JDK17新特性学习入门：简洁教程带你轻松上手

本文介绍了JDK17的多个新特性和改进，包括强制使用模块路径、移除JavaFX模块、引入Switch表达式和密封类等。从性能优化到安全性增强，JDK17提供了全面的支持，确保Java应用程序能够稳定运行。通过详细示例，文章展示了如何应用这些新特性，并探讨了它们对未来Java开发的影响。本文旨在帮助开发者快速掌握JDK17新特性学习入门。

JDK17概览

JDK17简介

JDK 17是Java开发工具包（Java Development Kit，简称JDK）的第17版，于2021年9月14日发布。JDK 17是长期支持版本（LTS，Long Term Support），意味着它将在未来多年内得到官方支持。这使得它成为企业级和生产环境中的理想选择，因为长期支持特性确保了稳定性和安全性。

JDK 17带来了许多新特性和改进，旨在提升开发效率和代码质量。从兼容性到性能优化，JDK 17提供了全面的支持，确保Java应用程序能够稳定运行在不同的操作系统和硬件上。

JDK17的下载与安装

下载JDK 17可以从Oracle官方网站或OpenJDK的官方网站获取。下载时需注意选择正确的版本，通常有Windows、Linux和macOS等不同版本。以下为下载步骤及安装过程的详细说明：

1. 访问官方网站：首先访问Oracle官方网站或OpenJDK官方网站。
2. 选择版本：选择“Java SE”下载页面，找到JDK 17，点击“Download”按钮。
3. 下载文件：下载适合您操作系统的安装包。例如，对于Windows，下载名为jdk-17_windows-x64_bin.exe的文件。
4. 安装JDK：
   • 解压文件：对于Linux或macOS，下载后直接解压到指定位置。
   • Windows双击下载的安装文件，按照提示进行安装，选择安装路径。
5. 配置环境变量：
   • Windows：在“系统属性”中找到“环境变量”设置，添加JAVA_HOME指向JDK安装路径，并在Path变量中添加%JAVA_HOME%\bin。
   • Linux/macOS：编辑~/.bashrc或~/.zshrc文件，添加以下行：

     export JAVA_HOME=/path/to/jdk-17
     export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

示例代码：

安装完毕并配置环境变量后，可以使用以下命令验证JDK安装是否成功：

java -version

示例输出：

java version "17" 2021-10-19
Java(TM) SE Runtime Environment (build 17+35-3343)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 17+35-3343, mixed mode, sharing)

JDK17的更新与改进

JDK 17包含了一些重要的更新和改进，例如新的语言特性和性能优化。以下是其中一些关键的更新与改进：

1. 新的语言特性：引入了Pattern语法、Switch表达式、密封类（sealed classes）等。
2. 改进的错误报告：引入了新的错误报告机制，使开发者更容易理解和修复程序中的错误。
3. 性能优化：例如，新的垃圾回收器（ZGC和Shenandoah）改进了大内存堆的管理。
4. 安全性增强：包括对TLS和SSL协议的支持改进，增强了应用程序的安全性。
5. JVM改进：引入了新的垃圾回收器（G1倒序垃圾回收）和其他JVM性能改进。

示例代码：

在使用新的Switch表达式时，代码更加简洁和易读：

public class ExampleSwitch {
    public static void main(String[] args) {
        int number = 2;
        String result = switch (number) {
            case 0 -> "Zero";
            case 1 -> "One";
            case 2 -> "Two";
            default -> "Other";
        };
        System.out.println(result);  // 输出"Two"
    }
}

JDK17新特性的介绍

强制使用模块路径

在JDK 17中，引入了强制使用模块路径的要求。这意味着在启动Java应用时，必须指定模块路径。模块路径定义了应用程序使用的模块的位置。

使用模块路径的主要好处是提高了代码的独立性和安全性。通过将应用程序划分为独立的模块，可以更好地管理和依赖关系，避免了依赖冲突和版本问题。

以下是一个简单的示例，展示如何使用模块路径启动Java应用：

java --module-path /path/to/modules --add-modules com.example.app --module com.example.app/com.example.app.Main

在这个示例中，--module-path参数定义了模块路径，--add-modules参数指定了要加载的模块，而--module参数指定了入口点模块。

1. 定义模块清单文件：

   module com.example.moduleA {
      requires java.base;
      exports com.example.moduleA;
   }

