JDK16新特性资料详解与入门教程-原创手记-慕课网

概述

本文详细介绍了JDK16的新特性及其改进，包括强制性装箱为数值常量、移除Nashorn JavaScript引擎和Panama项目的早期尝试、对外部函数及内存存取API的支持以及实现模式的解析。这些更新提升了Java平台的性能、稳定性和安全性，为开发者提供了更丰富的功能和更好的性能。

JDK16简介

JDK 16 是Java平台的一个重要版本，发布于2021年3月16日。它引入了多个新特性并改进了现有的功能。JDK 16的版本号代表了Java平台的第16个主要更新，它包含了多个新特性和改进，旨在提升性能、稳定性和安全性。

主要改进和更新概述

JDK 16 引入了多项新特性，包括但不限于以下内容：

强制性装箱为数值常量：改进了数值常量的自动装箱机制。
移除Nashorn JavaScript引擎和Panama项目的早期尝试：Nashorn JavaScript引擎的移除和Panama项目的早期尝试取消。
对外部函数及内存存取API的支持：引入了新的API用于与外部函数和内存进行交互。
实现模式的解析：改进了实现模式的解析机制。

这些更新旨在提升Java平台的性能、稳定性和可靠性，使开发者能够更好地利用现代编程技术。

强制性装箱为数值常量

Java 16 引入了一个新特性，即强制性装箱为数值常量。这一特性改进了Java中数值常量的处理方式，简化了代码并提升了可读性。

什么是强制性装箱为数值常量

在Java中，数值常量可以被转换为对应的包装类对象，例如Integer、Double等。在Java 16之前，将数值常量赋值给对象时，通常是手动装箱的。

例如：

Integer intObj = 123; // 自动装箱

在Java 16中，编译器会自动进行这种装箱操作，无需显式写入Integer.valueOf(123)。这种改进使得代码更加简洁和易于理解。

示例代码展示与解释

以下是一个简单的例子，展示了如何在Java 16中使用强制性装箱为数值常量：

public class BoxingExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 自动装箱
        Integer intBoxed = 123;
        System.out.println("Boxed Integer: " + intBoxed);

        // 显示调用valueOf方法
        Integer intBoxedManually = Integer.valueOf(123);
        System.out.println("Manually Boxed Integer: " + intBoxedManually);

        // 比较自动装箱与手动装箱的结果
        System.out.println("Are they equal? " + (intBoxed == intBoxedManually));
    }
}

输出结果：

Boxed Integer: 123
Manually Boxed Integer: 123
Are they equal? true

在这个示例中，可以看到intBoxed是通过自动装箱得到的，而intBoxedManually是通过显式调用Integer.valueOf得到的。两个变量的值相同且引用也相同，因为Integer在[-128, 127]范围内是缓存的。

移除Nashorn JavaScript引擎和Panama项目的早期尝试

Java平台中的某些特性在Java 16中已经被移除或取消。这些改动主要涉及Nashorn JavaScript引擎和Panama项目的早期尝试。

Nashorn JavaScript引擎的移除原因

Nashorn JavaScript引擎是Java 8引入的一个项目，旨在提供一个基于ECMAScript 5.1标准的JavaScript引擎。Nashorn引擎的目标是为Java平台提供一个快速、轻量级的JavaScript运行环境。然而，由于以下原因，Nashorn引擎在Java 16中被移除：

性能问题：Nashorn引擎在某些场景下的性能不如预期。
维护成本：Nashorn引擎的维护成本较高，且社区贡献相对较少。
替代方案：有其他更现代、更高效的JavaScript引擎可供选择，如GraalVM中的JavaScript支持。

Panama项目早期尝试的取消及其影响

Panama项目是一个旨在改进Java与本机代码交互的项目。它主要关注于提供更好的外部函数调用和内存访问支持。Java 16中取消了Panama项目的早期尝试，原因如下：

复杂性：Panama项目的实现复杂度较高，需要大量的开发工作。
优先级：开发团队决定将更多资源投入到其他优先级更高的项目中。
替代方案：其他项目（如GraalVM）提供了类似的解决方案，且已经比较成熟。

尽管这些项目被取消或移除，但Java平台仍在不断演进，为开发者提供了更丰富的功能和更好的性能。

示例代码展示与替代方案

以下是一个简单的代码示例，展示了如何在移除Nashorn JavaScript引擎和Panama项目的早期尝试后，使用替代方案进行编程：

public class NashornPanamaExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 替代Nashorn引擎的方案
        ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
        engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("graal.js");

        // 使用GraalVM运行JavaScript代码
        try {
            engine.eval("print('Hello from GraalVM!');");
        } catch (ScriptException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 替代Panama项目的方案
        MemorySegment helloFunction = loadFunction("libhello.so", "hello", MethodType.volatileMethodType(void.class, String.class));
        try {
            helloFunction.invoke("Hello from Java 16!");
        } catch ( Throwable e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static MemorySegment loadFunction(String libraryName, String functionName, MethodType mt) {
        try {
            var linker = Linker.nativeLinker();
            var function = linker.downcallHandle(
                linker.libraryLookup(libraryName)
                    .get(functionName, mt),
                mt
            );
            return function.address();
        } catch ( Throwable e ) {
            throw new Error("Unable to load native function", e);
        }
    }
}

