Java 8 到 Java 25 主要特性

在笔者编写这篇文章的时候，Java 25 LTS 版本已发布，目前的LTS版本分别是：Java 8、Java 11、Java 17、Java 21、Java 25。

Java 8 (LTS)

发布日期：2014年3月18日

• Lambda 表达式： (params) -> expression， 支持函数式编程，使代码更简洁。

  // Lambda表达式示例
  List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
  names.forEach(name -> System.out.println(name));

• Stream API： 对集合进行复杂的流水线操作（filter, map, reduce等），支持并行处理。

  // Stream API示例
  List<String> filteredNames = names.stream()
      .filter(name -> name.startsWith("A"))
      .map(String::toUpperCase)
      .collect(Collectors.toList());

• 方法引用： Class::method， 进一步简化Lambda表达式。
• 默认方法： 允许在接口中提供默认实现，便于接口演进。
• 新的日期时间 API： 引入 java.time 包（LocalDate, LocalTime, Instant等），解决了旧 Date/Calendar 类的诸多问题。

  // 新日期时间API示例
  LocalDate today = LocalDate.now();
  LocalDate specificDate = LocalDate.of(2023, Month.SEPTEMBER, 19);
  Period period = Period.between(today, specificDate);

• Optional： 容器类，用于更优雅地处理可能为 null 的值。

  // Optional示例
  Optional<String> optionalName = Optional.ofNullable(getName());
  String result = optionalName.orElse("Default Name");

Java 9

发布日期：2017年9月21日

• 模块系统 (JPMS)： 引入 module-info.java，允许开发者定义模块及其依赖和导出包，实现强封装和更清晰的结构。

  // module-info.java示例
  module com.example.myapp {
      requires java.sql;
      exports com.example.myapp.api;
  }

• JShell： Java REPL（交互式编程环境），便于快速测试代码片段。
• 集合工厂方法： List.of(), Set.of(), Map.of() 等，快速创建不可变集合。

  // 集合工厂方法示例
  List<String> immutableList = List.of("a", "b", "c");
  Set<String> immutableSet = Set.of("a", "b", "c");
  Map<String, Integer> immutableMap = Map.of("a", 1, "b", 2);

• 接口私有方法： 允许在接口中定义私有方法，用于提取公共代码。

Java 10

发布日期：2018年3月20日

• 局部变量类型推断： 使用 var 关键字声明局部变量，编译器根据初始值推断类型。var list = new ArrayList<String>();

  // var示例
  var list = new ArrayList<String>(); // 推断为ArrayList<String>
  var stream = list.stream();         // 推断为Stream<String>

Java 11 (LTS) - 下一个企业级基准

发布日期：2018年9月25日

• HTTP Client (标准)： 在 Java 9 引入孵化器后，正式成为标准API，支持同步和异步编程模式。

  // HTTP Client示例
  HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
  HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
      .uri(URI.create("https://api.example.com/users"))
      .build();
  HttpResponse<String> response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

• 启动单文件源码程序： 直接运行 .java 单文件源程序，无需先编译 javac。
• String 增强： lines(), isBlank(), strip() 等新方法。

  // String新方法示例
  String multiLine = "Hello\nWorld\nJava";
  multiLine.lines().forEach(System.out::println);
  
  String text = "   Java 11   ";
  System.out.println(text.strip());      // "Java 11"
  System.out.println(text.isBlank());    // false

• 移除模块： 移除了 Java EE 和 CORBA 模块（需要时需单独引入依赖）。

Java 12

发布日期：2019年3月19日

• Switch 表达式 (预览)： 允许 switch 直接返回值，并使用 -> 语法避免 break。

  // Switch表达式示例
  DayOfWeek day = DayOfWeek.WEDNESDAY;
  int lengthOfDay = switch (day) {
      case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
      case TUESDAY -> 7;
      case THURSDAY, SATURDAY -> 8;
      case WEDNESDAY -> 9;
  };

