Java 18 新功能介紹

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Java 18 在2022 年 3 月 22 日正式發布，Java 18 不是一個長期支持版本，這次更新共帶來 9 個新功能。

OpenJDK Java 18 下載：https://jdk.java.net/18/

OpenJDK Java 18 文檔：https://openjdk.java.net/projects/jdk/18/

JEP	描述
JEP 400	默認為 UTF-8
JEP 408	簡單的網絡服務器
JEP 413	Java API 文檔中的代碼片段
JEP 416	使用方法句柄重新實現核心反射
JEP 417	Vector API（三次孵化）
JEP 418	互聯網地址解析 SPI
JEP 419	Foreign Function & Memory API (二次孵化)
JEP 420	switch 模式匹配（二次預覽）
JEP 421	棄用完成刪除

JEP 400：默認 UTF-8 字符編碼

JDK 一直都是支持 UTF-8 字符編碼，這次是把 UTF-8 設置為了默認編碼，也就是在不加任何指定的情況下，默認所有需要用到編碼的 JDK API 都使用 UTF-8 編碼，這樣就可以避免因為不同系統，不同地區，不同環境之間產生的編碼問題。

Mac OS 默認使用 UTF-8 作為默認編碼，但是其他操作系統上，編碼可能取決於系統的配置或者所在區域的設置。如中國大陸的 windows 使用 GBK 作為默認編碼。很多同學初學 Java 時可能都遇到過一個正常編寫 Java 類，在 windows 系統的命令控制台中運行卻出現亂碼的情況。

使用下面的命令可以輸出 JDK 的當前編碼。

# Mac 系統，默認 UTF-8
➜  ~ java -XshowSettings:properties -version 2>&1 | grep file.encoding
    file.encoding = UTF-8
    file.encoding.pkg = sun.io
➜  ~

下面編寫一個簡單的 Java 程序，輸出默認字符編碼，然后輸出中文漢字 ”你好“，看看 Java 18 和 Java 17 運行區別。

系統環境：Windows 11

import java.nio.charset.Charset;

public class Hello{
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Charset.defaultCharset());
        System.out.println("你好");
    }
}

從下面的運行結果中可以看到，使用 JDK 17 運行輸出的默認字符編碼是 GBK，輸出的中文 ”你好“ 已經亂碼了；亂碼是因為 VsCode 默認的文本編輯器編碼是 UTF-8，而中國地區的 Windows 11 默認字符編碼是 GBK，也是 JDK 17 默認獲取到的編碼，所以會在控制台輸出時亂碼；而使用 JDK 18 輸出的默認編碼就是 UTF-8，所以可以正常的輸出中文 ”你好“。

JEP 408：簡單的 Web服務器

在 Java 18 中，提供了一個新命令 jwebserver，運行這個命令可以啟動一個簡單的、最小化的靜態Web 服務器，它不支持 CGI 和 Servlet，所以最好的使用場景是用來測試、教育、演示等需求。

其實在如 Python、Ruby、PHP、Erlang 等許多平台都提供了開箱即用的 Web 服務器，可見一個簡單的Web 服務器是一個常見的需求，Java 一直沒有這方面的支持，現在可以了。

在 Java 18 中，使用 jwebserver 啟動一個 Web 服務器，默認發布的是當前目錄。

在當前目錄創建一個網頁文件 index.html

<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
</head>
<body>
<h1>標題</h1>
</body>
</html>

啟動 jwebserver.

➜  bin ./jwebserver
Binding to loopback by default. For all interfaces use "-b 0.0.0.0" or "-b ::".
Serving /Users/darcy/develop/jdk-18.jdk/Contents/Home/bin and subdirectories on 127.0.0.1 port 8000
URL http://127.0.0.1:8000/

瀏覽器訪問：

有請求時會在控制台輸出請求信息：

127.0.0.1 - - [26/3月/2022:16:53:30 +0800] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -
127.0.0.1 - - [26/3月/2022:16:55:13 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 -

通過 help 參數可以查看 jwebserver 支持的參數。

➜  bin ./jwebserver --help
Usage: jwebserver [-b bind address] [-p port] [-d directory]
                  [-o none|info|verbose] [-h to show options]
                  [-version to show version information]
Options:
-b, --bind-address    - 綁定地址. Default: 127.0.0.1 (loopback).
                        For all interfaces use "-b 0.0.0.0" or "-b ::".
-d, --directory       - 指定目錄. Default: current directory.
-o, --output          - Output format. none|info|verbose. Default: info.
-p, --port            - 綁定端口. Default: 8000.
-h, -?, --help        - Prints this help message and exits.
-version, --version   - Prints version information and exits.
To stop the server, press Ctrl + C.

