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JDK17新特性資料：新手入門教程

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Java

概述

JDK 17作为长期支持版本，带来了多项新特性和改进，其中包括密封类型、文本块和模式匹配等功能，进一步增强了Java语言的表现力和安全性。本文将详细介绍这些新特性及其应用场景，帮助开发人员更好地理解和利用JDK17新特性资料。

引入与简介

JDK 17 是 Java 开发工具包（Java Development Kit）的第 17 个版本。它在 2021 年 9 月发布，作为长期支持（LTS）版本之一，旨在为开发人员提供稳定性和可靠性。JDK 17 的发布背景是基于对 Java 生态系统的持续发展和改进，以满足现代应用程序的需求。此版本不仅引入了多项新特性和改进，还通过引入密封类型（Sealed Types）、文本块（Text Blocks）和更强大的模式匹配功能（Pattern Matching for instanceof），进一步增强 Java 语言的表现力和安全性。

JDK 17 主要变化概述

JDK 17 引入了一些重要的新特性和改进，包括但不限于以下几个方面：

密封类型（Sealed Types）：允许类和接口声明为密封类型，限制它们的子类和实现类。这有助于更好地控制继承层次结构，提高了代码的安全性和可维护性。
文本块（Text Blocks）：在处理多行字符串时提供了更简洁和直观的语法，使代码更加易读和维护。
模式匹配 for instanceof：允许在 instanceof 检查中使用模式匹配，简化了类型检查和类型处理的代码，使其更加简洁和高效。
模式匹配 for switch 表达式：对 switch 表达式进行了增强，使其能够处理更复杂的类型和模式，进一步提升了代码的灵活性和可读性。
弃用和移除的特性：一些不再被推荐使用的特性被标记为弃用，甚至被移除，以清理和优化 Java 语言的特性集。

这些变化共同构成了 JDK 17 的核心特性，为开发人员提供了更强大和灵活的工具，用于构建高质量、安全且高效的 Java 应用程序。

新特性详解

JDK 17 引入了三个重要的新特性：密封类型（Sealed Types）、文本块（Text Blocks）和模式匹配 for instanceof。以下是这些特性的详细解释，包括它们的功能和应用场景。

Sealed Types（密封类型）

密封类型允许开发人员在类和接口层次结构中精确地控制继承关系。通过将类声明为密封类型，可以限制哪些其他类可以作为其直接子类或实现类。这种控制提高了代码的可维护性和安全性，确保了类型层次结构的清晰性和一致性。

为了声明一个密封类型，可以在类或接口声明之前使用 sealed 关键字。此外，还可以指定允许哪些类成为其子类或实现类。这可以通过 permits 关键字来实现。以下是一个密封类的示例：

public sealed class Animal permits Dog, Cat {
    private String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public final class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }
}

public final class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
}

在这个示例中，Animal 类被声明为密封类型，并通过 permits 关键字明确指定了 Dog 和 Cat 类可以成为其子类。这种方式确保了 Animal 类的继承层次结构被严格控制，从而避免了无意中引入其他未预期的子类。

Text Blocks（文本块）

文本块功能允许开发人员更自然地处理多行字符串。在处理多行文本时，传统的 Java 字符串表示方式（如使用 \n、\" 等转义字符）可能会显得复杂和难以阅读。文本块则提供了一种更简洁、更直观的方式来定义和操作多行字符串。

文本块通过使用三个反引号（``````）包围字符串内容来定义。字符串中的换行符会被保留，不需要手动添加转义字符。以下是一个文本块的示例：

String text = """
        This is a text block.
        It can span multiple lines.
        It can contain any characters, including special ones like \n and \t.
        """;
System.out.println(text);

在这个示例中，text 变量使用文本块定义了一个多行字符串，其中包含了换行和特殊字符。输出的结果将保留这些换行符和特殊字符，使得多行字符串的处理变得更加直观和简洁。

Pattern Matching for `instanceof`（模式匹配 for `instanceof`）

模式匹配 for instanceof 是 JDK 17 中引入的一个重要特性，能够简化复杂类型检查和类型处理的代码。传统的 instanceof 语句通常需要额外的类型转换和条件分支来处理不同类型的对象。通过引入模式匹配，可以将这些复杂操作简化为更简洁、更易读的代码。

