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Java 14 新特性:switch、文本块、instanceof、记录类(Record)、NullPointerException 等有重大变化

发布时间: 2020-03-10 10:38:54|浏览量:537| 评论: 0

Java 14 计划于 3 月 17 号发布。这一版本包含的 JEP 比 Java 12 和 Java 13 的总和还要多。那么,对于每天需要面对 Java 代码的开发者来说,哪些东西最值得关注?



本文将着重介绍以下这些 Java 新特性:


· 改进的 switch 表达式。这一特性已经作为预览版出现在 Java 12 和 Java 13 中,而 Java 14 将带来它的完整正式版。


· instanceof 的模式匹配(这是个一语言特性)。


· 非常有用的 NullPointerException 信息(这是一个 JVM 特性)。


switch 表达式


在 Java 14 中,switch 表达式是一个正式的特性。而在之前的两个 Java 版本中,这个特性只是预览版。设定“预览版”的目的是为了收集开发者反馈,并根据反馈结果决定相应的特性是否要做出修改,甚至是移除,但其中的大部分都会成为正式特性。


新的 switch 表达式有助于减少 bug,因为它的表达和组合方式更容易编写。例如,下面的示例使用了箭头语法:


var log = switch (event) {
case PLAY -> "User has triggered the play button";
case STOP, PAUSE -> "User needs a break";
default -> {
String message = event.toString();
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
yield "Unknown event " + message +
" logged on " + now;
}
};


文本块


Java 13 引入了文本块特性,并将其作为预览版。有了这个特性,处理多行字符串字面量就容易了很多。在 Java 14 中,该特性仍然是预览版,不过做了一些调整。在没有这个特性之前,要表示多行格式化的字符串需要像下面这样:


String html = "" +
"\n\t" + "" +
"\n\t\t" + "

\"Java 14 is here!\"

" +
"\n\t" + "" +
"\n" + "";



有了文本块特性之后,可以使用三引号来表示字符串的开头和结尾,这样的代码看起来更简洁、更优雅:


String html = """
"Java 14 is here!"
""";


在 Java 14 中,该特性增加了两个转义字符。一个是\s,用来表示单空格。一个是反斜杠\,用在行末表示不换行。如果你有一个很长的字符串,为了让代码看起来更好看,但又不希望真的换行,就可以使用这个转义字符。


例如,目前的多行字符串是这样的:


String literal =
"Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing " +
"elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore " +
"et dolore magna aliqua.";


使用了新的转义字符之后是这样的:


String text = """
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing \
elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore \
et dolore magna aliqua.\
""";


instanceof 的模式匹配


为了避免在使用 instanceof 后还需要进行类型转换,Java 14 引入了一个新的预览版特性。例如,在没有该特性之前:


if (obj instanceof Group) {
Group group = (Group) obj;
// 调用 group 的方法
var entries = group.getEntries();
}


我们可以使用新的特性来重写这段代码:


if (obj instanceof Group group) {
var entries = group.getEntries();
}


既然条件检查已经确认 obj 是 Group 类型,那为什么还要再次进行显式的类型转换呢?这样有可能更容易出错。新的语法可以将代码中的大部分类型转换移除掉。2011 年发布的一份研究报告显示,Java 代码中有 24% 的类型转换是跟在 instanceof 之后的。


Joshua Bloch 的经典著作《Effective Java》中有一段代码示例:


@Override public boolean equals(Object o) {
return (o instanceof CaseInsensitiveString) &&
((CaseInsensitiveString) o).s.equalsIgnoreCase(s);
}


这段代码可以使用新的语法写成:


@Override public boolean equals(Object o) {
return (o instanceof CaseInsensitiveString cis) &&
cis.s.equalsIgnoreCase(s);
}


这个特性很有意思,因为它为更为通用的模式匹配打开了大门。模式匹配通过更为简便的语法基于一定的条件来抽取对象的组件,而 instanceof 刚好是这种情况,它先检查对象类型,然后再调用对象的方法或访问对象的字段。