JEP 413：Javadoc 中支持代碼片段

在 Java 18 之前，已經支持在 Javadoc 中引入代碼片段，這樣可以在某些場景下更好的展示描述信息，但是之前的支持功能有限，比如我想高亮代碼片段中的某一段代碼是無能為力的。現在 Java 18 優化了這個問題，增加了 @snippet 來引入更高級的代碼片段。

在 Java 18 之前，使用 <pre>{@code ...}</pre> 來引入代碼片段。

 /**
  * 時間工具類
  * Java 18 之前引入代碼片段：
  * <pre>{@code
  *     public static String timeStamp() {
  *        long time = System.currentTimeMillis();
  *         return String.valueOf(time / 1000);
  *     }
  * }</pre>
  *
  */

生成 Javadoc 之后，效果如下：

高亮代碼片段

從 Java 18 開始，可以使用 @snippet 來生成注釋，且可以高亮某個代碼片段。

/**
 * 在 Java 18 之后可以使用新的方式
 * 下面的代碼演示如何使用 {@code Optional.isPresent}:
 * {@snippet :
 * if (v.isPresent()) {
 *     System.out.println("v: " + v.get());
 * }
 * }
 *
 * 高亮顯示 println
 *
 * {@snippet :
 * class HelloWorld {
 *     public static void main(String... args) {
 *         System.out.println("Hello World!");      // @highlight substring="println"
 *     }
 * }
 * }
 *
 */

效果如下，更直觀，效果更好。

正則高亮代碼片段

甚至可以使用正則來高亮某一段中的某些關鍵詞：

/** 
  * 正則高亮：
  * {@snippet :
  *   public static void main(String... args) {
  *       for (var arg : args) {                 // @highlight region regex = "\barg\b"
  *           if (!arg.isBlank()) {
  *               System.out.println(arg);
  *           }
  *       }                                      // @end
  *   }
  *   }
  */

生成的 Javadoc 效果如下:

替換代碼片段

可以使用正則表達式來替換某一段代碼。

 /** 
   * 正則替換：
   * {@snippet :
   * class HelloWorld {
   *     public static void main(String... args) {
   *         System.out.println("Hello World!");  // @replace regex='".*"' replacement="..."
   *     }
   * }
   * }
   */

這段注釋會生成如下 Javadoc 效果。

class HelloWorld {
    public static void main(String... args) {
        System.out.println(...);
    }
}

附：Javadoc 生成方式

# 使用 javadoc 命令生成 Javadoc 文檔
➜  bin ./javadoc -public -sourcepath ./src -subpackages com -encoding utf-8 -charset utf-8 -d ./javadocout
# 使用 Java 18 的 jwebserver 把生成的 Javadoc 發布測試
➜  bin ./jwebserver -d /Users/darcy/develop/javadocout

訪問測試：

JEP 416：使用方法句柄重新實現反射核心功能

Java 18 改進了 java.lang.reflect.Method、Constructor 的實現邏輯，使之性能更好，速度更快。這項改動不會改動相關 API ，這意味着開發中不需要改動反射相關代碼，就可以體驗到性能更好反射。

OpenJDK 官方給出了新老實現的反射性能基准測試結果。

Java 18 之前：

Benchmark                                     Mode  Cnt   Score  Error  Units
ReflectionSpeedBenchmark.constructorConst     avgt   10  68.049 ± 0.872  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorPoly      avgt   10  94.132 ± 1.805  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorVar       avgt   10  64.543 ± 0.799  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldConst   avgt   10  35.361 ± 0.492  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldPoly    avgt   10  67.089 ± 3.288  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldVar     avgt   10  35.745 ± 0.554  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodConst  avgt   10  77.925 ± 2.026  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodPoly   avgt   10  96.094 ± 2.269  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodVar    avgt   10  80.002 ± 4.267  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldConst     avgt   10  33.442 ± 2.659  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldPoly      avgt   10  51.918 ± 1.522  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldVar       avgt   10  33.967 ± 0.451  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodConst    avgt   10  75.380 ± 1.660  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodPoly     avgt   10  93.553 ± 1.037  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodVar      avgt   10  76.728 ± 1.614  ns/op

