引言

随着 Java 的不断发展，新的版本带来了许多令人激动的功能和特性。Java 17 是一个长期支持（LTS）版本，而 Java 21 是最新发布的版本，它们各自为 Java 开发者提供了许多新的工具和特性。无论是性能优化、语言特性还是新的 API，都大大提升了开发效率和代码的可维护性。

本文将深入探讨 Java 17 和 Java 21 中的一些重要新特性，并通过实际代码示例帮助大家理解如何将这些新特性应用到日常的开发工作中。

1. Java 17 新特性

1.1 Sealed Classes（密封类）

密封类允许开发者限制哪些类可以继承它。与传统的类不同，密封类可以指定继承类的集合，使得继承关系更加明确。它使得开发者在处理继承时可以增加额外的控制，避免了不必要的继承，提升了代码的安全性和可维护性。

// Sealed class with permitted subclasses
public sealed class Shape permits Circle, Square {
    public abstract double area();
}

public final class Circle extends Shape {
    private final double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

public final class Square extends Shape {
    private final double side;

    public Square(double side) {
        this.side = side;
    }

    @Override
    public double area() {
        return side * side;
    }
}

在这个例子中，Shape 是一个密封类，只允许 Circle 和 Square 继承它。这种方式避免了其它不必要的类继承 Shape，使得类层次结构更加清晰。

1.2 新的 switch 表达式（增强型 switch）

Java 17 引入了增强版的 switch 表达式，它允许返回一个值，并且使用了 -> 语法，使得代码更加简洁清晰。你还可以在 switch 语句中使用 yield 返回值，这对处理复杂的条件非常有用。

public class SwitchExample {
    public static String getDayName(int day) {
        return switch (day) {
            case 1 -> "Monday";
            case 2 -> "Tuesday";
            case 3 -> "Wednesday";
            case 4 -> "Thursday";
            case 5 -> "Friday";
            case 6 -> "Saturday";
            case 7 -> "Sunday";
            default -> throw new IllegalArgumentException("Invalid day: " + day);
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getDayName(3)); // 输出：Wednesday
    }
}

在这个例子中，switch 语句变得更加简洁，并且可以直接返回值，避免了传统 switch 语句中的 break 语句，提升了可读性。

1.3 Strongly Encapsulated JDK Internals（JDK 内部 API 封装）

Java 17 开始，JDK 内部 API 默认是封装的，不再可以通过反射等方式访问。这是为了提高 Java 的安全性，避免开发者误用或者滥用内部 API。为了兼容旧代码，仍然提供了 --illegal-access=permit 参数，但强烈建议开发者迁移到更安全的公共 API。

1.4 Foreign Function & Memory API（外部函数和内存 API）

Java 17 引入了 Foreign Function & Memory API，它允许 Java 与本地代码进行交互，提供对非堆内存的访问。这个 API 对于开发高性能应用尤其重要，特别是在需要与 C 或 C++ 等语言的代码交互时。

2. Java 21 新特性

2.1 模式匹配（Pattern Matching for switch）

Java 21 引入了模式匹配的新特性，进一步增强了 switch 语句的功能。你可以根据对象的类型或结构来匹配条件，从而简化类型判断和类型转换的操作。

public class PatternMatchingExample {
    public static String printShapeDetails(Object shape) {
        return switch (shape) {
            case Circle c -> "Circle with radius " + c.radius();
            case Square s -> "Square with side " + s.side();
            default -> "Unknown shape";
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle(5);
        Square square = new Square(4);
        System.out.println(printShapeDetails(circle));  // Circle with radius 5.0
        System.out.println(printShapeDetails(square));  // Square with side 4.0
    }
}

record Circle(double radius) {}
record Square(double side) {}

在这个例子中，switch 语句可以直接匹配对象类型，并在匹配时自动解构对象，避免了显式的 instanceof 检查。

2.2 Project Loom（虚拟线程）

Java 21 引入了对虚拟线程的支持，这是 Project Loom 的一部分。虚拟线程大大降低了创建和管理线程的开销，并能更好地支持高并发应用。虚拟线程的引入让开发者在处理大量 I/O 密集型操作时可以更加高效。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class VirtualThreadExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("Task " + taskId + " is running on " + Thread.currentThread());
            });
        }
        executor.shutdown();
    }
}

在这个例子中，Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 用于创建一个虚拟线程池，显著减少了传统线程池的开销，提升了并发性能。

2.3 记录类型（Records）

虽然记录类型（record）在 Java 16 中已经引入，但 Java 21 继续完善了记录类型的功能，使得它们在开发中变得更加有用。记录类型是不可变的，专门用于存储数据，减少了大量的样板代码。

public record Point(int x, int y) {}

public class RecordExample {
    public static void main(String[] args) {
        Point point = new Point(10, 20);
        System.out.println(point);  // 输出：Point[x=10, y=20]
    }
}

在这个例子中，Point 是一个记录类型，它自动生成了 toString()、equals() 和 hashCode() 方法，避免了大量的手动实现，提升了代码的简洁性。

3. 结语

Java 17 和 Java 21 引入的新特性为 Java 开发者提供了更强大的功能和更简洁的语法。无论是密封类、增强型 switch，还是虚拟线程和模式匹配，这些新特性都大大提升了开发效率和代码可维护性。了解并熟练掌握这些新特性将帮助你在现代 Java 开发中更加得心应手。

希望本文的介绍能帮助你更好地理解和使用 Java 17 和 Java 21 中的最新功能。随着 Java 语言的不断演化，掌握这些新特性将为你的编程之路增添无限可能！