Java 21：下一个 LTS 版本，提供了虚拟线程、记录模式和模式匹配

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Oracle[发布](https://mail.openjdk.org/pipermail/jdk-dev/2023-September/008267.html)Java 编程语言和虚拟机的[第21个版本](https://openjdk.org/projects/jdk/21/)。这是自 2021 年[JDK 17](https://openjdk.java.net/projects/jdk/17/)发布以来的第一个长期支持（LTS）版本。最终的特性集包括以下 15 个 JEP：

-   JEP 430：[字符串模板（预览版）](https://openjdk.org/jeps/430)  
    
-   JEP 431：[有序集合](https://openjdk.org/jeps/431)  
    
-   JEP 439：[分代式ZGC](https://openjdk.org/jeps/439)  
    
-   JEP 440：[记录模式](https://openjdk.org/jeps/440)  
    
-   JEP 441：[switch模式匹配](https://openjdk.org/jeps/441)  
    
-   JEP 442：[外部函数&内存API（第三个预览版）](https://openjdk.org/jeps/442)  
    
-   JEP 443：[未命名模式和变量（预览版）](https://openjdk.org/jeps/443)  
    
-   JEP 444：[虚拟线程](https://openjdk.org/jeps/444)  
    
-   JEP 445：[未命名类和实例的Main方法（预览版）](https://openjdk.org/jeps/445)  
    
-   JEP 446：[作用域值（预览版）](https://openjdk.org/jeps/446)  
    
-   JEP 448：[向量API（第六轮孵化）](https://openjdk.org/jeps/448)  
    
-   JEP 449：[弃用Windows 32-bit x86移植，为删除做准备](https://openjdk.org/jeps/449)  
    
-   JEP 451：[准备禁用代理的动态加载](https://openjdk.org/jeps/451)  
    
-   JEP 452：[密钥封装机制API](https://openjdk.org/jeps/452)  
    
-   JEP 453：[结构化并发（预览版）](https://openjdk.org/jeps/453)

其中有三个——虚拟线程、记录模式和 switch 模式匹配——已经完成了各自的预览，现已最终确定。

如下图所示，[JDK 21的特性开发节奏](https://blogs.oracle.com/java/post/the-arrival-of-java-21)和前两个 LTS 版本（即 JDK 17 和 JDK 11）以及以前其他的 JDK 版本类似。

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Azul 副首席执行官[Simon Ritter](https://www.linkedin.com/in/siritter/)告诉 InfoQ：

> JDK 21 将是 OpenJDK 发行版的下一个长期支持（LTS）版本。这一点很重要，因为许多企业用户在生产环境中都只使用这样的版本。长远来看，将会有大量的用户采用。然而，大部分用户在部署前会等待 6 到 12 个月，以便新特性可以经历更多真实世界的测试，发现的 Bug 得以修复。
> 
> JDK 21 包含了许多新特性，涵盖了平台的各个方面：语言、库、JVM 和工具。
> 
> JDK 21 最突出的特性也许是虚拟线程，它从预览特性变成了完整特性。对于使用一请求一线程模型的应用程序来说，这是提高性能和可扩展性的理想选择，因为线程在等待 IO 上花费了大量的时间。作为 Loom 项目的一部分，开发人员对这个特性可谓期待已久。
> 
> 对于开发人员，该版本提供了各种与模式匹配有关的语言级特性。记录模式和 switch 模式匹配都成了完整特性。还有一个小而强大的特性是未命名模式和变量。向量 API（用于数值密集型计算）和外部函数 &内存 API（Panama 项目的一部分）将继续以孵化器的形式开发。
> 
> 看下自 JDK 17 以来的新特性总表就会知道，这个新的 Java LTS 版本对开发人员和最终用户将会很有吸引力。