以下是一个使用模式匹配 for instanceof 的示例：

public class Shape {
    public String getType() {
        return "Shape";
    }
}

public class Circle extends Shape {
    @Override
    public String getType() {
        return "Circle";
    }
}

public class Square extends Shape {
    @Override
    public String getType() {
        return "Square";
    }
}

public class Demo {
    static void printShapeType(Shape shape) {
        if (shape instanceof Circle circle) {
            System.out.println("It's a Circle");
            System.out.println("Type: " + circle.getType());
        } else if (shape instanceof Square square) {
            System.out.println("It's a Square");
            System.out.println("Type: " + square.getType());
        } else {
            System.out.println("It's a Shape");
            System.out.println("Type: " + shape.getType());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape1 = new Circle();
        Shape shape2 = new Square();

        printShapeType(shape1);
        System.out.println();
        printShapeType(shape2);
    }
}

在这个示例中，printShapeType 方法使用模式匹配 for instanceof 来检查传入的 shape 对象的类型。如果 shape 是 Circle 类型，方法会打印出 "It's a Circle" 并输出 Circle 类型的 getType 方法结果。同样的，如果 shape 是 Square 类型，方法会打印出 "It's a Square" 并输出 Square 类型的 getType 方法结果。如果没有匹配的类型，则会打印 "It's a Shape" 并输出 Shape 类型的 getType 方法结果。

这种模式匹配的使用不仅简化了代码结构，还提高了代码的可读性和可维护性，使得对不同类型的对象进行检查和操作变得更加直观和高效。

Pattern Matching for `switch` Expression（模式匹配 for `switch` 表达式）

模式匹配 for switch 表达式是 JDK 17 引入的另一个重要特性，能够简化复杂的类型检查和类型处理逻辑。通过模式匹配，可以将复杂的类型检查简化为更简洁、更易读的代码。

以下是一个使用模式匹配 for switch 表达式的示例：

public class Shape {
    public String getType() {
        return "Shape";
    }
}

public class Circle extends Shape {
    @Override
    public String getType() {
        return "Circle";
    }
}

public class Square extends Shape {
    @Override
    public String getType() {
        return "Square";
    }
}

public class Demo {
    static String printShapeType(Shape shape) {
        return switch (shape) {
            case Circle circle -> "It's a Circle, Type: " + circle.getType();
            case Square square -> "It's a Square, Type: " + square.getType();
            default -> "It's a Shape, Type: " + shape.getType();
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape1 = new Circle();
        Shape shape2 = new Square();

        System.out.println(printShapeType(shape1));
        System.out.println();
        System.out.println(printShapeType(shape2));
    }
}

在这个示例中，printShapeType 方法使用模式匹配 for switch 表达式来检查传入的 shape 对象的类型。如果 shape 是 Circle 类型，方法会返回 "It's a Circle, Type: " + Circle 类型的 getType 方法结果。同样的，如果 shape 是 Square 类型，方法会返回 "It's a Square, Type: " + Square 类型的 getType 方法结果。如果没有匹配的类型，则会返回 "It's a Shape, Type: " + Shape 类型的 getType 方法结果。

这种模式匹配的使用不仅简化了代码结构，还提高了代码的可读性和可维护性，使得对不同类型的对象进行检查和操作变得更加直观和高效。

安装与配置

安装和配置 JDK 17 是使用该版本进行开发的第一步。以下是详细的步骤，包括如何下载 JDK 17、如何安装 JDK 17 以及如何配置环境变量。

如何下载 JDK 17

访问官方网站：
- 打开浏览器，访问 Oracle 官方网站 (https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk17-downloads.html)。
- 阅读并接受 Oracle JDK 的许可协议。
选择版本和平台：
- 选择与你的操作系统和架构相匹配的下载包。例如，如果你使用的是 Windows 64 位系统，可以选择 Windows x64 的 ZIP 文件。
下载安装包：
- 点击下载链接，下载 JDK 17 的安装包。

如何安装 JDK 17

解压下载的安装包：
- 将下载的安装包解压到指定目录，例如 C:\Program Files\Java\jdk-17（Windows）或 /usr/lib/jvm/jdk-17（Linux）。
设置安装路径：
- 确保解压后的目录结构符合标准的 JDK 安装路径。
安装成功：
- 安装完成后，可以在解压后的目录中查看 JDK 的相关文件和工具，例如 bin、lib、include 等。