2. 模块实现：

   package com.example.moduleA;
   
   public class Main {
      public static void main(String[] args) {
          System.out.println("Hello from Module A!");
      }
   }

移除JavaFX模块

在JDK 17中移除了JavaFX模块，这是因为Oracle将JavaFX的开发分发给独立的社区。尽管如此，JavaFX仍然是一个强大的图形用户界面（GUI）库，开发者可以继续使用它，但需要从单独的源下载并手动集成。

强制要求Switch表达式

JDK 17引入了Switch表达式（switch expressions），这是一种更简洁和强大的Switch语法。新的Switch表达式可以返回一个值，使代码更加紧凑和易于理解。

public String getDayOfWeek(int day) {
    return switch (day) {
        case 1 -> "Monday";
        case 2 -> "Tuesday";
        case 3 -> "Wednesday";
        case 4 -> "Thursday";
        case 5 -> "Friday";
        case 6 -> "Saturday";
        case 7 -> "Sunday";
        default -> "Invalid day";
    };
}

在这个示例中，Switch表达式返回了一个字符串，表示一周中的某一天。case和default关键字后面的表达式是返回值。

强制要求密封类

密封类（sealed classes）是JDK 17中引入的一种新特性，它允许限制类的继承关系。通过密封类，开发者可以控制允许哪些类继承给定的类。

public sealed interface Vehicle permits Car, Bike {
    double area();
}

public final class Car implements Vehicle {
    private final double radius;

    public Car(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    public double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

public final class Square implements Vehicle {
    private final double side;

    public Square(double side) {
        this.side = side;
    }

    public double area() {
        return side * side;
    }
}

在这个示例中，Vehicle接口是一个密封接口，它允许Car和Square类实现它。其他类不能实现Vehicle接口，这有助于确保代码的健壮性和模块化。

强制要求G1的倒序垃圾回收

JDK 17还引入了G1垃圾回收（G1GC）的倒序垃圾回收（reverse-order garbage collection），这在处理大内存堆时特别有用。倒序垃圾回收可以更有效地管理内存，减少垃圾回收过程中暂停的时间。

java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45 -jar myapp.jar

在这个示例中，-XX:+UseG1GC参数启用了G1GC，-XX:MaxGCPauseMillis=200参数设置垃圾回收的最大暂停时间为200毫秒，-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45参数设置当堆占用率达到45%时触发垃圾回收。

实践案例：强制使用模块路径

模块化编程的概念

模块化编程是一种软件设计模式，它将应用程序分解为小的、独立的模块。每个模块实现特定的功能，并与其他模块通过定义良好的接口进行通信。

通过模块化编程，可以提高代码的可维护性、可重用性和可扩展性。模块化的代码更易于测试和调试，也更容易与其他系统集成。

如何构建模块化项目

构建模块化项目需要遵循几个步骤，确保项目结构清晰且易于管理。以下是构建模块化项目的步骤：

1. 定义模块清单文件：每个模块需要一个清单文件（module-info.java），声明模块的名称、需要的依赖、导出的包等信息。
2. 编写模块代码：将每个模块实现为独立的Java文件或包。
3. 编译模块：使用javac命令编译每个模块。
4. 打包模块：使用jar命令将模块打包成可执行的JAR文件。
5. 指定模块路径：在启动Java应用时，使用--module-path参数指定模块路径，--add-modules参数指明要加载的模块。

模块化项目的好处与注意事项

好处：

1. 更好的依赖管理：避免依赖冲突和版本问题。
2. 增强的安全性：模块化使代码更难以被恶意篡改。
3. 易于测试和调试：每个模块独立，便于单元测试和调试。
4. 可重用性和可维护性：独立模块更容易重用和维护。

注意事项：

1. 复杂的构建过程：模块化项目的构建过程可能比传统项目更复杂。
2. 学习曲线：模块化编程需要一定的学习和适应时间。
3. 性能考量：模块化可能会影响应用程序的启动时间。

