Java 每半年就會更新一次新特性，再不掌握就要落伍了：Java15 的新特性

你好，我是看山。

本文收錄在 《從小工到專家的 Java 進階之旅》 系列專欄中。

從 2017 年開始，Java 版本更新策略從原來的每兩年一個新版本，改為每六個月一個新版本，以快速驗證新特性，推動 Java 的發展。從 《JVM Ecosystem Report 2021》 中可以看出，目前開發環境中有近半的環境使用 Java8，有近半的人轉移到了 Java11，隨著 Java17 的發布，相信比例會有所變化。

因此，準備出一個系列，配合示例講解，闡述各個版本的新特性。

概述

Java15 是在 2020 年 9 月發布的一個短期版本，新增特性如下：

JEP 339：Edwards-Curve 數字簽名算法

JEP 360：密封的類和接口（預覽功能）

JEP 371：隱藏類

JEP 372：移除 Nashorn JavaScript 引擎

JEP 373：重新實現 DatagramSocket 接口

JEP 374：禁用偏向鎖

JEP 375：instanceof 匹配模式（第二版預覽功能）

JEP 377：ZGC：可伸縮低延遲垃圾收集器

JEP 378：文本塊

JEP 379：Shenandoah：低暫停時間垃圾收集器

JEP 381：移除 Solaris 和 SPARC 端口 API

JEP 383：外部存儲器訪問 API（第二版孵化功能）

JEP 384：Record 類型（第二版預覽功能）

JEP 385：廢除 RMI Activation

接下來我們一起看看這些特性。

Edwards-Curve 數字簽名算法（JEP 339）

Edwards-Curve 數字簽名算法（EdDSA），一種根據 RFC 8032 規范所描述的 Edwards-Curve 數字簽名算法（EdDSA）實現加密簽名。

EdDSA 是一種現代的橢圓曲線方案，與 JDK 中的現有簽名方案相比，EdDSA 具有更高的安全性和性能，因此備受關注。它已經在 OpenSSL 和 BoringSSL 等加密庫中得到支持，目前在區塊鏈領域用的比較多。

我們看下官方給的例子：

byte[] msg = "Hello, World!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8); // example: generate a key pair and sign KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("Ed25519"); KeyPair kp = kpg.generateKeyPair(); // algorithm is pure Ed25519 Signature sig = Signature.getInstance("Ed25519"); sig.initSign(kp.getPrivate()); sig.update(msg); System.out.println(Hex.encodeHexString(sig.sign())); // example: use KeyFactory to contruct a public key KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance("EdDSA"); NamedParameterSpec paramSpec = new NamedParameterSpec("Ed25519"); EdECPublicKeySpec pubSpec = new EdECPublicKeySpec(paramSpec, new EdECPoint(true, new BigInteger("1"))); PublicKey pubKey = kf.generatePublic(pubSpec); System.out.println(pubKey.getAlgorithm()); System.out.println(Hex.encodeHexString(pubKey.getEncoded())); System.out.println(pubKey.getFormat());

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例子中 Ed25519 是使用 SHA-512（SHA-2）和 Curve25519 的 EdDSA 簽名方案。旨在提供與高質量 128 位對稱密碼相當的抗攻擊能力，公鑰長度為 256 位，簽名長度為 512 位。

隱藏類（JEP 371）

Java15 引入了一個新的特性：隱藏類（Hidden Classes），一個專為框架而設計的特性。大多數開發人員不會直接使用這個特性，一般是通過動態字節碼或 JVM 語言來使用隱藏類。

隱藏類有下面三個特點：

不可發現：在運行時生成內部類對象；

訪問控制：只能通過反射訪問，不能直接被其他字節碼訪問；

較短的生命周期：可獨立于其他類加載、卸載，且效率很高，能夠減少框架的內存占用。

隱藏類的功能特性還是比較有意思的，會涉及類加載、卸載、不可見、反射等很多內容，后續會開文單獨聊，文章會放在 從小工到專家的 Java 進階之旅 專欄中。

重新實現 DatagramSocket 接口（JEP 373）

老的 DatagramSocket API 在 Java15 中被重寫，是繼 Java14 重寫 Socket API 的后續不走。這個特性是 Loom 項目的先決條件。

目前，DatagramSocket和MulticastSocket將所有的套接字委托為java.net.DatagramSocketImpl的實現，根據不同的平臺，Unix 平臺使用PlainDatagramSocketImpl，Windows 平臺使用TwoStackPlainDatagramSocketImpl和DualPlainDatagramSocketImpl。抽象類DatagramSocketImpl是 Java1.1 提供的，功能很少且有一些過時方法，阻礙了 NOI 的實現。

