Java 7新特性深度解析：提升效率与功能

Java 7新特性深度解析：提升效率与功能

一、Switch中添加对String类型的支持

Switch语句可以使用原始类型或枚举类型。

Java引入了另一种类型，可以在switch语句中使用：字符串类型。

public class switchAddString {public static void main(String[] args) {String s = "a";switch (s) {case "a":System.out.println("a");break; case "b":System.out.println("b");break;default:System.out.println("default");}}
}

编译器在编译时的处理情形

1. 仅有一个case和default，则直接转换为if…else… 。
2. 有多个case。先将String转换为hashCode，然后相应的进行处理。

二、数字字面量的改进

1. 数字中可加入分隔符：
   • Java7中支持在数字量中间添加’_’作为分隔符。
   • 下划线仅仅能在数字中间。
   • 编译时编译器自己主动删除数字中的下划线。
2. Java7添加二进制表示。

public static void main(String[] args) {int i = 10;System.out.println("i=" + i);// 二进制int j = 0b1010;// 十六进制int k = 0x1234;// 1,000,000int l = 1_000_000;// 1,000,000int m = 1__000_000;System.out.println("j=" + j);System.out.println("k=" + k);System.out.println("l=" + l);System.out.println("m=" + m);}

三、异常处理（捕获多个异常）

1. catch子句能够同一时候捕获多个异常：
   • 使用’|'切割，多个类型，一个对象e 。
2. try-with-resources语句：
   • Java7之前须要在finally中关闭socket、文件、数据库连接等资源。
   • Java7引入try-with-resources，用于确保资源在使用后能够正确地关闭。
   • 在使用try-with-resources时，你可以在 try 关键字后面的括号中声明一个或多个资源。
   • 这些资源必须实现 AutoCloseable 接口（Java 7引入的接口，它具有一个 close() 方法用于释放资源）。

public static void main(String[] args) {// 捕获多个异常try {int a = 10;int b = 0;System.out.println("a/b=" + (a / b));} catch (ArithmeticException | NullPointerException e) {e.printStackTrace();}// try-with-resources，在 try 关键字后面的括号中声明一个或多个资源，每个资源用逗号分隔String fileName = "example.txt";try (// 使用try-with-resources声明BufferedReader资源BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName));// 需要声明多个资源，我们只需在括号中用逗号分隔BufferedReader reader1 = new BufferedReader(new FileReader("file1.txt"));BufferedReader reader2 = new BufferedReader(new FileReader("file2.txt"))) {// 读取文件内容String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {System.out.println(line);}// 这里不需要显式调用reader.close()，因为try-with-resources会自动处理} catch (IOException e) {// 处理可能发生的IOExceptione.printStackTrace();}// 在try代码块执行完毕后，reader会被自动关闭}

四、增强泛型推断

1. 菱形操作符：
   • 在实例化泛型类时，可以使用菱形操作符 <> 来省略类型参数。
   • 编译器会根据上下文推断类型参数。
   • 简化代码，减少冗余，提高代码的可读性。
2. 泛型实例化类型推断：
   • 当泛型类的构造函数的参数包含泛型类型时，Java 7 能够推断泛型的类型。
   • 这允许你在实例化泛型类时省略类型参数，只在构造函数参数中指定类型即可。

public static void main(String[] args) {// Java7之前ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();// Java7之后ArrayList<String> arrayList2 = new ArrayList<>();// 泛型类class Generic<T> {// 构造函数参数为泛型类型public Generic(T t) {}}// 使用泛型实例化类型推断Generic<String> generic = new Generic<>("abc");}

五、NIO2.0（AIO）新IO的支持

Java 7 引入了 NIO 2.0（New I/O），其中包含对异步 I/O（AIO）的支持，这是一个显著的新特性，特别是在处理非阻塞 I/O 操作时非常有用。具体来说，NIO 2.0 的 AIO 支持通过引入 AsynchronousFileChannel 类来实现异步文件 I/O 操作。

1. AsynchronousFileChannel 类：
   • 允许进行异步文件读取和写入操作。
   • 相比于传统的阻塞 I/O，异步 I/O 可以在读写数据的同时执行其他操作，从而提高系统的效率和性能。

public static void main(String[] args) throws Exception {// 异步读取文件Path path = Paths.get("file.txt");AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);// 分配缓冲区ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 读取文件long position = 0;// 异步读取数据，用于检查读取操作的状态和获取读取的结果Future<Integer> operation = fileChannel.read(buffer, position);while (!operation.isDone()) {// 等待读取完成Thread.sleep(1000);}// 读取完成，将缓冲区数据翻转buffer.flip();// 读取数据byte[] data = new byte[buffer.limit()];// 将缓冲区数据复制到data中buffer.get(data);System.out.println(new String(data));// 关闭文件fileChannel.close();}

