1. 概述
Java 16于2021年3月16日发布，是基于Java 15构建的最新短期增量版本。此版本带有一些有趣的功能，例如记录和密封类。
在本文中，我们将探索其中的一些新功能。
2. 从代理实例调用默认方法(JDK-8159746)
作为对接口中默认方法的增强，随着Java 16的发布，java.lang.reflect.InvocationHandler支持使用反射通过动态代理调用接口的默认方法。
为了说明这一点，让我们看一个简单的默认方法示例：
interface HelloWorld {
default String hello() {
return "world";
}
}
通过此增强功能，我们可以使用反射在该接口的代理上调用默认方法：
@Test
void givenAnInterfaceWithDefaulMethod_whenCreatingProxyInstance_thenCanInvokeDefaultMethod() throws Exception {
Object proxy = Proxy.newProxyInstance(getSystemClassLoader(), new Class<?>[]{HelloWorld.class},
(prox, method, args) -> {
if (method.isDefault()) {
return InvocationHandler.invokeDefault(prox, method, args);
}
return method.invoke(prox, args);
}
);
Method method = proxy.getClass().getMethod("hello");
assertThat(method.invoke(proxy)).isEqualTo("world");
}
3. 日期段支持(JDK-8247781)
DateTimeFormatter新增的元素是一天中的时段符号“B”，它提供了am/pm格式的替代方法：
LocalTime date = LocalTime.parse("15:25:08.690791");
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("h B");
assertThat(date.format(formatter)).isEqualTo("3 in the afternoon");
我们得到的输出不是“3pm”，而是“3 in the afternoon”。我们还可以使用“B”、“ BBBB ”或“BBBBB” DateTimeFormatter模式分别用于短、全和窄风格。
4. 添加Stream.toList方法(JDK-8180352)
目的是减少一些常用流收集器的样板代码，例如Collectors.toList和Collectors.toSet：
List<String> integersAsString = Arrays.asList("1", "2", "3");
List<Integer> ints = integersAsString.stream().map(Integer::parseInt).collect(Collectors.toList());
List<Integer> intsEquivalent = integersAsString.stream().map(Integer::parseInt).toList();
在上面的代码中，我们通过新旧两种方法将String集合收集成另一个集合元素。
5. Vector API孵化器(JEP-338)
Vector API正处于Java 16的初始孵化阶段。此API的想法是提供一种矢量计算方法，最终能够比传统的标量计算方法更优化地执行(在支持的CPU架构上)。
让我们看看传统上如何将两个数组相乘：
int[] a = {1, 2, 3, 4};
int[] b = {5, 6, 7, 8};
var c = new int[a.length];
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
c[i] = a[i] * b[i];
}
对于长度为4的数组，此标量计算示例将在循环内执行4次。现在，让我们来看看等效的基于向量的计算：
int[] a = {1, 2, 3, 4};
int[] b = {5, 6, 7, 8};
var vectorA = IntVector.fromArray(IntVector.SPECIES_128, a, 0);
var vectorB = IntVector.fromArray(IntVector.SPECIES_128, b, 0);
var vectorC = vectorA.mul(vectorB);
vectorC.intoArray(c, 0);
在基于向量的代码中，我们做的第一件事是使用IntVector类的静态工厂方法fromArray从我们的输入数组创建两个IntVector，第一个参数是向量的大小，后面是数组和偏移量(这里设置为0)。这里最重要的是我们达到128位的向量大小，在Java中，每个int占用4个字节。
由于我们有一个包含4个整数的输入数组，因此需要128位来存储。我们的单个Vector可以存储整个数组。
在某些架构上，编译器将能够优化字节码，将计算从4个周期减少到只有1个周期。这些优化有利于机器学习和密码学等领域。
我们应该注意到，处于孵化阶段意味着此Vector API可能会随着新版本的发布而发生变化。
6. Record(JEP-395)
Records是在Java 14中引入的，Java 16带来了一些增量变化。
记录与枚举的相似之处在于它们是一种受限制的类形式，定义记录是定义不可变数据保存对象的一种简洁方式。
6.1 不使用记录的例子
首先，让我们定义一个Book类：
public final class Book {
private final String title;
private final String author;
private final String isbn;
public Book(String title, String author, String isbn) {
this.title = title;
this.author = author;
this.isbn = isbn;
}
public String getTitle() {
return title;
}
public String getAuthor() {
return author;
}
public String getIsbn() {
return isbn;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
// ...