• 有用的 NullPointerExceptions： 更详细地指出到底是哪个变量为 null。

Java 13

发布日期：2019年9月17日

• Switch 表达式 (第二次预览)： 继续改进。
• 文本块 (预览)： 使用三重引号 """...""" 定义多行字符串，大幅改善JSON、SQL等字符串的可读性。

  // 文本块示例
  String json = """
      {
          "name": "John Doe",
          "age": 30,
          "email": "john.doe@example.com"
      }
      """;

Java 14

发布日期：2020年3月17日

• Switch 表达式 (标准)： 在预览两个版本后成为标准特性。
• instanceof 模式匹配 (预览)： 简化了在 instanceof 检查后，直接进行类型转换的代码。

  // instanceof模式匹配示例
  if (obj instanceof String s) {
      System.out.println(s.toUpperCase());
  }

• Records (预览)： 提供了一种简洁的语法来声明主要目的是保存数据的不可变类。record Point(int x, int y) { }

  // Record示例
  record Point(int x, int y) {
      public double distance() {
          return Math.sqrt(x * x + y * y);
      }
  }
  
  Point p = new Point(3, 4);
  System.out.println(p.x());      // 3
  System.out.println(p.y());      // 4
  System.out.println(p);          // Point[x=3, y=4]

Java 15

发布日期：2020年9月15日

• Sealed Classes (密封类) (预览)： 允许控制哪些类可以继承或实现它，为模式匹配提供坚实基础。permits 关键字。

  // 密封类示例
  public sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Square {
      // 基类定义
  }
  
  public final class Circle extends Shape {
      private double radius;
      // Circle特定实现
  }
  
  public non-sealed class Rectangle extends Shape {
      private double width, height;
      // Rectangle特定实现
  }

• 文本块 (标准)： 在预览两个版本后成为标准特性。
• Records (第二次预览)： 继续改进。

Java 16

发布日期：2021年3月16日

• Records (标准)： 在预览两个版本后成为标准特性。
• 模式匹配 for instanceof (标准)： 在预览后成为标准特性。
• jpackage 工具： 用于打包自包含的 Java 应用程序。

Java 17 (LTS)

发布日期：2021年9月14日

• Sealed Classes (密封类) (标准)： 在预览两个版本后成为标准特性。
• 上下文特定的反序列化过滤器： 允许应用程序通过API配置反序列化过滤器，防止反序列化攻击。

Java 18

发布日期：2022年3月22日

• 简单Web服务器： 提供命令行工具和API，用于原型设计和教育。

  # 启动简单Web服务器
  jwebserver

• UTF-8 作为默认字符集： 在所有平台上，默认将UTF-8作为标准字符集。

Java 19

发布日期：2022年9月20日

• 虚拟线程 (预览)： 重大特性！ 轻量级线程，极大简化了高吞吐量并发应用的开发，旨在”一个请求一个线程”而无需池化。

  // 虚拟线程示例
  try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
      IntStream.range(0, 10_000).forEach(i -> {
          executor.submit(() -> {
              Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));
              return i;
          });
      });
  }

• 外部函数和内存API (预览)： 取代JNI，更安全、高效地访问本地代码和内存。
• switch 的模式匹配 (第三次预览)： 持续改进。

Java 20

发布日期：2023年3月21日

• 虚拟线程 (第二次预览)： 根据反馈进行细微调整。
• Scoped Values (预览)： 允许在线程内和子线程间共享不可变数据，是ThreadLocal的更好替代方案。
• Record 模式 (第二次预览)： 在模式匹配中解构 Record，例如 if (obj instanceof Point(int x, int y)) { ... }。

  // Record模式示例
  if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
      System.out.println(x + y);
  }

Java 21 (LTS)

发布日期：2023年9月19日

• 虚拟线程 (正式)： 从预览变为正式特性，这是 Java 21 最核心的特性，将改变Java并发编程的方式。

  // 虚拟线程正式版示例
  void handleRequest(HttpRequest request, HttpResponse response) {
      var url = request.getURI();
      try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
          executor.submit(() -> fetchAndProcess(url));
      }
  }

• 分代 ZGC： 对 ZGC 垃圾收集器进行分代管理，显著减少垃圾收集的开销。
• Record 模式 (正式)： 成为标准特性。
• switch 的模式匹配 (正式)：

