java15新功能

Java 15 于 2020 年 9 月发布，带来了许多新特性和改进。本文将详细介绍其中一些主要的新特性，包括 Text Blocks(文本块)、Sealed Classes(密封类)、Pattern Matching for instanceof(instanceof 模式匹配)、Hidden Classes(隐藏类) 等；我们来具体看一下。

Text Blocks（文本块）

简介

文本块（Text Blocks）是用于表示多行字符串的文字，这在 Java 中简化了处理包含多行文本的字符串的操作。传统上，处理多行字符串需要使用转义字符 \n 和 \ 来管理换行和引号，既繁琐又不易读。

语法

文本块使用三个引号 """ 来定义，可以包含多行文字，并且保留了源代码中的格式和缩进。这使得编写和维护多行字符串变得非常简单。

示例

String textBlock = """
                   This is a text block.
                   It spans multiple lines.
                   """;
System.out.println(textBlock);

在这段代码中，使用三个双引号 """ 开始和结束文本块，在文本块中不需要使用 \n 来表示换行，字符串会保持原样，包括换行和缩进，System.out.println(textBlock); 会输出多行字符串，与定义时的格式相同。

Sealed Classes（密封类）

简介

密封类（Sealed Classes）允许类的设计者控制哪些其他类可以继承该类，从而提供更严格的层次结构控制。它们是对传统类继承模型的一种限制性扩展。

语法

使用 sealed 关键字声明密封类，并使用 permits 关键字列出允许继承的类。

示例

public abstract sealed class Shape
    permits Circle, Rectangle, Square {
}

public final class Circle extends Shape {
    // Implementation details
}

public final class Rectangle extends Shape {
    // Implementation details
}

public final class Square extends Shape {
    // Implementation details
}

实例中我们使用 sealed 关键字声明一个密封类 Shape，使用 permits 关键字明确列出允许继承 Shape 类的子类：Circle、Rectangle 和 Square。在子类中，必须使用 final，sealed 或 non-sealed 关键字来声明，以确保层次结构的封闭性。

优势

• 安全性：限制了子类的数量，增强了继承层次的可控性。
• 可维护性：易于理解和管理类层次结构，减少了错误的可能性。

Pattern Matching for instanceof（instanceof 模式匹配）

简介

模式匹配（Pattern Matching）简化了类型检查和转换的代码。它将类型检查和类型转换合并为一个步骤，使代码更加简洁和易读。

语法

使用 instanceof 关键字进行类型检查时，可以同时定义一个变量来接受转换后的类型。

示例

Object obj = "Hello, World!";
if (obj instanceof String s) {
    System.out.println(s.toLowerCase());
}

这个示例中，我们通过if (obj instanceof String s) 检查 obj 是否为 String 类型，如果 obj 是 String 类型，则将其赋值给新变量 s，s 可以在条件语句内直接使用，无需显式类型转换。

优势

• 简洁性：减少了显式类型转换的代码，提高了代码的可读性。
• 安全性：消除了类型转换中的潜在错误，保证了类型的正确性。

Hidden Classes（隐藏类）

简介

隐藏类（Hidden Classes）是动态生成的类，主要用于框架和库。这些类在应用程序代码中不可见，主要用于增强框架的灵活性和动态能力。

使用

隐藏类通过 MethodHandles.Lookup API 动态生成和加载。

示例

import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodType;
import java.util.Base64;

public class HiddenClassExample {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        // Base64 编码后的类字节码（此处为了示例，使用简单的字符串）
        String classBytesBase64 = "yv66vgAAADQAHAoABgAPCQAECQAGCQAIAAkLAAwADQoABwAOCQAPAAsKAAEAEQoABQAWBwAYBwAaAQAGPGluaXQ+AQADKClWAAIADQAPAAIAEAAHABIAEwEABjxjbGluaXQ+AQAMU2lnbmF0dXJlLmphdmEBAAhteU1ldGhvZAEAFShMamF2YS9sYW5nL1N0cmluZzspTgEABXRoaXMBAApMY29tcGFuaW9uAQAIRGlzcGxheQEAAUwAgK45ADUAEgAbAAcAGwAeAB8ACABwGgAHAIwAACEAIwAeACQAJgApAA==";

        // 解码字节码
        byte[] classBytes = Base64.getDecoder().decode(classBytesBase64);

        // 获取一个 Lookup 对象
        MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();

        // 动态定义隐藏类
        Class<?> hiddenClass = lookup.defineHiddenClass(classBytes, true).lookupClass();

        // 实例化隐藏类
        Object hiddenClassInstance = hiddenClass.getDeclaredConstructor().newInstance();

        // 获取隐藏类的方法句柄
        MethodHandles.Lookup hiddenLookup = MethodHandles.privateLookupIn(hiddenClass, lookup);
        MethodType methodType = MethodType.methodType(String.class);
        var methodHandle = hiddenLookup.findVirtual(hiddenClass, "myMethod", methodType);

        // 调用隐藏类的方法
        String result = (String) methodHandle.invoke(hiddenClassInstance);
        System.out.println(result);
    }
}

通过这个示例我们可以看到如何使用 Java 15 的 Hidden Classes 功能动态生成和加载类。

优势

• 灵活性：允许框架和库在运行时生成和加载类，增强了动态能力。
• 隔离性：隐藏类在应用程序代码中不可见，减少了类冲突和命名空间污染的风险。

结论

本文列举了Java 15 引入的部分新特性，这些新特性增强了语言的表达能力和灵活性。Text Blocks 简化了多行字符串的处理，Sealed Classes 提供了更严格的继承控制，Pattern Matching for instanceof 优化了类型检查和转换，Hidden Classes 为框架和库提供了更大的动态能力。这些特性使得 Java 15 在代码编写、类型安全和动态能力方面得到了显著提升。