在这个示例中，程序首先使用了一个替代Nashorn引擎的JavaScript引擎（如GraalVM），然后加载了一个动态库，并从中获取了一个名为hello的函数。这展示了如何使用替代方案继续实现所需的功能。

对外部函数及内存存取API的支持

Java 16 引入了对外部函数及内存存取API的支持。这一特性允许Java程序直接调用外部函数并访问本机内存，从而提升与本机代码的交互能力。

什么是外部函数及内存存取API

外部函数及内存存取API是指Java程序调用外部函数和访问本机内存的能力。这些API使得Java程序能够直接调用非Java语言编写的函数，并访问非Java内存区域。这种功能对于需要与本机代码交互的应用程序非常有用。

如何使用这些API编写Java代码

Java 16引入了java.lang.foreign包，提供了对外部函数和内存存取的支持。以下是一个简单的示例代码，展示了如何使用这些API调用外部函数：

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

public class ForeignFunctionExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取库的路径
        String libraryPath = System.mapLibraryName("hello");
        // 加载库
        String libraryName = "libhello.so"; // 例如：Linux上的动态库
        MemorySegment helloFunction = loadFunction(libraryName, "hello", MethodType.volatileMethodType(void.class, String.class));

        // 调用库中的函数
        try {
            helloFunction.invoke("Hello, World!");
        } catch ( Throwable e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static MemorySegment loadFunction(String libraryName, String functionName, MethodType mt) {
        try {
            var linker = Linker.nativeLinker();
            var function = linker.downcallHandle(
                linker.libraryLookup(libraryName)
                    .get(functionName, mt),
                mt
            );
            return function.address();
        } catch ( Throwable e ) {
            throw new Error("Unable to load native function", e);
        }
    }
}

在这个示例中，程序首先加载了一个名为libhello.so的动态库，并从中获取了一个名为hello的函数。然后，程序调用了这个函数并传入了一个字符串参数。

实现模式的解析

实现模式是指在Java程序中，特定的代码模式或结构可以被解析和应用，以实现特定的功能或优化。Java 16在实现模式的解析方面进行了改进，使得代码更加简洁和高效。

什么是实现模式

实现模式是编程中的一种设计模式，它描述了如何使用特定的代码结构或模式来实现特定的功能。例如，工厂模式、单例模式等都是常见的实现模式。

如何解析和应用实现模式

以下是一个简单的例子，展示了如何解析和应用一个实现模式（工厂模式）：

public interface Shape {
    void draw();
}

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle");
    }
}

public class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a square");
    }
}

public class ShapeFactory {
    public static Shape getShape(String shapeType) {
        if (shapeType == null || shapeType.isEmpty()) {
            return null;
        }
        if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
            return new Circle();
        } else if (shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")) {
            return new Square();
        }
        return null;
    }
}

public class FactoryPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用工厂模式创建形状
        Shape circle = ShapeFactory.getShape("CIRCLE");
        Shape square = ShapeFactory.getShape("SQUARE");

        // 调用形状的draw方法
        circle.draw();
        square.draw();
    }
}

在这个示例中，ShapeFactory类是一个工厂类，它根据传入的字符串参数返回一个具体的形状对象。这种方式使得创建对象的过程更加灵活和可扩展。

示例与实践

通过实例代码展示如何使用JDK16的新特性

以下是一个综合示例，展示了如何使用Java 16的新特性：

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

public class JDK16FeaturesExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 强制性装箱为数值常量
        Integer num = 42;
        System.out.println("Boxed Integer: " + num);

        // 调用外部函数
        MemorySegment helloFunction = loadFunction("libhello.so", "hello", MethodType.volatileMethodType(void.class, String.class));
        try {
            helloFunction.invoke("Hello from Java 16!");
        } catch ( Throwable e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static MemorySegment loadFunction(String libraryName, String functionName, MethodType mt) {
        try {
            var linker = Linker.nativeLinker();
            var function = linker.downcallHandle(
                linker.libraryLookup(libraryName)
                    .get(functionName, mt),
                mt
            );
            return function.address();
        } catch ( Throwable e ) {
            throw new Error("Unable to load native function", e);
        }
    }
}

在这个综合示例中，程序使用了Java 16的新特性，包括强制性装箱为数值常量和调用外部函数。这段代码展示了如何在实际应用中使用这些新特性。

教程建议和最佳实践

使用Java 16的新特性：尽可能利用Java 16引入的新特性，如强制性装箱为数值常量和外部函数调用，以提升代码的简洁性和可读性。
保持代码简洁：通过使用实现模式，使代码更加简洁和易于维护。
注重性能优化：了解如何使用外部函数和内存存取API提升与本机代码的交互性能。
持续学习：Java平台不断演进，保持学习最新的特性和技术，以提升开发效率和代码质量。

通过以上示例和实践，开发者可以更好地理解和应用Java 16的新特性，从而提高开发效率和代码质量。