Java 21 是一个长期支持 (LTS) 版本，于 2023 年 9 月发布。作为一个 LTS 版本，Java 21 引入了许多新特性和改动，本文为大家介绍Scoped Values特性。这一特性为跨线程数据共享提供了一种更安全、更简洁的方式，解决了传统线程间通信中的许多复杂问题。
什么是 Scoped Values?
Scoped Values 是一种新的机制，用于在特定范围内共享数据。这些数据仅在定义的作用范围内可见，从而避免了传统静态变量在多个线程之间共享时可能出现的数据竞争和一致性问题。
Scoped Values 允许你在某个代码块中设置和获取值，确保这些值只在该代码块内可见和使用。这种方式不仅简化了跨线程的数据传递，还提高了代码的可读性和安全性。
Scoped Values 的优势
线程隔离
Scoped Values 通过限制数据的作用范围，确保数据仅在特定的线程中可见，从而避免了静态变量在多个线程之间共享时可能出现的数据竞争问题。
数据安全
Scoped Values 确保数据仅在定义的作用范围内可见和修改，避免了数据被意外访问或修改的问题。
简化代码管理
通过在定义的作用范围内共享数据，Scoped Values 简化了代码的管理和维护，避免了使用静态变量或方法参数传递数据的复杂性。
避免全局状态
静态变量会引入全局状态，这在大型应用程序中可能导致难以跟踪和调试的问题。Scoped Values 避免了全局状态，使代码更加模块化和易于测试。
使用 Scoped Values 的示例
示例1：基本使用
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValuesExample {
// 创建一个新的 Scoped Value 实例
private static final ScopedValue<String> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 定义 Scoped Value 的作用范围，并执行相应的代码块
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, "Hello, Scoped Values!").run(() -> {
// 获取 Scoped Value 的值并打印
System.out.println(SCOPED_VALUE.get()); // 输出: Hello, Scoped Values!
});
}
}
- ScopedValue.newInstance()：创建一个新的 Scoped Value 实例。
- ScopedValue.where：定义 Scoped Value 的作用范围，并执行相应的代码块。
- ScopedValue.get：获取 Scoped Value 的值。
示例 2：线程隔离
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValuesExample {
private static final ScopedValue<String> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, "Thread 1 Value").run(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + SCOPED_VALUE.get());
});
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, "Thread 2 Value").run(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + SCOPED_VALUE.get());
});
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
}
}
每个线程都有自己独立的 Scoped Value，不会相互影响。这确保了数据的隔离和安全。
示例 3：数据安全和作用范围
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValuesExample {
private static final ScopedValue<Integer> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, 42).run(() -> {
// 只能在此范围内访问 SCOPED_VALUE
System.out.println("Scoped Value: " + SCOPED_VALUE.get());
});
// 超出范围后不能访问 SCOPED_VALUE
// System.out.println(SCOPED_VALUE.get()); // 这行代码会抛出异常
}
}
通过限定数据的作用范围，确保其值不能在该范围外访问，从而提高数据的安全性。
示例 4：简化代码管理
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValuesExample {
private static final ScopedValue<Integer> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
// 在作用范围内设置 Scoped Value
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, 100).run(() -> {
processValue();
});
}
private static void processValue() {
// 在作用范围内获取并处理 Scoped Value
int value = SCOPED_VALUE.get();
System.out.println("Processed Value: " + value);
}
}
通过 Scoped Values 将数据传递到不同的方法中，而无需使用静态变量或方法参数，从而简化了代码的逻辑和管理。
示例 5：避免全局状态
import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;
public class ScopedValuesExample {
private static final ScopedValue<String> SCOPED_VALUE = ScopedValue.newInstance();
public static void main(String[] args) {
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, "Initial Value").run(() -> {
modifyValue();
});
}
private static void modifyValue() {
System.out.println("Before modification: " + SCOPED_VALUE.get());
ScopedValue.where(SCOPED_VALUE, "Modified Value").run(() -> {
System.out.println("Inside modification: " + SCOPED_VALUE.get());
});
System.out.println("After modification: " + SCOPED_VALUE.get());
}
}
- 运行结果
Before modification: Initial Value
Inside modification: Modified Value
After modification: Initial Value
通过在不同的范围内修改和访问 Scoped Value，避免了全局状态的问题，使代码更加模块化和易于测试。
总结
Scoped Values 是 Java 21 引入的一项重要新特性，为跨线程数据共享提供了一种更安全、更简洁的方式。通过限定数据的作用范围，Scoped Values 避免了静态变量在多个线程之间共享时可能出现的数据竞争和一致性问题，同时简化了代码管理和维护。
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