JDK 21 的新特性有哪些？带你全面解读 Java 的未来

引言：从 JDK 21 看 Java 的进化之路

Java 是一门历久弥新的语言，每一次版本更新都在强化它的生态体系。2023 年发布的 JDK 21，作为长期支持版本（LTS），带来了许多令人兴奋的新特性。不论你是开发者、架构师还是技术爱好者，这些新功能都能帮助你写出更高效、更优雅的代码。

本文将带你全面解析 JDK 21 的主要新特性，并通过实际案例帮助你快速上手。

---

一、面向未来的增强：主要新特性概览

1. Virtual Threads（虚拟线程，正式版）

虚拟线程 是 JDK 21 最重要的特性之一，它彻底革新了 Java 的并发模型。传统线程（OS Thread）开销大，数量有限，而虚拟线程则是轻量级线程，调度由 JVM 管理，支持数百万级并发。

核心特性：

• 每个任务一个虚拟线程，避免线程池的复杂管理。
• 线程创建成本极低。
• 与传统线程完全兼容。

代码示例：

public class VirtualThreadDemo {public static void main(String[] args) {try (var executor = Thread.ofVirtual().factory().newThreadExecutor()) {executor.submit(() -> {System.out.println("Hello from Virtual Thread: " + Thread.currentThread());});}}
}

亮点：

• 减少资源浪费，提升服务器性能。
• 简化并发编程模型，更关注业务逻辑。

---

2. Scoped Values（范围值，预览版）

Scoped Values 是一种新的共享数据传递方式，用于替代 ThreadLocal，但更加安全和高效。

适用场景：

• 为子线程传递上下文数据（特别适合虚拟线程）。
• 避免使用 ThreadLocal 带来的内存泄漏问题。

代码示例：

import jdk.incubator.concurrent.ScopedValue;public class ScopedValueDemo {private static final ScopedValue<String> USER_ID = ScopedValue.newInstance();public static void main(String[] args) {ScopedValue.where(USER_ID, "User123").run(() -> {System.out.println("Current User ID: " + USER_ID.get());});}
}

---

3. Pattern Matching（模式匹配，正式版）

Java 的 模式匹配 在 JDK 21 迎来了正式版，增强了 switch 和 instanceof 的能力。

代码示例：模式匹配增强的 switch

public static String describe(Object obj) {return switch (obj) {case Integer i -> "It's an Integer: " + i;case String s -> "It's a String: " + s;case null -> "It's null";default -> "Unknown type";};
}

亮点：

• 减少冗长的类型检查代码。
• 更加类型安全和语义清晰。

---

4. Record Patterns（记录模式，正式版）

记录模式允许在模式匹配中解构 Record 类型，进一步增强了 Java 的表达能力。

代码示例：解构 Record

record Point(int x, int y) {}public static String describe(Point p) {return switch (p) {case Point(int x, int y) when x > 0 && y > 0 -> "Point is in the first quadrant";default -> "Point is not in the first quadrant";};
}

---

5. Unnamed Classes 和 Instance Main 方法（预览版）

JDK 21 引入了一种快速编写简单 Java 应用的能力，支持匿名类和简化的 main 方法，特别适合教学场景或临时代码。

代码示例：快速编写临时代码

// No need to define a class explicitly
public static void main() {System.out.println("Hello, Java 21!");
}

---

二、性能优化与底层增强

1. String Templates（字符串模板，预览版）

字符串模板让字符串插值更简单，更安全，提升了代码的可读性。

代码示例：字符串模板

String name = "Alice";
int age = 25;String template = STR."My name is {name}, and I am {age} years old.";
System.out.println(template);

---

2. Foreign Function & Memory API（正式版）

JDK 21 中，FFM API 正式发布，用于更安全高效地调用本地代码和管理内存。

代码示例：读取本地内存数据

import java.lang.foreign.*;public class FFMExample {public static void main(String[] args) {try (MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(100)) {MemoryAccess.setByteAtOffset(segment, 0, (byte) 42);System.out.println("Value: " + MemoryAccess.getByteAtOffset(segment, 0));}}
}