2. AsynchronousServerSocketChannel 和 AsynchronousSocketChannel：
   • 用于支持异步的网络编程。
   • 这些类允许你创建异步服务器端和客户端，并进行异步的网络数据读取和写入操作。
   • 在高并发环境下处理 I/O 操作变得更为高效和灵活。

public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建异步通道AsynchronousServerSocketChannel serverChannel =AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(new InetSocketAddress(8080));// 接受连接serverChannel.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Void>() {/*** 接受连接完成时调用此方法。* @param clientChannel* @param attachment*/@Overridepublic void completed(AsynchronousSocketChannel clientChannel, Void attachment) {// 继续接受连接serverChannel.accept(null, this);// 读取数据ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 异步读取数据clientChannel.read(buffer, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {/*** 当读取操作完成时调用此方法。** @param result 读取操作的结果，通常为读取的字节数，但在此处未使用* @param attachment 包含读取数据的ByteBuffer对象*/@Overridepublic void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {// 处理读取完成attachment.flip();// 读取数据byte[] data = new byte[attachment.limit()];// 将数据复制到数组中attachment.get(data);System.out.println(new String(data));}/*** 读取操作失败时调用此方法。* @param exc* @param attachment*/@Overridepublic void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {// 处理读取失败}});}/*** 接受连接失败时调用此方法。* @param exc* @param attachment*/@Overridepublic void failed(Throwable exc, Void attachment) {// 处理接受连接失败}});// 程序继续执行其他操作Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);}

六、SR292与InvokeDynamic

1. SR-292（Small Ranges）：
   • SR-292 是 Java 7 中引入的一个改进，主要针对 switch 语句的性能优化。
   • 在早期的 Java 版本中，switch 语句的效率问题在于它通过逐个比较每个 case 条件来确定执行的分支，如果分支很多，这个过程可能会很慢。
   • SR-292 引入了一种优化，即当 switch 语句的 case 常量之间的距离非常小（称为 “small ranges”），Java 编译器会使用一种更有效的查找方式，而不是简单的逐个比较。
   • 这种方式可以显著提高 switch 语句的执行速度，特别是在处理密集的条件分支时。

public static void main(String[] args) {int month = 3;String monthName;// Java 7 的 SR-292 特性可以在一些情况下优化这样的 switch 语句，尤其是在 case 常量的范围较小时switch (month) {case 1:monthName = "January";break;case 2:monthName = "February";break;case 3:monthName = "March";break;case 4:monthName = "April";break;case 5:monthName = "May";break;case 6:monthName = "June";break;default:monthName = "Unknown";break;}System.out.println("Month: " + monthName);}

2. InvokeDynamic（动态方法调用）：
   • InvokeDynamic 是 Java 7 引入的另一个重要特性，它是 Java 虚拟机（JVM）层面的改进，旨在支持更灵活和高效的动态语言实现。
   • 允许 Java 代码中的方法调用在运行时动态解析，并且可以绑定到相应的方法实现。
   • 用来优化字节码生成和方法调用的性能。
   • Java 8 的 Lambda 表达式依赖于 InvokeDynamic 来生成相应的字节码。

public static void main(String[] args) throws Throwable {// 创建动态调用MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();// 创建方法句柄，使用lookup对象来查找Math.class中的静态方法sqrt，该方法接受一个double参数并返回一个dou* 第一个参数是`lookup`对象。MethodHandle mh = lookup.findStatic(Math.class, "sqrt",MethodType.methodType(double.class, double.class));// 创建动态调用// 第一个参数是`lookup`对象// 第二个参数是方法名，这里使用`"apply"`，因为它是`Function`接口中唯一的方法。// 第三个参数是`Function`接口的签名（即`Function.class`的类型）。// 第四个参数是`mh`的泛型类型签名。// 第五个参数是我们要调用的方法句柄（即`mh`）。// 第六个参数是`mh`的类型签名，表示我们要调用的方法的实际类型。CallSite sqrt = LambdaMetafactory.metafactory(lookup, "apply",MethodType.methodType(Function.class),mh.type().generic(),mh,mh.type());// 调用动态调用MethodHandle factory = sqrt.getTarget();// 调用工厂方法，得到一个Function对象，使用了强制类型转换，因为factory.invoke()返回的是一个ObjectFunction<Double, Double> sqrtFunc = (Function<Double, Double>) factory.invoke();double result = sqrtFunc.apply(16.0);System.out.println("Square root of 16: " + result);}

七、Path接口

在 Java 7 之前，通常使用 java.io.File 类来处理文件路径，Java 7 引入了 java.nio.file.Path 接口，它是 Java 中操作文件和目录路径的抽象表示。 Path 接口提供了更多功能和更强大的操作能力。

Path 接口的一些主要特性和用法：

1. 路径表示：

   • Path 接口可以表示文件系统中的路径，可以是文件或目录。它不仅仅是一个字符串，而是一个真正的对象，提供了丰富的方法来操作路径。

2. 创建路径：

   • 可以使用Paths 类的静态方法来创建 Path 对象

     Path path = Paths.get("/path/to/file.txt");
     

3. 路径操作：

   • Path 接口提供了多种方法来获取路径的信息
     • toString()：将路径转换为字符串表示。
     • getFileName()：获取路径中的文件名部分。
     • getParent()：获取路径中的父路径。
     • getRoot()：获取路径的根部分。
     • getNameCount()：获取路径中的名称元素的数量。
     • subpath(int beginIndex, int endIndex)：获取指定范围内的子路径。