实践案例：密封类的应用

密封类的定义与用途

密封类（sealed classes）是一种限制继承关系的类，它允许在类中定义一组特定的子类。密封类在JDK 17中引入，可以更好地控制代码的结构和继承关系。

密封类通常用于实现特定的模式，例如状态机、有限状态自动机，或者在某些情况下定义一组特定的类型。

密封类的实现步骤

实现密封类需要两个主要步骤：

1. 定义密封类：使用sealed关键字声明密封类。

2. 定义允许的子类：使用permits关键字指定允许继承该密封类的具体子类。

3. 密封类的实现示例：

   public sealed interface Vehicle permits Car, Bike {
      void start();
   }
   
   public final class Car implements Vehicle {
      @Override
      public void start() {
          System.out.println("Car started");
      }
   }
   
   public final class Bike implements Vehicle {
      @Override
      public void start() {
          System.out.println("Bike started");
      }
   }

密封类的优势与局限性

优势：

1. 代码结构清晰：密封类使代码结构更加清晰，易于理解和维护。
2. 防止意外继承：密封类可以防止意外的继承，确保代码的稳定性。
3. 增强的安全性：密封类可以防止非预期的子类出现，提高了代码的安全性。

局限性：

1. 灵活性降低：密封类限制了代码的灵活性，不支持动态继承。
2. 学习成本：需要学习和适应新的语法和概念。
3. 维护成本：如果改变密封类的子类列表，可能需要修改多个相关代码。

JDK17性能优化

G1倒序垃圾回收的原理

G1垃圾回收（G1GC）是一种并行和并发的垃圾回收器，特别适合处理大内存堆的情况。G1GC通过将堆内存分为多个区域（region），并根据每个区域的存活对象数量来决定何时进行垃圾回收，提高了垃圾回收的效率和吞吐量。

倒序垃圾回收指的是G1GC在回收时，从内存堆的尾部开始回收。这种策略可以更有效地管理内存，减少垃圾回收过程中的暂停时间，提高系统性能。

如何配置G1垃圾回收器

配置G1垃圾回收器需要在启动Java应用时，使用-XX:+UseG1GC参数启用G1GC。还可以通过多种其他参数来更好地控制G1GC的行为。

示例代码：

java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45 -jar myapp.jar

在这个示例中，-XX:MaxGCPauseMillis=200参数设置垃圾回收的最大暂停时间为200毫秒，-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45参数设置当堆占用率达到45%时触发垃圾回收。

G1倒序垃圾回收的好处与应用场景

好处：

1. 减少垃圾回收暂停时间：通过倒序垃圾回收，可以减少垃圾回收过程中的暂停时间。
2. 提高系统性能：G1GC适用于处理大内存堆，提高了系统的整体性能。
3. 动态内存管理：G1GC可以根据堆内存的使用情况动态调整垃圾回收策略。

应用场景：

1. 大数据处理系统：处理大量数据的系统可以利用G1GC的高效内存管理。
2. 实时系统：需要低延迟的实时系统可以从G1GC的快速垃圾回收中受益。
3. 大型企业应用：企业级应用通常需要处理大量内存，G1GC可以提供更好的性能保障。

总结与展望

JDK17新特性的总结

JDK 17引入了多项新特性和改进，包括强制使用模块路径、移除JavaFX模块、引入Switch表达式、密封类和改进的垃圾回收器。这些特性使Java开发更加现代化和高效，同时提高了代码的可维护性和安全性。

JDK17对未来开发的影响

JDK 17的新特性和改进将对未来Java开发产生深远影响。模块化编程和密封类等特性使代码结构更加清晰和易于维护，而性能优化的垃圾回收器则提高了应用程序的执行效率。

未来版本的Java将会继续引入新的特性和改进，开发者需要不断学习和适应这些新特性，以保持开发效率和代码质量。

掌握JDK17新特性的建议

为了更好地掌握JDK 17的新特性，建议开发者采取以下措施：

1. 阅读官方文档：阅读Oracle官方网站或OpenJDK官方网站上的JDK 17文档，了解新特性的使用方法。
2. 编写示例代码：通过编写示例代码，深入理解新特性的实际应用。
3. 参加培训课程：参加在线课程或培训，如慕课网提供的Java课程，系统学习新特性。
4. 持续实践：将新特性应用到实际项目中，积累实践经验，提高开发技能。

通过不断学习和实践，开发者可以更好地利用JDK 17的新特性，提升开发效率和代码质量。