---

三、开发体验提升

1. 第三阶段的 Valhalla 项目

JDK 21 推进了 Valhalla 项目，增加对 值类型 的支持。这为未来的性能优化和内存管理奠定了基础，虽然目前仍在早期阶段，但已经初露端倪。

---

四、如何拥抱 JDK 21

1. 升级工具链：确保你的 IDE（如 IntelliJ IDEA 或 Eclipse）和构建工具（如 Maven 或 Gradle）支持 JDK 21。
2. 逐步引入特性：从非破坏性特性（如虚拟线程、模式匹配）开始试用。
3. 关注社区生态：跟踪 JDK 21 的更新文档，了解其对主流框架（如 Spring、Hibernate）的支持情况。

---

五、总结：从 JDK 21 看 Java 的未来

JDK 21 的更新不仅让 Java 更现代化、更高效，同时也为开发者提供了更多工具去编写优雅的代码。从虚拟线程到字符串模板，再到模式匹配的全面增强，Java 正以更快的步伐追赶时代。

如果你还在使用旧版本的 Java，JDK 21 绝对值得尝试！它不仅提升了开发体验，更为未来的 Java 应用奠定了坚实的基础。

---

推荐阅读文章

• 由 Spring 静态注入引发的一个线上T0级别事故（真的以后得避坑）

• 如何理解 HTTP 是无状态的，以及它与 Cookie 和 Session 之间的联系

• HTTP、HTTPS、Cookie 和 Session 之间的关系

• 什么是 Cookie？简单介绍与使用方法

• 什么是 Session？如何应用？

• 使用 Spring 框架构建 MVC 应用程序：初学者教程

• 有缺陷的 Java 代码：Java 开发人员最常犯的 10 大错误

• 如何理解应用 Java 多线程与并发编程？

• 把握Java泛型的艺术：协变、逆变与不可变性一网打尽

• Java Spring 中常用的 @PostConstruct 注解使用总结

• 如何理解线程安全这个概念？

• 理解 Java 桥接方法

• Spring 整合嵌入式 Tomcat 容器

• Tomcat 如何加载 SpringMVC 组件

• “在什么情况下类需要实现 Serializable，什么情况下又不需要（一）？”

• “避免序列化灾难：掌握实现 Serializable 的真相！（二）”

• 如何自定义一个自己的 Spring Boot Starter 组件（从入门到实践）

• 解密 Redis：如何通过 IO 多路复用征服高并发挑战！

• 线程 vs 虚拟线程：深入理解及区别

• 深度解读 JDK 8、JDK 11、JDK 17 和 JDK 21 的区别

• 10大程序员提升代码优雅度的必杀技，瞬间让你成为团队宠儿！

• “打破重复代码的魔咒：使用 Function 接口在 Java 8 中实现优雅重构！”

• Java 中消除 If-else 技巧总结

• 线程池的核心参数配置(仅供参考)

• 【人工智能】聊聊Transformer，深度学习的一股清流(13)

• Java 枚举的几个常用技巧，你可以试着用用

• 由 Spring 静态注入引发的一个线上T0级别事故（真的以后得避坑）

• 如何理解 HTTP 是无状态的，以及它与 Cookie 和 Session 之间的联系

• HTTP、HTTPS、Cookie 和 Session 之间的关系

• 使用 Spring 框架构建 MVC 应用程序：初学者教程

• 有缺陷的 Java 代码：Java 开发人员最常犯的 10 大错误

• Java Spring 中常用的 @PostConstruct 注解使用总结

• 线程 vs 虚拟线程：深入理解及区别

• 深度解读 JDK 8、JDK 11、JDK 17 和 JDK 21 的区别

• 10大程序员提升代码优雅度的必杀技，瞬间让你成为团队宠儿！

• 探索 Lombok 的 @Builder 和 @SuperBuilder：避坑指南（一）

• 为什么用了 @Builder 反而报错？深入理解 Lombok 的“暗坑”与解决方案（二）