類似于 Java14 中對 Socket API 的重寫（參見 Java14 新特性），會在DatagramSocket內部封裝一個DatagramSocket實例，將所有調用直接委托給該實例。包裝實例或者使用 NIO 的DatagramChannel::socket創建套接字，或者是使用原始DatagramSocket類的實現DatagramSocketImpl實現功能（用于實現向后兼容）。

我們可以看下新的依賴圖：

禁用偏向鎖（JEP 374）

在 Java15 中，默認禁用偏向鎖，棄用了所有相關命令行選項。

偏向鎖是 HotSpot 中一種用于減少非競爭鎖定開銷的優化技術，不過在如今的應用程序中，優化增益不太明顯了。

根據官方說法，使用偏向鎖增益最多的是大量使用早期同步組件（比如Hashtable、Vector等），隨著新的 API 實現和針對多線程場景引入的支持并發的數據結構，偏向鎖的鎖定及撤銷，會帶來性能的開銷，從而是優化收益降低。

而且隨著越來越多的功能特性引入，偏向鎖在同步子系統中引入的大量代碼，侵入 HotSpot 其他組件，帶來代碼的復雜性和維護成本，成為代碼優化的阻礙。所以官方要將其移除。

不過，有些應用在禁用偏向鎖后會出現性能下降，可以使用-XX:+UseBiasedLocking手動開啟。

ZGC：可伸縮低延遲垃圾收集器（JEP 377）

ZGC 是在 Java11 引入的（參見 Java11 新特性），一直處于試驗階段，想要體驗，需要在參數中使用-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC組合啟用，在 Java15 中，ZGC 成為正式特性，想要使用可以直接用命令-XX:+UseZGC就行。

ZGC 是一個重新設計的并發的垃圾回收器，可以極大的提升 GC 的性能，支持任意堆大小而保持穩定的低延遲。從 https://openjdk.java.net/jeps/333 給出的數據可以看出來，在 128G 堆大小的測試中，ZGC 優勢明顯，找了一張網上的圖片：

雖然 ZGC 愿景很好，但是還有很長的路要走，所以默認的垃圾收集器還是 G1。

Shenandoah：低暫停時間垃圾收集器（JEP 379）

Shenandoah 是在 Java12 引入的（參見）Java12 的新特性，本次和 ZGC 一起轉正。同樣的，想要使用 Shenandoah，不再需要參數-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseShenandoahGC組合，只使用-XX:+UseShenandoahGC即可。需要注意的是，Shenandoah 只在 OpenJDK 中提供，OracleJDK 中并不包含。

文本塊（JEP 378）

文本塊是千呼萬喚終于轉正，在 Java13 中首次引入（參見 Java13 的新特性），在 Java14 中又增加了預覽特性（參見 Java14 的新特性），終于在 Java15 確定下來，可以放心使用了。

我們再復習一下：

@Test void testTextBlock() { final String singleLine = "你好，我是看山，公眾號「看山的小屋」。這行沒有換行，而且我的后面多了一個空格 \n 這次換行了"; final String textBlockSingleLine = """ 你好，我是看山，公眾號「看山的小屋」。\ 這行沒有換行，而且我的后面多了一個空格、s 這次換行了"""; Assertions.assertEquals(singleLine, textBlockSingleLine); }

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這個功能特性是代碼可讀性的優化。

預覽

密封類和接口（JEP 360）

目前，Java 沒有提供對繼承的細粒度控制，只有 public、protected、private、包內控制四種非常粗粒度的控制方式。

為此，密封類的目標是允許單個類聲明哪些類型可以用作其子類型。這也適用于接口，并確定哪些類型可以實現它們。該功能特性新增了sealed和non-sealed修飾符和permits關鍵字。

我們可以做如下定義：

public sealed class Person permits Student, Worker, Teacher {} public sealed class Student extends Person permits Pupil, JuniorSchoolStudent, HighSchoolStudent, CollegeStudent, GraduateStudent {} public final class Pupil extends Student {} public non-sealed class Worker extends Person {} public class OtherClass extends Worker {} public final class Teacher extends Person {}

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我們可以先定義一個sealed修飾的類Person，使用permits指定被繼承的子類，這些子類必須是使用final或sealed或non-sealed修飾的類。其中Student是使用sealed修飾，所以也需要使用permits指定被繼承的子類。Worker類使用non-sealed修飾，成為普通類，其他類都可以繼承它。Teacher使用final修飾，不可再被繼承。

從類圖上看沒有太多區別：

但是從功能特性上，起到了很好的約束作用，我們可以放心大膽的定義可以公開使用，但又不想被非特定類繼承的類了。

instanceof 模式匹配-預覽第二版（JEP 375）

instanceof 模式匹配首先在 Java14 中提供預覽功能（參見 Java14 特性），可以提供instanceof更加簡潔高效的實現，在 Java15 中沒有新增特性，主要是為了再次收集反饋，根據結果看，大家還是很期待這個功能，在 Java16 中正式提供。