  // switch模式匹配正式版示例
  String formatted = switch (obj) {
      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        -> obj.toString();
  };

• 序列化集合： 为集合接口增加了新的静态工厂方法，用于创建不可变的序列化集合。

Java 22

发布日期：2024年3月19日

• 未命名模式和变量 (标准)

// 传统方式
try {
    int result = Integer.parseInt(input);
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("Invalid number");
}

// 使用未命名变量
try {
    int result = Integer.parseInt(input);
} catch (NumberFormatException _) {
    System.out.println("Invalid number");
}

• 字符串模板 (第二次预览)

String name = "John";
int age = 30;
String message = STR."Hello, \{name}! You are \{age} years old.";

Java 23

发布日期：2024年9月17日

• 结构化并发 (第二次预览)

try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
    Future<String> userFuture = scope.fork(() -> findUser(userId));
    Future<String> orderFuture = scope.fork(() -> findOrder(orderId));
    
    scope.join();
    scope.throwIfFailed();
    
    return new Response(userFuture.resultNow(), orderFuture.resultNow());
}

• 外部函数和内存API (第三次预览)

// 调用C标准库的strlen函数
MethodHandle strlen = Linker.nativeLinker().downcallHandle(
    SymbolLookup.loaderLookup().find("strlen").get(),
    FunctionDescriptor.of(ValueLayout.JAVA_LONG, ValueLayout.ADDRESS)
);

long length = (long) strlen.invokeExact("hello");

Java 24

发布日期：2025年3月18日

• Vector API (第七次孵化)

var species = IntVector.SPECIES_PREFERRED;
int[] array = new int[1024];
// ... 初始化数组

IntVector sum = IntVector.zero(species);
for (int i = 0; i < array.length; i += species.length()) {
    var chunk = IntVector.fromArray(species, array, i);
    sum = sum.add(chunk);
}

int result = sum.reduceLanes(VectorOperators.ADD);

• 值对象 (预览)

value class Point {
    int x;
    int y;
    
    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

Java 25 (LTS)

发布日期：2025年9月17日

https://openjdk.org/projects/jdk/25/

470: PEM Encodings of Cryptographic Objects (Preview)
502: Stable Values (Preview)
503: Remove the 32-bit x86 Port
505: Structured Concurrency (Fifth Preview)
506: Scoped Values
507: Primitive Types in Patterns, instanceof, and switch (Third Preview)
508: Vector API (Tenth Incubator)
509: JFR CPU-Time Profiling (Experimental)
510: Key Derivation Function API
511: Module Import Declarations
512: Compact Source Files and Instance Main Methods
513: Flexible Constructor Bodies
514: Ahead-of-Time Command-Line Ergonomics
515: Ahead-of-Time Method Profiling
518: JFR Cooperative Sampling
519: Compact Object Headers
520: JFR Method Timing & Tracing
521: Generational Shenandoah

• 作用域值（Scoped Values）

可以在线程内和线程间共享不可变的数据，优于线程局部变量 ThreadLocal ，尤其是在使用大量虚拟线程时

final static ScopedValue<...> V = new ScopedValue<>();

// In some method
ScopedValue.where(V, <value>)
           .run(() -> { ... V.get() ... call methods ... });

// In a method called directly or indirectly from the lambda expression
... V.get() ...

• 紧凑源文件与实例主方法

简化 main 函数

void main() {
    System.out.println("Hello, World!");
}

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总结与建议

版本	性质	发布日期	核心意义
Java 8	LTS	2014-03-18	函数式编程、Stream API、新日期API，现代化起点
Java 11	LTS	2018-09-25	HTTP客户端、单文件运行、长期支持基准
Java 17	LTS	2021-09-14	Sealed Classes、Pattern Matching、Records成型，当前主流LTS
Java 21	LTS	2023-09-19	虚拟线程、分代ZGC，新一代并发模型
Java 25	LTS	2023-09-17	作用域值（Scoped Values）、紧凑源文件与实例主方法