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(title, author, isbn);
}
}
在Java中创建简单的数据保存类需要大量样板代码，这可能很麻烦，并且可能会导致在开发人员没有提供所有必要方法(例如equals和hashCode)时出现错误。
同样，有时开发人员会跳过创建适当的不可变类的必要步骤。有时我们最终会重用一个通用类，而不是为每个不同的用例定义一个专门的类。
大多数现代IDE都提供了自动生成代码(例如setter、getter、构造函数等)的功能，这有助于缓解这些问题并减少开发人员编写代码的开销。但是，Records提供了一种内置机制来减少样板代码并可以达到相同的效果。
6.2 使用记录的例子
下面是使用记录重写的Book对象
public record Book(String title, String author, String isbn) {
}
通过使用record关键字，我们可以将Book类的代码减少到只有两行。这使得它更容易，更不容易出错。
6.3 Java 16中对记录的新增功能
随着Java 16的发布，我们现在可以将记录定义为内部类的类成员。这是由于放宽了JEP-384下Java 15增量版本中缺少的限制：
class OuterClass {
class InnerClass {
Book book = new Book("Title", "author", "isbn");
}
}
7. instanceof的模式匹配(JEP-394)
从Java 16开始，已经添加了instanceof关键字的模式匹配。
以前我们可能都写过这样的代码：
Object obj = "TEST";
if (obj instanceof String) {
String t = (String) obj;
// do some logic...
}
这段代码必须首先检查obj的实例，然后将对象强制转换为String并将其分配给新变量t，而不是纯粹关注应用程序所需的逻辑。
随着模式匹配的引入，我们可以像下面这样重写这段代码：
Object obj = "TEST";
if (obj instanceof String t) {
// do some logic
}
现在，我们可以声明一个变量(在本例中为t)作为instanceof检查的一部分。
8. 密封类(JEP-397)
密封类首先在Java 15中引入，它提供了一种机制来确定允许哪些子类扩展或实现父类或接口。
8.1 例子
让我们通过定义一个接口和两个实现类来说明这一点：
public sealed interface JungleAnimal permits Monkey, Snake {
}
public final class Monkey implements JungleAnimal {
}
public non-sealed class Snake implements JungleAnimal {
}
sealed关键字与permits关键字结合使用，来准确确定允许哪些类实现JungleAnimal接口。在我们的例子中为Monkey和Snake。
密封类的所有继承类都必须标记为以下之一：
- sealed：意味着他们必须使用permits关键字定义允许从它继承的类
- final：阻止任何进一步的继承子类
- non-sealed：允许任何类能够从它继承
密封类的一个显著好处是，它们允许进行详尽的模式匹配检查，而无需捕获所有未涵盖的情况。例如，使用我们定义的类，我们可以有逻辑来覆盖JungleAnimal的所有可能子类：
JungleAnimal j = // some JungleAnimal instance
if (j instanceof Monkey m) {
// do logic
} else if (j instanceof Snake s) {
// do logic
}
我们不需要else块，因为密封类只允许Monkey和Snake这两种可能的子类型。
8.2 Java 16中密封类的新增功能
Java 16中对密封类进行了一些补充，以下是Java 16对密封类引入的更改：
- Java语言将sealed、non-sealed和permits识别为上下文关键字(类似于abstract和extends)
- 限制创建作为密封类子类的局部类的能力(类似于不能创建密封类的匿名类)。
- 转换密封类和从密封类派生的类时进行更严格的检查
9. 其他变化
延续Java 15版本中的JEP-383，外部链接器API提供了一种灵活的方式来访问主机上的本机代码。最初是为了实现C语言的互操作性，未来可能会适配C++或Fortran等其他语言。此功能的目标是最终取代Java Native Interface。
另一个重要的变化是JDK内部结构现在默认是强封装的，自Java 9以来，这些都是可访问的。但是，现在需要向JVM提供参数–illegal-access=permit。这将影响所有当前直接使用JDK内部结构并忽略警告消息的库和应用程序(尤其是在测试时)。
10. 总结
在本文中，我们介绍了作为增量Java 16发行版的一部分引入的一些功能和更改，Java 16中的完整更改列表在JDK发行说明中可以找到。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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