记录类(Record)


另一个预览特性是“记录”。该特性主要是为了降低 Java 语法的“啰嗦”程度,让开发者写出更简洁的代码。这个特性主要用在某些领域类上,这些类主要用于保存数据,不提供领域行为。


我们以一个简单的领域类 BankTransaction 作为例子,它包含了三个字段:date、amount 和 description。目前,这个类需要以下几个组件:


构造器;

getter 方法;

toString() 方法;

hashCode() 和 equals() 方法。


这些方法一般可以通过 IDE 自动生成,但会占用很大的代码空间,例如:


public class BankTransaction {
private final LocalDate date;
private final double amount;
private final String description;


public BankTransaction(final LocalDate date,
final double amount,
final String description) {
this.date = date;
this.amount = amount;
this.description = description;
}

public LocalDate date() {
return date;
}

public double amount() {
return amount;
}

public String description() {
return description;
}

@Override
public String toString() {
return "BankTransaction{" +
"date=" + date +
", amount=" + amount +
", description='" + description + '\'' +
'}';
}

@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
BankTransaction that = (BankTransaction) o;
return Double.compare(that.amount, amount) == 0 &&
date.equals(that.date) &&
description.equals(that.description);
}

@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(date, amount, description);
}
}


Java 14 提供了一种方式,可以避免这种繁琐的代码,满足开发者希望一个类只是用来聚合数据的意图。BankTransaction 可以重构成:


public record BankTransaction(LocalDate date,
double amount,
String description) {}


除了构造器和 getter 方法,还会自动生成 equals、hashCode 和 toString 方法。


要尝试这个特性,需要在编译代码时打开预览标签:


javac --enable-preview --release 14 BankTransaction.java


记录类的字段隐式都是 final 的,也就是说不能对它们进行动态赋值。不过要注意,这并不意味着整个记录类对象都是不可变的,如果字段保存的是对象,那么这个对象是可变的。


这里要插一句话,如果从培训的角度来讲,例如你要教会初级开发者,那么记录类应该在什么时候讲授比较好?在介绍 OOP 和类的概念之前还是之后?


有用的 NullPointerException 信息


有些人认为,抛出 NullPointerException 应该成为 Java 编程的一个新的“Hello world”,因为这是不可避免的。NullPointerException 确实让人抓狂,它们经常出现在生产环境的日志里,但调试起来很困难。例如,看看下面这段代码:


var name = user.getLocation().getCity().getName();


这段代码可能会抛出一个异常:


Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at NullPointerExample.main(NullPointerExample.java:5)


在一行代码里连续调用了多个方法,比如 getLocation() 和 getCity(),它们都有可能返回 null,而 user 也可能为 null。所以,我们无法知道是什么导致了 NullPointerException。


在 Java 14 中,JVM 会抛出更多有用的诊断信息:


Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "Location.getCity()" because the return value of "User.getLocation()" is null
at NullPointerExample.main(NullPointerExample.java:5)


错误信息提供了两个内容:


结果:无法调用 Location.getCity()。


原因:User.getLocation() 返回值是 null。


要启用这个功能,需要添加 JVM 标识:


-XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages


例如:


java -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages NullPointerExample


据报道,在未来的版本中,这个特性可能会默认启用。


这个增强特性不仅适用于方法调用,只要会导致 NullPointerException 的地方也都适用,包括字段的访问、数组的访问和赋值。


结论


Java 14 带来了一些新的预览特性,例如可用于避免显式类型转换的 instanceof 模式匹配。它还引入了记录类,提供了一种简洁的方式来创建只用于聚合数据的类。另外,增强的 NullPointerException 错误信息有助于更好地进行诊断。switch 表达式成为 Java 14 的正式特性。文本块进入第二轮预览,新增了两个转义字符。

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