Java 21新特性：如何提升你的开发效率？-优快云博客

Java 21作为一个长期支持版本（LTS），于2023年9月发布，带来了许多令人兴奋的新特性。这些特性不仅让代码更加简洁优雅，还能显著提升开发效率。让我们一起探索这些改变游戏规则的新功能。

1. 虚拟线程（Virtual Threads）- 革命性的并发模型

虚拟线程是Java 21最重要的特性之一，它彻底改变了我们编写并发代码的方式。

传统线程的痛点

传统的平台线程（Platform Threads）是操作系统线程的包装，创建和维护成本高昂。当需要处理大量并发请求时，线程池的大小受限，容易成为性能瓶颈。

虚拟线程的优势

虚拟线程由JVM管理，非常轻量级，可以轻松创建数百万个虚拟线程而不会耗尽系统资源。

// 传统方式
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(100);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    executor.submit(() -> {
        // 处理任务
    });
}

// 使用虚拟线程
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        executor.submit(() -> {
            // 处理任务 - 可以创建数万个虚拟线程
        });
    }
}

实际应用场景：Web服务器、微服务架构、高并发API等场景下，虚拟线程能够显著提升吞吐量，简化异步编程。

2. 记录模式（Record Patterns）- 简化数据解构

记录模式让我们能够优雅地解构记录类型，使模式匹配更加强大。

record Point(int x, int y) {}

// 传统方式
if (obj instanceof Point) {
    Point p = (Point) obj;
    int x = p.x();
    int y = p.y();
    System.out.println("坐标: " + x + ", " + y);
}

// 使用记录模式
if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
    System.out.println("坐标: " + x + ", " + y);
}

嵌套模式匹配

record Person(String name, Address address) {}
record Address(String city, String street) {}

// 深度解构
if (person instanceof Person(String name, Address(String city, String street))) {
    System.out.println(name + " 住在 " + city + " 的 " + street);
}

3. Switch模式匹配（Pattern Matching for switch）

Switch语句终于迎来了现代化改造，支持模式匹配和类型检查。

public String formatObject(Object obj) {
    return switch (obj) {
        case Integer i -> "整数: " + i;
        case String s -> "字符串: " + s;
        case Point(int x, int y) -> "点坐标: (" + x + ", " + y + ")";
        case null -> "空值";
        default -> "未知类型";
    };
}

Guard条件

public String categorizeNumber(Object obj) {
    return switch (obj) {
        case Integer i when i > 0 -> "正数";
        case Integer i when i < 0 -> "负数";
        case Integer i -> "零";
        default -> "不是整数";
    };
}

效率提升：代码更简洁，减少了类型转换和条件判断，编译器还能进行完整性检查。

4. 字符串模板（String Templates）- 预览特性

字符串模板提供了一种安全、简洁的字符串插值方式。

// 传统方式
String message = "Hello, " + name + "! You have " + count + " messages.";

// 使用字符串模板（预览）
String message = STR."Hello, \{name}! You have \{count} messages.";

// 支持表达式
String info = STR."总价: \{price * quantity} 元";

5. 序列化集合（Sequenced Collections）

新增的序列化集合接口为有序集合提供了统一的API。

// SequencedCollection 接口
List<String> list = new ArrayList<>();
list.addFirst("第一个");  // 在开头添加
list.addLast("最后一个");  // 在末尾添加
String first = list.getFirst();  // 获取第一个
String last = list.getLast();    // 获取最后一个
List<String> reversed = list.reversed();  // 反转

统一接口：SequencedCollection、SequencedSet、SequencedMap 为不同的集合类型提供了一致的操作方法。

6. 其他值得关注的特性

6.1 作用域值（Scoped Values）

提供了一种在线程间共享不可变数据的高效方式，是ThreadLocal的更好替代方案。

final static ScopedValue<User> CURRENT_USER = ScopedValue.newInstance();

ScopedValue.where(CURRENT_USER, user).run(() -> {
    // 在此作用域内可以访问 CURRENT_USER.get()
    processRequest();
});

6.2 键值对象的外部函数和内存API

这些API让Java能够更安全、高效地与本地代码和内存交互，替代了不安全的JNI。

6.3 泛型类的实例化改进

未命名模式和变量让代码更简洁：

// 不关心的变量使用 _
if (obj instanceof Point(int x, int _)) {
    // 只使用 x，忽略 y
}

// 在 catch 块中
try {
    // ...
} catch (Exception _) {
    // 不需要使用异常对象
}