配置环境变量

配置环境变量是确保 JDK 17 可以被系统识别和使用的重要步骤。以下是配置环境变量的具体步骤：

设置 JAVA_HOME：
- 在环境变量设置中新建一个名为 JAVA_HOME 的变量，其值为 JDK 17 的安装路径。例如，在 Windows 中，设置为 C:\Program Files\Java\jdk-17；在 Linux 中，设置为 /usr/lib/jvm/jdk-17。
更新 PATH 变量：
- 修改 PATH 变量，添加 JDK 17 的 bin 目录。例如，在 Windows 中添加 %JAVA_HOME%\bin；在 Linux 和 macOS 中添加 /usr/lib/jvm/jdk-17/bin。
验证配置：
- 打开命令行工具，输入 java -version 命令，验证是否正确配置了 JDK 17。如果配置正确，命令将输出 JDK 17 的版本信息。

示例代码

在上一部分中，我们已经简要介绍了 JDK 17 的三个新特性：密封类型、文本块和模式匹配 for instanceof。本部分将通过具体的示例代码进一步说明这些特性的实际应用。

使用 Sealed Types 创建密封类

以下是一个使用密封类型创建密封类的示例代码。通过密封类型，我们可以在一个明确的层次结构中控制类的继承关系。

public sealed class Animal permits Dog, Cat {
    private String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public final class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }
}

public final class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog("Buddy");
        Animal cat = new Cat("Whiskers");

        System.out.println(dog.getName()); // 输出 "Buddy"
        System.out.println(cat.getName()); // 输出 "Whiskers"
    }
}

此示例中，Animal 类是密封类型，它明确指定了允许的子类是 Dog 和 Cat。Dog 和 Cat 类分别继承自 Animal 类，并且是 final 类，这意味着它们不能有子类。Test 类中的 main 方法展示了如何创建 Dog 和 Cat 对象，并访问它们的 getName 方法。

使用 Text Blocks 编写多行字符串

以下是一个使用文本块来定义和操作多行字符串的示例代码。文本块简化了多行字符串的处理，使代码更加易读和简洁。

public class TextBlockExample {
    public static void main(String[] args) {
        String text = """
                This is a text block.
                It can span multiple lines.
                It can contain any characters, including special ones like \n and \t.
                """;

        System.out.println(text);
    }
}

此示例中，text 变量使用文本块定义了一个多行字符串。输出的结果将保留这些换行符和特殊字符，使得多行字符串的处理变得更加直观和简洁。

使用 Pattern Matching for `instanceof` 简化类型检查

以下是一个使用模式匹配 for instanceof 简化类型检查的示例代码。通过模式匹配，代码结构变得更加简洁和易读。

public class Shape {
    public String getType() {
        return "Shape";
    }
}

public class Circle extends Shape {
    @Override
    public String getType() {
        return "Circle";
    }
}

public class Square extends Shape {
    @Override
    public String getType() {
        return "Square";
    }
}

public class Demo {
    static void printShapeType(Shape shape) {
        if (shape instanceof Circle circle) {
            System.out.println("It's a Circle");
            System.out.println("Type: " + circle.getType());
        } else if (shape instanceof Square square) {
            System.out.println("It's a Square");
            System.out.println("Type: " + square.getType());
        } else {
            System.out.println("It's a Shape");
            System.out.println("Type: " + shape.getType());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape1 = new Circle();
        Shape shape2 = new Square();

        printShapeType(shape1);
        System.out.println();
        printShapeType(shape2);
    }
}

此示例中，printShapeType 方法使用模式匹配 for instanceof 来检查传入的 shape 对象的类型。如果 shape 是 Circle 类型，方法会打印出 "It's a Circle" 并输出 Circle 类型的 getType 方法结果。同样的，如果 shape 是 Square 类型，方法会打印出 "It's a Square" 并输出 Square 类型的 getType 方法结果。如果没有匹配的类型，则会打印 "It's a Shape" 并输出 Shape 类型的 getType 方法结果。

使用 Pattern Matching for `switch` Expression 简化类型检查

以下是一个使用模式匹配 for switch 表达式简化类型检查的示例代码。通过模式匹配，代码结构变得更加简洁和易读。

public class Demo {
    static String printShapeType(Shape shape) {
        return switch (shape) {
            case Circle circle -> "It's a Circle, Type: " + circle.getType();
            case Square square -> "It's a Square, Type: " + square.getType();
            default -> "It's a Shape, Type: " + shape.getType();
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape1 = new Circle();
        Shape shape2 = new Square();