Java 18 的新實現：

Benchmark                                     Mode  Cnt    Score   Error  Units
ReflectionSpeedBenchmark.constructorConst     avgt   10   32.392 ± 0.473  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorPoly      avgt   10  113.947 ± 1.205  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.constructorVar       avgt   10   76.885 ± 1.128  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldConst   avgt   10   18.569 ± 0.161  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldPoly    avgt   10   98.671 ± 2.015  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceFieldVar     avgt   10   54.193 ± 3.510  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodConst  avgt   10   33.421 ± 0.406  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodPoly   avgt   10  109.129 ± 1.959  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.instanceMethodVar    avgt   10   90.420 ± 2.187  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldConst     avgt   10   19.080 ± 0.179  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldPoly      avgt   10   92.130 ± 2.729  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticFieldVar       avgt   10   53.899 ± 1.051  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodConst    avgt   10   35.907 ± 0.456  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodPoly     avgt   10  102.895 ± 1.604  ns/op
ReflectionSpeedBenchmark.staticMethodVar      avgt   10   82.123 ± 0.629  ns/op

可以看到在某些場景下性能稍微好些。

JEP 417：Vector API（三次孵化）

在 Java 16 中引入一個新的 API 來進行向量計算，它可以在運行時可靠的編譯為支持的 CPU 架構，從而實現更優的計算能力。

在 Java 17 中改進了 Vector API 性能，增強了例如對字符的操作、字節向量與布爾數組之間的相互轉換等功能。

現在在 JDK 18 中將繼續優化其性能。

JEP 418：互聯網地址解析 SPI

對於互聯網地址解析 SPI，為主機地址和域名地址解析定義一個 SPI，以便java.net.InetAddress可以使用平台內置解析器以外的解析器。

InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.wdbyte.com");
System.out.println(inetAddress.getHostAddress());
// 輸出
// 106.14.229.49

JEP 419：Foreign Function & Memory API (第二次孵化）

新的 API 允許 Java 開發者與 JVM 之外的代碼和數據進行交互，通過調用外部函數，可以在不使用 JNI 的情況下調用本地庫。

這是一個孵化功能；需要添加--add-modules jdk.incubator.foreign來編譯和運行 Java 代碼，Java 18 改進了相關 API ，使之更加簡單易用。

歷史

Java 14 JEP 370 (opens new window)引入了外部內存訪問 API（孵化器）。
Java 15 JEP 383 (opens new window)引入了外部內存訪問 API（第二孵化器）。
Java 16 JEP 389 (opens new window)引入了外部鏈接器 API（孵化器）。
Java 16 JEP 393 (opens new window)引入了外部內存訪問 API（第三孵化器）。
Java 17 JEP 412 (opens new window)引入了外部函數和內存 API（孵化器）。

JEP 420：switch 表達式（二次孵化）

從 Java 17 開始，對於 Switch 的改進就已經在進行了，Java 17 的 JEP 406 已經對 Switch 表達式進行了增強，使之可以減少代碼量。

下面是幾個例子：

// JDK 17 以前
static String formatter(Object o) {
    String formatted = "unknown";
    if (o instanceof Integer i) {
        formatted = String.format("int %d", i);
    } else if (o instanceof Long l) {
        formatted = String.format("long %d", l);
    } else if (o instanceof Double d) {
        formatted = String.format("double %f", d);
    } else if (o instanceof String s) {
        formatted = String.format("String %s", s);
    }
    return formatted;
}

而在 Java 17 之后，可以通過下面的寫法進行改進：

// JDK 17 之后
static String formatterPatternSwitch(Object o) {
    return switch (o) {
        case Integer i -> String.format("int %d", i);
        case Long l    -> String.format("long %d", l);
        case Double d  -> String.format("double %f", d);
        case String s  -> String.format("String %s", s);
        default        -> o.toString();
    };
}

switch 可以和 null 進行結合判斷：

static void testFooBar(String s) {
    switch (s) {
        case null         -> System.out.println("Oops");
        case "Foo", "Bar" -> System.out.println("Great");
        default           -> System.out.println("Ok");
    }
}

case 時可以加入復雜表達式：

static void testTriangle(Shape s) {
    switch (s) {
        case Triangle t && (t.calculateArea() > 100) ->
            System.out.println("Large triangle");
        default ->
            System.out.println("A shape, possibly a small triangle");
    }
}

case 時可以進行類型判斷：

sealed interface S permits A, B, C {}
final class A implements S {}
final class B implements S {}
record C(int i) implements S {}  // Implicitly final

static int testSealedExhaustive(S s) {
    return switch (s) {
        case A a -> 1;
        case B b -> 2;
        case C c -> 3;
    };
}

擴展：JEP 406：Switch 的類型匹配（預覽）

JEP 421：棄用刪除相關

在未來將刪除 Finalization，目前 Finalization 仍默認保持啟用狀態，但是已經可以手動禁用；在未來的版本中，將會默認禁用；在以后的版本中，它將被刪除。需要進行資源管理可以嘗試 try-with-resources 或者 java.lang.ref.Cleaner。

參考

JDK 18 Features（https://openjdk.java.net/projects/jdk/18/）

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