4. 路径解析：

   • resolve() 方法可以用于解析相对路径或者连接两个路径，返回一个新的路径对象。

5. 检查路径属性：

   • 可以使用 Files 类的静态方法来检查文件或目录的属性，例如是否存在、是否可读、是否可写等。

6. 文件操作：

   • Files 类结合 Path 接口提供了丰富的文件操作功能，包括读取文件内容、写入文件、复制、移动、删除等。

7. 路径迭代：

   • Path接口支持迭代，可以方便地遍历路径的各个部分。

     for (Path element : path) {System.out.println(element);
     }
     

8. 相对路径和绝对路径：

   • Path 接口可以表示相对路径和绝对路径，并提供了方法来转换和处理这两种路径。

public static void main(String[] args) {// 创建一个 Path 对象Path path = Paths.get("/path/to/file.txt");// 获取文件名Path fileName = path.getFileName();System.out.println("File Name: " + fileName);// 获取父路径Path parent = path.getParent();System.out.println("Parent Path: " + parent);// 获取路径的根部分Path root = path.getRoot();System.out.println("Root of the path: " + root);// 获取路径的元素数量int nameCount = path.getNameCount();System.out.println("Number of elements in the path: " + nameCount);// 遍历路径的每个元素System.out.println("Elements in the path:");for (int i = 0; i < nameCount; i++) {System.out.println("Element " + i + ": " + path.getName(i));}// 路径解析示例Path resolvedPath = path.resolve("subdir");System.out.println("Resolved Path: " + resolvedPath);// 检查文件或目录的属性// 判断文件是否存在boolean exists = Files.exists(path);System.out.println("Exists: " + exists);// 判断文件是否是目录boolean isReadable = Files.isReadable(path);System.out.println("Readable: " + isReadable);// 判断文件是否是可写boolean isWritable = Files.isWritable(path);System.out.println("Writable: " + isWritable);// 读取文件内容Path filePath = Paths.get("/path/to/file.txt");List<String> lines = null;try {lines = Files.readAllLines(filePath, StandardCharsets.UTF_8);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}for (String line : lines) {System.out.println(line);}// 写入文件内容Path newFilePath = Paths.get("/path/to/newfile.txt");String content = "Hello, Java 7!";try {Files.write(newFilePath, content.getBytes());} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}// 复制文件Path copiedFilePath = Paths.get("/path/to/copiedfile.txt");try {Files.copy(filePath, copiedFilePath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}// 移动文件Path targetPath = Paths.get("/path/to/targetdir/movedfile.txt");try {Files.move(filePath, targetPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}// 删除文件try {Files.delete(filePath);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}

八、fork/join计算框架

Java 7 引入了 Fork/Join 框架，是一种并行计算框架，专门用于解决分而治之的问题。主要用于执行递归式地将问题划分为更小子问题，并行执行这些子问题的计算，然后合并结果的任务。

使用 Fork/Join 框架的基本步骤：

1. 定义任务类 (RecursiveTask 或 RecursiveAction):
   • RecursiveTask: 用于有返回值的任务。
   • RecursiveAction: 用于无返回值的任务。
2. 重写 compute() 方法:
   • 在任务类中，需要实现 compute() 方法来定义任务的具体执行逻辑。
   • 通常会判断是否需要进一步拆分任务，执行子任务的计算，最终将子任务的结果合并或处理。
3. 创建 Fork/Join 池:
   • 使用 ForkJoinPool 类来管理并发执行的任务。
   • 通常可以通过 ForkJoinPool.commonPool() 方法来获取默认的线程池，也可以根据需要创建自定义的线程池。
4. 提交任务:
   • 将任务提交给 ForkJoinPool 来执行。

使用 Fork/Join 框架来计算数组的总和Demo：

import java.util.concurrent.*;// 继承 RecursiveTask 来实现有返回值的任务
class SumTask extends RecursiveTask<Long> {// 阈值，控制任务拆分的粒度private static final int THRESHOLD = 10;private int[] array;private int start;private int end;public SumTask(int[] array, int start, int end) {this.array = array;this.start = start;this.end = end;}@Overrideprotected Long compute() {if (end - start <= THRESHOLD) {// 如果任务足够小，直接计算结果long sum = 0;for (int i = start; i < end; i++) {sum += array[i];}return sum;} else {// 否则，拆分任务为更小的子任务int mid = (start + end) / 2;SumTask leftTask = new SumTask(array, start, mid);SumTask rightTask = new SumTask(array, mid, end);// 异步执行左边的子任务leftTask.fork();// 同步执行右边的子任务long rightResult = rightTask.compute(); // 获取左边子任务的结果long leftResult = leftTask.join(); // 合并子任务的结果return leftResult + rightResult;}}
}public class ForkJoinDemo {public static void main(String[] args) {int[] array = new int[100];for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = i;}// 创建 Fork/Join 线程池ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();// 创建任务并提交给 Fork/Join 线程池SumTask task = new SumTask(array, 0, array.length);long result = forkJoinPool.invoke(task);// 输出计算结果System.out.println("Sum: " + result);}
}

如果你累了，学会休息，而不是放弃