        System.out.println(printShapeType(shape1));
        System.out.println();
        System.out.println(printShapeType(shape2));
    }
}

此示例中，printShapeType 方法使用模式匹配 for switch 表达式来检查传入的 shape 对象的类型。如果 shape 是 Circle 类型，方法会返回 "It's a Circle, Type: " + Circle 类型的 getType 方法结果。同样的，如果 shape 是 Square 类型，方法会返回 "It's a Square, Type: " + Square 类型的 getType 方法结果。如果没有匹配的类型，则会返回 "It's a Shape, Type: " + Shape 类型的 getType 方法结果。

常见问题解答

在使用 JDK 17 版本的特性时，开发人员可能会遇到一些常见问题。以下是一些常见问题及其解决方案：

新特性带来的常见问题

密封类型（Sealed Types）带来的限制：
- 密封类型允许对类的继承进行控制，但这也可能会导致一些灵活性的丧失。例如，原有的自由继承模式可能不再适用。如果项目的继承结构复杂，这种控制可能会增加开发难度。
文本块（Text Blocks）的边界问题：
- 文本块的边界是通过三个反引号来定义的，这意味着在定义文本块时需要确保没有语法上的冲突。例如，代码中存在其他使用三个反引号的注释或字符串，可能会引起混淆。
模式匹配 for instanceof 的复杂性：
- 虽然模式匹配 for instanceof 简化了类型检查，但在处理更复杂的数据结构时可能会变得复杂。例如，如果需要处理多重继承或复杂嵌套的情况，代码可能会变得难以阅读。

解决问题的方法与建议

密封类型（Sealed Types）带来的限制：
- 在使用密封类型时，应充分考虑项目的实际情况。如果项目的继承结构相对简单且容易控制，密封类型可以提供更好的安全性和可维护性。对于更复杂的继承结构，可以考虑使用其他设计模式或重构现有代码以适应密封类型的限制。
文本块（Text Blocks）的边界问题：
- 在使用文本块时，应避免在定义文本块时与其他语法元素（如注释或字符串）产生冲突。如果发现边界定义不明确或有冲突，可以通过重新定义或调整文本块的位置来解决。
模式匹配 for instanceof 的复杂性：
- 对于复杂的类型检查和类型处理，可以考虑使用更高级的模式匹配技术，如 Java 17 引入的模式匹配 for switch 表达式。此外，还可以通过引入辅助函数或对象来简化复杂的类型检查逻辑，使代码更加清晰易读。

总结与资源推荐

在本教程中，我们详细介绍了 JDK 17 的新特性，包括密封类型（Sealed Types）、文本块（Text Blocks）和模式匹配 for instanceof。通过这些特性，开发人员能够编写更加清晰、简洁且高效的 Java 代码。以下是总结和一些学习资源推荐：

JDK 17 新特性的总结

密封类型（Sealed Types）：允许控制类的继承结构，提高代码的安全性和可维护性。
文本块（Text Blocks）：简化多行字符串的处理，提高代码的可读性和易维护性。
模式匹配 for instanceof：简化复杂的类型检查和类型处理逻辑，提高代码的可读性和效率。
模式匹配 for switch 表达式：简化复杂的类型检查和类型处理逻辑，提高代码的可读性和效率。

这些特性共同为开发人员提供了强大的工具，以应对现代应用程序的复杂需求。通过深入理解这些特性，开发人员可以更好地利用 JDK 17 的优势，构建高质量、安全且高效的 Java 应用程序。

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引入与简介

JDK 17 主要变化概述

新特性详解

Sealed Types（密封类型）

Text Blocks（文本块）

Pattern Matching for `instanceof`（模式匹配 for `instanceof`）

Pattern Matching for `switch` Expression（模式匹配 for `switch` 表达式）

安装与配置

如何下载 JDK 17

如何安装 JDK 17

配置环境变量

示例代码

使用 Sealed Types 创建密封类

使用 Text Blocks 编写多行字符串

使用 Pattern Matching for `instanceof` 简化类型检查

使用 Pattern Matching for `switch` Expression 简化类型检查

常见问题解答

新特性带来的常见问题

解决问题的方法与建议

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JDK 17 新特性的总结

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