Java 21 新特性

21是继Java17之后，最新的LTS版本，于2023年9月发布

正式特性

虚拟线程

该版本中虚拟线程成为了正式版，Java 19中是预览版

虚拟线程的实际应用

虚拟线程与传统线程池的对比

switch格式匹配

Java 14 版本推出了 Switch 表达式，能够一行处理多个条件；Java 21 版本进一步优化了 Switch 的能力，新增了模式匹配特性，能够更轻松地根据对象的类型做不同的处理。

之前的写法

新的写法，代码更加简洁

可以在switch中使用when

模式匹配的高级用法

record pattern

Java14引入的新特性。通过该特性可以解构record类型中的值，例如

或者

这种写法适合追求极致简洁代码的程序员，可以在一行代码中同时完成类型检查、数据提取和条件判断。

Record 模式的实际应用

有序集合

在Java.util包下新增了3个接口

SequencedCollection
SequencedSet
SequencedMap

为我们提供了更直观的方式来操作集合的头尾元素，说白了就是补了几个方法

除了 List 之外，SequencedMap 接囗(比如 LinkedHashMap) 和 SequencedSet 接口(比如 LinkedHashset)也新增了类似的方法。本质上都是实现了有序集合接口

示例：

分代 ZGC

Java 21 中的分代 ZGC 可以说是垃圾收集器领域的一个重大突破。ZGC 从 Java 11 开始就以其超低延迟而闻名，但是它并没有采用分代的设计思路

在这之前，ZGC对所有对象一视同仁，无论是刚创建的新对象还是存活了很久的老对象，都使用同样的收集策略。这虽然保证了一致的低延迟，但在内存分配密集的应用中，效率并不是最优的。分代 ZGC 的核心思想是基于一个现象 —— 大部分对象都是"朝生夕死"的。它将堆内存划分为年轻代和老年代两个区域，年轻代的垃圾收集可以更加频繁和高效，因为大部分年轻对象很快就会死亡，收集器可以快速清理掉这些垃圾;而老年代的收集频率相对较低，减少了对长期存活对象的不必要扫描。使用

分代 ZGC 的优势

更低的分配开销：年轻代分配更高效
更少的 GC 工作：大部分对象在年轻代就被回收
更好的缓存局部性：年轻对象聚集在一起
保持低延迟：继承了 ZGC的低延迟特性

弃用 Windows 32 位 x86 端囗

Java 21 将 Windows 32 位支持标记为弃用

准备禁止代理的动态加载

Java 21 为禁止运行时动态加载 Java 代理做准备

密钥封装机制 API

Java 21 引入了密钥封装机制(KEM)API

预览特性

字符串模板

字符串模板可以让开发者更简洁的进行字符串拼接（例如拼接sql，xml，json等）。该特性并不是为字符串拼接运算符+提供的语法糖，也并非为了替换SpringBuffer和StringBuilder。

利用STR模板进行字符串与变量的拼接：

这个特性目前是预览版，编译和运行需要添加额外的参数：

在js中字符串进行拼接时会采用下面的字符串插值写法

看起来字符串插值写法更简洁移动，不过若在Java中使用这种字符串插值的写法拼接sql，可能会出现sql注入的问题，为了防止该问题，Java提供了字符串模板表达式的方式。

上面使用的STR是Java中定义的模板处理器，它可以将变量的值取出，完成字符串的拼接。在每个Java源文件中都引入了一个public static final修饰的STR属性，因此我们可以直接使用STR，STR通过打印STR可以知道它是Java.lang.StringTemplate，是一个接口。

在StringTemplate中是通过调用interpolate方法来执行的，该方法分别传入了两个参数：

fragements：包含字符串模板中所有的字面量，是一个List
values：包含字符串模板中所有的变量，是一个List

而该方法又调用了JavaTemplateAccess中的interpolate方法，经过分析可以得知，它最终是通过String中的join方法将字面量和变量进行的拼接

其他使用示例，在STR中可以进行基本的运算（支持三元运算）

调用方法：

获取属性：

查看时间：

计数操作：

获取数组数据：

拼接多行数据：

自己定义字符串模板，通过StringTemplate来自定义模板

未命名模式和变量(预览)

Java 21 引入了未命名模式和变量

未命名类和实例主方法(预览)

Java 21 简化了简单程序的编写

scoped values（第一次预览）

ThreadLocal的问题

在 Web 应用中，一个请求通常会被多个线程处理，每个线程需要访问自己的数据，使用 ThreadLocal 可以确保数据在每个线程中的独立性。但由于ThreadLocal在设计上的瑕疵，导致下面问题：

内存泄漏：在用完ThreadLocal之后若没有调用remove，这样就会出现内存泄漏。
增加开销：在具有继承关系的线程中，子线程需要为父线程中ThreadLocal里面的数据分配内存。
权限问题：任何可以调用ThreadLocal中get方法的代码都可以随时调用set方法，这样就不易辨别哪些方法是按照什么顺序来更新的共享数据，并且这些方法也都有权限给ThreadLocal赋值。

随着虚拟线程的到来，内存泄漏问题就不用担心了，由于虚拟线程会很快的终止，此时会自动删除ThreadLocal中的数据，这样就不用调用remove方法了。但虚拟线程的数量通常是多的，试想下上百万个虚拟线程都要拷贝一份ThreadLocal中的变量，这会使内存承受更大的压力。为了解决这些问题，scoped values就出现了。scoped values 是一个隐藏的方法参数，只有方法可以访问scoped values，它可以让两个方法之间传递参数时无需声明形参。

ScopeValue初体验

基本用法

ScopedValue对象用jdk.incubator.concurrent包中的ScopedValue类来表示。使用ScopedValue的第一步是创建ScopedValue对象，通过静态方法newInstance来完成，ScopedValue对象一般声明为static final，每个线程都能访问自己的scope value，与ThreadLocal不同的是，它只会被write 1次且仅在线程绑定的期间内有效。

下一步是指定ScopedValue对象的值和作用域，通过静态方法where来完成。where方法有 3 个参数：

ScopedValue 对象
ScopedValue 对象所绑定的值
Runnable或Callable对象，表示ScopedValue对象的作用域

在Runnable或Callable对象执行过程中，其中的代码可以用ScopedValue对象的get方法获取到where方法调用时绑定的值。这个作用域是动态的，取决于Runnable或Callable对象所调用的方法，以及这些方法所调用的其他方法。当Runnable或Callable对象执行完成之后，ScopedValue对象会失去绑定，不能再通过get方法获取值。在当前作用域中，ScopedValue对象的值是不可变的，除非再次调用where方法绑定新的值。这个时候会创建一个嵌套的作用域，新的值仅在嵌套的作用域中有效。使用作用域值有以下几个优势：

提高数据安全性：由于作用域值只能在当前范围内访问，因此可以避免数据泄露或被恶意修改。
提高数据效率：由于作用域值是不可变的，并且可以在线程之间共享，因此可以减少数据复制或同步的开销。
提高代码清晰度：由于作用域值只能在当前范围内访问，因此可以减少参数传递或全局变量的使用。

下面代码模拟了送礼和收礼的场景