下面我们将进一步探讨下其中的一些 JEP，提供一些 JDK 21 的资源，并预测下 JDK 22 中可能包含哪些特性。

#### 虚拟线程

JEP 444（[虚拟线程](https://openjdk.org/jeps/444)）根据前两轮预览的反馈最终确定了这个特性：JEP 436（[虚拟线程第二次预览](https://openjdk.org/jeps/436)）在 JDK 20 中交付；JEP 425（[虚拟线程第一次预览](https://openjdk.org/jeps/425)）在 JDK 19 中交付。该特性为 Java 平台提供了虚拟线程。这种轻量级的线程可以显著减少编写、维护和观测高吞吐量并发应用程序的工作量。JEP 436 最重要的变化是，虚拟线程现在完全支持[线程本地变量](https://openjdk.org/jeps/8303683#Thread-local-variables)，取消了不使用这些变量的选项。要了解关于 JEP 444 的更多细节，可以阅读[InfoQ的这篇新闻报道](https://www.infoq.com/news/2023/04/virtual-threads-arrives-jdk21/)以及 [José Paumard](https://www.linkedin.com/in/jos%C3%A9-paumard-2458ba5/)（Oracle Java 平台组 Java 开发大使）提供的 JEP Café[截屏视频](https://inside.java/2022/06/08/jepcafe11/)。

#### 记录模式

在 Amber 项目的支持下，JEP 440（[记录模式](https://openjdk.org/jeps/440)）最终确定了这一特性，并根据前两轮[预览](https://openjdk.java.net/jeps/12)的反馈进行了增强：JEP 432（[记录模式第二次预览](https://openjdk.org/jeps/432)）在 JDK 20 中交付；JEP 405（[记录模式第一次预览](https://openjdk.org/jeps/405)）在 JDK 19 中交付。该特性通过_记录模式_增强了语言解构记录值的能力。记录模式可以与_类型模式_结合使用，以“实现强大的声明式可组合数据导航和处理形式”。最近，类型模式通过 JEP 420（[switch模式匹配第二次预览](https://openjdk.java.net/jeps/420)，在 JDK 18 中交付）和 JEP 406（[switch模式匹配第一次预览](https://openjdk.java.net/jeps/406)，在 JDK 17 中交付）进行了扩展，已可用于`switch`case 标签。JEP 432 最重要的变化是删除了在增强型`for`语句头中使用记录模式的支持。要了解关于 JEP 440 的更多细节，可以阅读[InfoQ的这篇新闻报道](https://www.infoq.com/news/2023/05/java-gets-boost-with-record/)。

#### Switch 模式匹配

也是在 Amber 项目的支持下，JEP 441（[switch模式匹配](https://openjdk.org/jeps/441)）最终确定了这个特性，并根据前四轮预览的反馈进行了增强：JEP 433（[switch模式匹配第四次预览](https://openjdk.org/jeps/433)）在 JDK 20 中交付；JEP 427（[switch模式匹配第三次预览](https://openjdk.org/jeps/427)）在 JDK 19 中交付；JEP 420（[switch模式匹配第二次预览](https://openjdk.java.net/jeps/420)）在 JDK 18 中交付；JEP 406（[switch模式匹配第一次预览](https://openjdk.java.net/jeps/406)）在 JDK 17 中交付。该特性通过在`switch`表达式和语句中使用模式匹配增强了该语言。要了解关于 JEP 441 的更多细节，可以阅读[InfoQ的这篇新闻报道](https://www.infoq.com/news/2023/07/tranforming-java-pattern/)。

#### 未命名类和实例的 Main 方法（预览）

JEP 445（[未命名类和实例的Main方法预览](https://openjdk.org/jeps/445)）之前称为_灵活的 Main 方法和匿名 Main 类（预览）_和_隐式类与增强 Main 方法（预览）_。它提出“改进 Java 语言，使学生可以编写他们的第一个程序，而不需要了解为大型程序设计的语言特性。”该 JEP 延续了 Oracle Java 语言架构师[Brian Goetz](https://www.linkedin.com/in/briangoetz/)在 2022 年 9 月发表的博文[_Paving the on-ramp_](https://openjdk.org/projects/amber/design-notes/on-ramp)。Oracle 技术顾问[Gavin Bierman](https://www.linkedin.com/in/gavin-bierman-a0173075/)已经发布了[规范文档](https://cr.openjdk.org/~gbierman/jep445/jep445-20230502/specs/unnamed-classes-instance-main-methods-jls.html)的初稿供 Java 社区审查。要了解关于 JEP 445 的更多细节，可以阅读[InfoQ的这篇新闻报道](https://www.infoq.com/news/2023/05/beginner-friendly-java/)。

