector.of(1, 2, 3, 4);
Vector<Integer> v2 = Vector.of(5, 6, 7, 8);

Vector<Integer> result = v1.add(v2);

示例代码

import jdk.incubator.vector.VectorSpecies;
import jdk.incubator.vector.Vector;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        VectorSpecies<Integer> species = VectorSpecies.fromIntBits(4, 32);
        Vector<Integer> v1 = Vector.fromArray(species, new int[]{1, 2, 3, 4}, 0);
        Vector<Integer> v2 = Vector.fromArray(species, new int[]{5, 6, 7, 8}, 0);

        Vector<Integer> result = v1.add(v2);
        int[] arr = result.toBoxedArray(Integer.class);

        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

输出：

解释

在这个示例中，main 方法首先定义了一个 VectorSpecies 对象并指定了向量的类型和大小。接着，通过 fromArray 方法创建了两个 Vector 对象 v1 和 v2，并使用 add 方法计算它们的和。最后，通过 toBoxedArray 方法将计算结果转换为 Integer 数组，并输出每个元素。

JDK17安装与配置

安装步骤

下载JDK 17

访问 Oracle 官方网站：https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk17-downloads.html
单击 "Download JDK" 按钮下载JDK 17安装文件。

安装JDK 17

运行下载的安装程序。
根据安装向导的提示进行操作，选择安装目录。
完成安装后，安装程序会提示安装完成。

验证安装

打开命令提示符。
输入 java -version，查看Java版本信息。
输入 javac -version，查看Javac编译器版本信息。

java -version
javac -version

输出：

java version "17.0.1" 2021-10-18 LTS
Java(TM) SE Runtime Environment (build 17.0.1+12-LTS-39)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 17.0.1+12-LTS-39, mixed mode, sharing)
javac 17.0.1

解释

上述命令将验证JDK 17是否安装成功，并输出Java版本和Javac编译器版本信息。

环境变量配置

设置JAVA_HOME

打开系统环境变量设置。
找到“系统变量”部分，新建一个名为 JAVA_HOME 的变量。
将 JAVA_HOME 的值设置为JDK的安装路径，例如：C:\Program Files\Java\jdk-17

设置PATH变量

找到“系统变量”部分，编辑 PATH 变量。
在 PATH 的末尾添加 ;%JAVA_HOME%\bin，确保使用适当的分隔符（Windows 使用 ;，Linux 和 macOS 使用 :）。

验证环境变量设置

打开命令提示符。
输入 echo %JAVA_HOME%（Windows）或 echo $JAVA_HOME（Linux/macOS），查看是否正确设置了 JAVA_HOME。
输入 java -version，查看Java版本信息。

echo %JAVA_HOME%
C:\Program Files\Java\jdk-17

java -version
java version "17.0.1" 2021-10-18 LTS
Java(TM) SE Runtime Environment (build 17.0.1+12-LTS-39)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 17.0.1+12-LTS-39, mixed mode, sharing)

解释

上述命令将验证环境变量 JAVA_HOME 是否设置正确，并输出Java版本信息。

代码示例与实践

新特性的简单应用示例

Sealed Classes 实践示例

public sealed class Shape permits Circle, Square {
    protected String name;

    public Shape(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public final class Circle extends Shape {
    public Circle(String name) {
        super(name);
    }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing circle: " + getName());
    }
}

public final class Square extends Shape {
    public Square(String name) {
        super(name);
    }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing square: " + getName());
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle("Circle1");
        Square square = new Square("Square1");

        circle.draw();
        square.draw();
    }
}

输出：

Drawing circle: Circle1
Drawing square: Square1

Pattern Matching for instanceof 实践示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "Hello";

        if (obj instanceof String s) {
            System.out.println(s.length());
        }

        obj = 123;

        if (obj instanceof Integer i) {
            System.out.println(i.intValue());
        } else {
            System.out.println("Not an Integer");
        }
    }
}

输出：

5
Not an Integer

Vector API 实践示例

import jdk.incubator.vector.VectorSpecies;
import jdk.incubator.vector.Vector;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        VectorSpecies<Integer> species = VectorSpecies.fromIntBits(4, 32);
        Vector<Integer> v1 = Vector.fromArray(species, new int[]{1, 2, 3, 4}, 0);
        Vector<Integer> v2 = Vector.fromArray(species, new int[]{5, 6, 7, 8}, 0);

        Vector<Integer> result = v1.add(v2);
        int[] arr = result.toBoxedArray(Integer.class);

        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

输出：

实践练习

练习1：密封类的扩展

创建一个新的密封类 Shape，并允许 Circle 和 Square 类作为它的子类。
在 Circle 和 Square 类中实现 draw 方法，打印出形状的名称。
创建 Circle 和 Square 类的实例，并调用 draw 方法。

public sealed class Shape permits Circle, Square {
    protected String name;

    public Shape(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public final class Circle extends Shape {
    public Circle(String name) {
        super(name);
    }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing circle: " + getName());
    }
}

public final class Square extends Shape {
    public Square(String name) {
        super(name);
    }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing square: " + getName());
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle("Circle1");
        Square square = new Square("Square1");

        circle.draw();
        square.draw();
    }
}

练习2：模式匹配的应用

创建一个包含不同类型对象的数组，如字符串、整数和布尔值。
使用 instanceof 结合模式匹配来检查每个对象的类型，并根据类型执行不同的操作。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Object[] objects = {"Hello", 123, true};

        for (Object obj : objects) {
            if (obj instanceof String s) {
                System.out.println("String: " + s);
            } else if (obj instanceof Integer i) {
                System.out.println("Integer: " + i);
            } else if (obj instanceof Boolean b) {
                System.out.println("Boolean: " + b);
            } else {
                System.out.println("Unknown type");
            }
        }
    }
}

练习3：向量计算的使用

创建两个向量对象，分别包含四个整数。
使用向量API进行加法操作，并输出结果。

import jdk.incubator.vector.VectorSpecies;
import jdk.incubator.vector.Vector;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        VectorSpecies<Integer> species = VectorSpecies.fromIntBits(4, 32);
        Vector<Integer> v1 = Vector.fromArray(species, new int[]{1, 2, 3, 4}, 0);
        Vector<Integer> v2 = Vector.fromArray(species, new int[]{5, 6, 7, 8}, 0);

        Vector<Integer> result = v1.add(v2);
        int[] arr = result.toBoxedArray(Integer.class);

        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

常见问题与解决方案

常见错误提示

错误1：Sealed Classes 使用错误

错误提示：Sealed classes and interfaces are not supported in the current language level.

原因：当前使用的Java编译器版本不支持密封类。

解决方案：

验证Java版本是否为16及以上。
使用 javac -version 查看Java编译器版本。
如有必要，升级到Java 17或更高版本。

javac -version

输出：

javac 17.0.1

错误2：Pattern Matching for instanceof 错误

错误提示：Pattern matching for instanceof is not supported in -source 16.

原因：当前使用的Java编译器版本不支持模式匹配。

解决方案：

验证Java版本是否为17及以上。
使用 javac -version 查看Java编译器版本。
如有必要，升级到Java 17或更高版本。

javac -version

输出：

javac 17.0.1

错误3：Vector API 使用错误

错误提示：Vector API is not supported in the current Java version.

原因：当前使用的Java版本不支持Vector API。

解决方案：

验证Java版本是否为17及以上。
确保使用 -release 或 -add-modules 选项运行程序。

javac -release 17 Main.java
java --add-modules jdk.incubator.vector Main

输出：

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