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探索Java 17中的新功能（附例）

Java，作为最受欢迎的编程语言之一，不断在每个新版本中发展和改进。Java 17，最新的长期支持（LTS）版本，为语言带来了多个令人振奋的功能和增强。在本文中，我们将探讨Java 17中一些显著的新功能，并提供实际示例，以帮助您理解如何有效使用它们。

封闭类

封闭类允许您限制哪些类或接口可以扩展或实现它们。此功能增强了封装性，并通过控制谁可以继承封闭类来帮助保持代码的完整性。让我们来看一个示例：

public sealed class Shape permits Circle, Square, Triangle {
    // Common properties and methods for all shapes
}

final class Circle extends Shape {
    // Circle-specific properties and methods
}

final class Square extends Shape {
    // Square-specific properties and methods
}

final class Triangle extends Shape {
    // Triangle-specific properties and methods
}


除了允许类（如Circle，Square和Triangle）外，任何其他尝试扩展Shape类的类都将导致编译错误。

Switch语句模式匹配

 Java 17引入了对switch语句的模式匹配，通过将变量的声明与其条件检查组合在一起，简化了代码。以下是一个示例：

public String getDayOfWeek(int day) {

            String dayOfWeek = switch (day) {

            case 1 -> "Monday";

            case 2 -> "Tuesday";

            case 3 -> "Wednesday";

            case 4 -> "Thursday";

            case 5 -> "Friday";

            default -> "Unknown";

        };

        return dayOfWeek;

    }


外部函数接口（FFI）

FFI允许高级编程语言如Java与低级语言（如C或C++）编写的函数或库进行交互。Java具有Java本机接口（JNI）以实现此目的。JNI允许Java应用程序调用和被本机应用程序和库调用。借助JNI，您可以加载和调用用C或C++编写的动态链接库（DLL）或共享对象文件（SO）中的函数。

以下是在Java中使用JNI的基本概述：

  • 编写包含本机方法声明的Java类，指定native关键字。
  • 在C或C++中实现这些本机方法，并将它们编译成共享库。
  • 在Java中使用System.loadLibrary或System.load方法加载共享库。
  • 从您的Java代码中调用本机方法。
  • 示例：

第1步：编写Java类

首先，创建一个声明本机方法的Java类。在本示例中，我们将其称为NativeSum.java。

public class NativeSum {
    // Load the shared library containing the native function
    static {
        System.loadLibrary("NativeSum");
    }

    // Declare the native method to add two integers
    public native int add(int a, int b);

    public static void main(String[] args) {
        NativeSum nativeSum = new NativeSum();
        int result = nativeSum.add(5, 7);
        System.out.println("Sum: " + result);
    }
}


第2步：编写本机C代码

接下来，创建一个实现本机方法的C文件。在本示例中，我们将其称为NativeSum.c。

#include <jni.h>

JNIEXPORT jint JNICALL Java_NativeSum_add(JNIEnv *env, jobject obj, jint a, jint b) {
    return a + b;
}


第3步：编译本机代码

将本机C代码编译成共享库。这样做的确切步骤取决于您的开发环境和平台。这里有一个在类Unix系统上使用GCC的简单示例：

gcc -shared -o libNativeSum.so -I$JAVA_HOME/include -I$JAVA_HOME/include/linux NativeSum.c

将$JAVA_HOME替换为您的Java安装路径。

第4步：运行Java程序

现在，您可以运行Java程序

java NativeSum


此程序将加载libNativeSum.so共享库，并调用add方法，它将两个整数相加并返回结果。在此示例中，它将5和7相加，并打印“Sum: 12”。

内存API

Java通过其自己的机制提供了内存管理，Java开发人员通常不需要直接处理内存分配或释放。Java的内存管理包括自动垃圾收集，它会清理不再使用的内存。Java虚拟机（JVM）会为您处理内存管理。

但是，如果您有特定的内存相关需求或需要处理堆外内存，您可能会使用第三方库或Java的NIO（New I/O）包等功能。NIO允许更直接和高效的内存操作，包括内存映射文件、缓冲区和通道。它可以用于某些低级操作和高性能I/O。

以下是使用Java的New I/O（NIO）包处理内存映射文件和内存缓冲区的示例。

第1步

在本示例中，我们将创建一个简单的程序，使用内存缓冲区读写内存映射文件中的数据。

import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class MemoryMappedFileExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Create a random access file for read and write operations
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("example.txt", "rw");

        // Get the file channel
        FileChannel channel = file.getChannel();

        // Map the file into memory
        MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);

        // Write data to the memory-mapped file
        String data = "Hello, Memory-Mapped File!";
        buffer.put(data.getBytes());

        // Read data from the memory-mapped file
        buffer.flip();
        byte[] readData = new byte[data.length()];
        buffer.get(readData);

        System.out.println(new String(readData));

        // Close the file and channel
        channel.close();
        file.close();
    }
}


在此示例中，我们创建一个名为"example.txt"的内存映射文件，向其写入一些数据，然后读回并将其打印出来。

第2步：编译和运行

编译并运行Java程序。它将在当前目录中创建一个名为"example.txt"的文件，并向其中写入“Hello, Memory-Mapped File!”。然后它从内存映射文件中读取数据并将其打印出来。

请注意，内存映射文件可以比物理内存更大，因为它使用操作系统的虚拟内存系统。映射的数据直接从文件中读取和写入，而无需显式地将整个文件加载到内存中。

文本块

在Java 17中，引入了一个名为“文本块”的新功能，以简化编写多行字符串并使处理长文本内容时的代码更具可读性。文本块允许以更自然和简洁的方式编写多行字符串。它们被三重双引号包围，并保留缩进。以下是如何使用文本块的示例：

public class TextBlocksExample {
    public static void main(String[] args) {
        String longText = """
            This is a text block in Java 17.
            It allows you to write multi-line strings
            without needing to escape newline characters.
            
            You can also preserve leading whitespace for formatting.
            \tIndented text is also preserved.
            """;

        System.out.println(longText);
    }
}


在这个例子中，我们使用来创建一个多行字符串。您可以看到缩进被保留了，而且您不需要手动用\n来转义换行符。这使得在代码中编写和维护大块文本变得更加容易。

当处理跨越多行的 SQL 查询、JSON、HTML、XML 或任何其他基于文本的内容时，Text Blocks 尤其有用。它们有助于提高代码的可读性和可维护性。

Text Blocks 在 Java 13 中作为预览功能引入，然后在 Java 14、15 和 16 中进一步增强，最终在 Java 17 中成为标准功能。

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