我們再簡單看下instanceof的改進：

@Test void test1() { final Object obj1 = "Hello, World!"; int result = 0; if (obj1 instanceof String str) { result = str.length(); } else if (obj1 instanceof Number num) { result = num.intValue(); } Assertions.assertEquals(13, result); }

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Record 類型-預覽第二版（JEP 384）

Record 類型用來增強 Java 語言特性，充當不可變數據載體。在 Java14 中提供預覽功能（參見 Java14 新特性），在 Java15 中提供第二次預覽，這次預覽的目標是收集用戶反饋。

比如，我們定義一個Person類：

public record Person(String name, String address) { }

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我們轉換為之前的定義會是一坨下面這種代碼：

public final class PersonBefore14 { private final String name; private final String address; public PersonBefore14(String name, String address) { this.name = name; this.address = address; } public String name() { return name; } public String address() { return address; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) { return true; } if (o == null || getClass() != o.getClass()) { return false; } PersonBefore14 that = (PersonBefore14) o; return Objects.equals(name, that.name) && Objects.equals(address, that.address); } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(name, address); } @Override public String toString() { return "PersonBefore14{" + "name='" + name + '\'' + ", address='" + address + '\'' + '}'; } }

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Record 類型特性有四個特性：

設計一個面向對象的結構，表達簡單的信息聚合；

幫助開發人員專注于建模不可變數據，而不是可擴展的行為；

自動實現數據驅動的方法，比如equals、getter、setter等方法；

保留長期存在的 Java 規范，比如遷移兼容性。

我們不能將 Record 類型簡單的理解為去除“樣板化”代碼的功能，它不是解決 JavaBean 命名約定的中很多模板化方法的冗余繁雜問題，它的目標不是類似 Lombok 等工具自動生成代碼的功能，是從開發人員專注模型的角度出發的。

孵化

外部存儲器訪問 API-孵化第二版（JEP 383）

外部存儲器訪問 API 在 Java14 開始孵化（參見 Java14 新特性），在 Java15 中繼續孵化狀態，這個版本中增加了幾個特性：

新的VarHandleAPI，用于定制內存訪問句柄；

支持Spliterator接口實現并行處理內存段；

增強了對映射內存段的支持；

能夠像本機調用一樣操作或間接操作內存地址。

外部內存通常是說那些獨立 JVM 之外的內存區域，可以不受 JVM 垃圾收集的影響，通常能夠處理較大的內存。

這些新的 API 雖然不會直接影響多數的應用類開發人員，但是他們可以在內存的第三方庫中提供支持，包括分布式緩存、非結構化文檔存儲、大型字節緩沖區、內存映射文件等。

其他

移除 Nashorn JavaScript 引擎（JEP 372）

Nashorn JavaScript 引擎最初在 Java8 中引入（參見 Java8 新特性），在 Java11 被標記為過期，在 Java15 中被刪除，包括 Nashorn JavaScript 引擎、API、jjs 工具等內容。

Nashorn JavaScript 引擎是一個 JavaScript 腳本引擎，用來取代 Rhino 腳本引擎，對 ECMAScript-262 5.1 有完整的支持，增強了 Java 和 JavaScript 的兼容性，而且有很強的性能。

隨著 GraalVM 和其他虛擬機技術最近的引入，Nashorn 引擎不再在 JDK 生態系統中占有一席之地。而且，ECMAScript 腳本語言結構、API 改變速度太快，Nashorn JavaScript 引擎維護成本太高，所以，直接刪了。

移除 Solaris 和 SPARC 端口 API（JEP 381）

Solaris 和 SPARC 都已被 Linux 操作系統和英特爾處理器取代。放棄對 Solaris 和 SPARC 端口的支持將使 OpenJDK 社區的貢獻者能夠加速開發新功能，從而推動平臺向前發展。

Solaris 和 SPARC 端口 API 在 Java14 中標記過時，在 Java15 中徹底移除。僅僅半年就痛下殺手，可見社區對于維護這些 API 深受折磨。

廢除 RMI Activation（JEP 385）

RMI Activation 在 Java15 中標記為廢除，會在未來版本刪除。之所以被刪除，是因為在現代的 web 應用中，已經不需要這種激活機制，繼續維護，增加了 Java 開發人員的維護負擔。在 Java8 的時候，已經將其設置為非必選項。

從開發系統的角度看，雖然 RMI Activation 是一個還不錯的設計，但是已經有其他替代方案，繼續維護開發下去，成本收益完全不匹配，及早舍棄，可以選擇更加優秀的方案。有些類似于零邊際成本的思想。

文末總結

本文介紹了 Java15 新增的特性，完整的特性清單可以從 https://openjdk.java.net/projects/jdk/15/ 查看。后續內容會發布在 從小工到專家的 Java 進階之旅 系列專欄中。

青山不改，綠水長流，我們下次見。

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