#### RoadTo21

Java 开发关系团队——[Billy Korando](https://www.linkedin.com/in/billy-korando-129b8197/)、[Ana-Maria Mihalceanu](https://www.linkedin.com/in/ana-maria-mihalceanu-1508/)、[José Paumard](https://www.linkedin.com/in/jos%C3%A9-paumard-2458ba5/) 和[Nicolai Parlog](https://nipafx.dev/nicolai-parlog/)——提供了一系列时长约 20 分钟的视频教程，代号为 #RoadTo21，其中介绍了更多关于 JDK 21 特性的细节：

-   [Java 21带来了完整的模式匹配](https://inside.java/2023/09/17/roadto21-pattern-matching/)，由 Parlog 提供
    
-   [Java 21安全性](https://inside.java/2023/09/13/roadto21-security/)，由 Mihalceanu 提供
    
-   [Java 21 API变化](https://inside.java/2023/09/10/roadto21-api/)，由 Paumard 提供
    
-   [Java 21工具增强：全面改进](https://inside.java/2023/09/06/roadto21-performance/)，由 Mihalceanu 提供
    
-   [Java 21 JVM和GC改进](https://inside.java/2023/09/03/roadto21-performance/)，由 Korando 提供
    
-   [Java 21新特性：虚拟线程](https://inside.java/2023/08/30/roadto21-virtualthreads/)，由 Paumard 提供
    
-   [从Java 17升级到Java 21](https://inside.java/2023/08/27/roadto21-upgrade/)，由 Parlog 提供

#### JDK 21 发布会

[JDK 21发布会](https://dev.java/community/java-21-launch/)于 2023 年 9 月 19 日 UTC 时间 13:00-21:00 进行了直播，由 Parlog、Mihalceanu 和 Korando 主持。这次活动邀请了众多嘉宾，并进行了 **Java First Java Always 专题讨论**，探讨 JDK 21 的特性。整个过程在拉斯维加斯的 Oracle CloudWorld 进行了实况直播。

专题讨论小组的成员包括：Oracle 开发关系高级总监[Sharat Chander](https://www.linkedin.com/in/sharatchander/)、Oracle Java 平台组软件开发高级副总裁[Georges Saab](https://www.linkedin.com/in/georgessaab/)；Oracle 开发关系副总裁[Chad Arimura](https://www.linkedin.com/in/chadarimura/)；Oracle 编程语言设计师[Daniel Smith](https://www.linkedin.com/in/dansmithjava/)。

该小组发布了四份公告：一个新的[Java Playground](https://dev.java/playground/)，基于 JShell 实用程序，可用于编写和执行 Java 代码；Java 社区现在可以向[dev.java](https://dev.java/)网站[提供内容](https://dev.java/authors/)了；一个新的[Java Developer Relations](https://github.com/java) Github 存储库；JDK 11 将至少支持到 2032 年。

#### JDK 22

目前，JDK 22 中会包含哪些 JEP 尚不确定。但是，根据最近提交的 JEP 草案和建议最终某项特性的 JEP 候选，我们已经可以推测出哪些 JEP 有可能包含在 JDK 22 中。

JEP 454（[外部函数&内存API](https://openjdk.org/jeps/454)）建议在两轮孵化和三轮预览后最终确定该特性：JEP 412（[外部函数&内存API第一轮孵化](https://openjdk.org/jeps/412)）在 JDK 17 中交付；JEP 419（[外部函数&内存API第二轮孵化](https://openjdk.org/jeps/419)）在 JDK 18 中交付；JEP 424（[外部函数&内存API第一次预览](https://openjdk.org/jeps/424)）在 JDK 19 中交付；JEP 434（[外部函数&内存API第二次预览](https://openjdk.org/jeps/434)）在 JDK 20 中交付；JEP 442（[外部函数&内存API第三次预览](https://openjdk.org/jeps/442)）将在即将发布的 JDK 21 GA 版本中交付。自上一个版本以来的改进包括：新增清单属性`Enable-Native-Access`，使可执行 JAR 文件中的代码可以调用受限方法，而无需使用`--enable-native-access`标识；允许客户端以编程方式构建 C 函数描述符，避免使用特定于平台的常量；改进对本地内存可变长数组的支持；在本地字符串中支持多字符集。

在[Panama项目](https://openjdk.org/projects/panama/)的支持下，**JEP 草案 8315945**（[向量API第七轮孵化](https://openjdk.org/jeps/8315945)）包含了针对前六轮孵化反馈的增强：JEP 448（[向量API第六轮孵化](https://openjdk.org/jeps/448)）将在即将发布的 JDK 21 GA 版本中交付；JEP 438（[向量API第五轮孵化](https://openjdk.org/jeps/438)）在 JDK 20 中交付；JEP 426（[向量API第四轮孵化](https://openjdk.org/jeps/426)）在 JDK 19 中交付；JEP 417（[向量API第三轮孵化](https://openjdk.java.net/jeps/417)）在 JDK 18 中交付；JEP 414（[向量API第二轮孵化](https://openjdk.java.net/jeps/414)）在 JDK 17 中交付；JEP 338（[向量API第一轮孵化](https://openjdk.java.net/jeps/338)）在 JDK 16 中作为[孵化器模块](https://openjdk.java.net/jeps/11)交付。JEP 448 最重要的变化包括增强[JVM编译器接口](https://docs.oracle.com/en/graalvm/enterprise/20/docs/reference-manual/compiler/#graalvm-compiler)（JVMCI）以支持向量 API 值。

**JEP 草案 8277163**（[值对象预览](https://openjdk.java.net/jeps/8277163)）建议创建值对象，它们是无标识值类，用于指定其实例的行为。该草案与 JEP 401（[空限制值对象存储预览](https://openjdk.java.net/jeps/401)）相关，并将继续为实现[Valhalla项目](https://openjdk.java.net/projects/valhalla/)做出贡献。

[Daniel Smith](https://www.linkedin.com/in/dansmithjava/)是 Oracle 的编程语言设计师。他[更新](https://mail.openjdk.org/pipermail/valhalla-spec-observers/2023-August/002320.html)了 JEP 401（[空限制值对象存储预览](https://openjdk.java.net/jeps/401)），以便与 Oracle 的最新设计思想“在语言和类文件中表达扁平化（flattenability）”保持一致。该提案最初名为 Primitive Classes（预览版），支持值对象（见[JEP Draft 8277163](https://openjdk.org/jeps/8277163)）的空限制存储，即在字段和数组组件中将它们初始化为类的初始实例，并拒绝空值写入尝试。

**JEP 草案 8311828**（[未命名模式和变量](https://openjdk.org/jeps/8311828)）建议在上一轮预览的基础上最终确定该特性：JEP 443（[未命名模式和变量预览](https://openjdk.org/jeps/443)）在 JDK 21 中交付。这个 JEP 将“使用_未命名模式_（可以匹配记录组件，而不需要说明组件的名称或类型）和_未命名变量_（可以初始化，但不能使用）来增强语言。”两者都用下划线字符表示，如`r instanceof _(int x, int y)`和`r instanceof _`。

根据 Oracle Java 平台组首席架构师[Mark Reinhold](https://www.linkedin.com/in/markreinhold)的建议，[JDK 22](https://jdk.java.net/22/)的正式发布日期暂定为 2024 年 3 月 19 日。其特性预计将于 2023 年 12 月初冻结。要了解关于其他 JEP 草案和候选的更多细节，可以阅读[InfoQ的这篇详细报道](https://www.infoq.com/news/2023/09/java-21-so-far/)。

JDK 21 现在已经可以[从Oracle官网上下载](https://jdk.java.net/21/)，其他供应商的二进制文件预计也将很快提供。

**原文链接：**

[https://www.infoq.com/news/2023/09/java21-released/](https://www.infoq.com/news/2023/09/java21-released/)

**相关阅读：**

**[Java 近期新闻：JCP 25 周年、外部函数 & 内存 API、Eclipse Epicyro](https://www.infoq.cn/article/cR6cA98S1jv7e8KHGfpy)**

**[JVM 语言比较研究：Java、Kotlin 和 Scala 的利与弊](https://www.infoq.cn/article/ThrjTB6kHMdXmjIPeaEv)**

**[Java 21：最新进展一览](https://www.infoq.cn/article/QB87kOkWjf6jXxODkd9T)**