Java 8、17、21：核心特性与升级指南

1. Java 8（2014 年发布，LTS）

核心特性：

1. Lambda 表达式
   • 简化匿名内部类写法，支持函数式编程。
   • 示例：list.forEach(n -> System.out.println(n));
2. Stream API
   • 提供声明式数据处理（过滤、映射、排序等）。
   • 示例：list.stream().filter(n -> n > 2).collect(Collectors.toList());
3. 默认方法与静态方法
   • 接口可定义默认实现，增强灵活性。
   • 示例：default void sayHello() { ... }
4. Optional 类
   • 避免空指针异常，增强代码安全性。
5. 新的日期时间 API（java.time）
   • 取代 Date 和 Calendar，提供更直观的日期操作。
6. 并行 GC（Parallel GC）
   • 默认垃圾回收器，注重吞吐量。

局限性：

• 缺乏现代并发模型（如虚拟线程）。
• 垃圾回收器（如 CMS）性能不如后续版本。

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2. Java 17（2021 年发布，LTS）

核心特性：

1. 密封类（Sealed Classes）
   • 限制类的继承关系，控制类的扩展。
   • 示例：public sealed interface Shape permits Circle, Rectangle { }
2. 模式匹配（Pattern Matching）
   • 简化类型检查和转换（instanceof 自动解包）。
   • 示例：if (obj instanceof String s) { ... }
3. 记录类（Records）
   • 自动生成不可变数据类的模板代码（如 equals、hashCode）。
   • 示例：record Person(String name, int age) { }
4. 移除废弃 API
   • 移除 CMS 垃圾回收器，清理旧特性（如 javax.swing 的部分工具）。
5. 增强的伪随机数生成器
   • 提供更灵活的 RandomGenerator 接口。
6. G1 GC 优化
   • 默认使用 G1 GC，优化吞吐量和停顿时间。

性能改进：

• 引入 ZGC 和 Shenandoah GC（实验性），低延迟场景表现更好。

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3. Java 21（2023 年发布，LTS）

核心特性：

1. 虚拟线程（Project Loom）
   • 轻量级线程（协程），极大提升高并发场景的吞吐量。
   • 示例：Thread.startVirtualThread(() -> doTask());
2. 结构化并发（Structured Concurrency）
   • 将并发任务生命周期与主线程绑定，简化异常处理和资源管理。
3. 记录模式（Record Patterns）
   • 解构记录类，结合模式匹配简化数据提取。
   • 示例：if (obj instanceof Point(int x, int y)) { ... }
4. 分代 ZGC（Generational ZGC）
   • 分代垃圾回收优化，降低大堆内存应用的停顿时间。
5. 字符串模板（预览）
   • 安全插值字符串，如 STR."Hello \{name}!"。
6. 未命名模式/变量
   • 使用 _ 表示未使用的变量，提高代码可读性。
   • 示例：try (var _ = resource.acquire()) { ... }
7. Switch 表达式增强
   • 支持类型匹配和多条件匹配，替代冗长的 if-else。
   • 示例：switch (obj) { case String s -> ... }

性能改进：

• 虚拟线程和分代 ZGC 显著提升高并发和大规模内存应用的性能。

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核心区别对比

特性	Java 8	Java 17	Java 21
函数式编程	Lambda + Stream API	增强 Lambda 支持	结合记录类和模式匹配的高级用法
数据类	手动编写 POJO	自动生成 record 类	进一步优化 record 和模式匹配
并发模型	基于线程池和 CompletableFuture	无重大改进	虚拟线程 + 结构化并发
模式匹配	不支持	instanceof 模式匹配	switch 和 record 模式匹配
垃圾回收器	Parallel GC	G1（默认）、ZGC（实验性）	G1（优化）、分代 ZGC（正式支持）
语法简洁性	样板代码较多	减少冗余代码（如 record）	极简语法（如 _ 变量、字符串模板）
长期支持（LTS）	是（支持到 2030 年）	是（支持到 2029 年）	是（支持到 2031 年）

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升级建议

1. 从 Java 8 升级到 Java 17 或 21：
   • Java 17：适合需要稳定性和现代化语法（如 record、模式匹配）的项目。
   • Java 21：适合高并发、大规模内存应用（虚拟线程、分代 ZGC），或需要最新语言特性的项目。
2. 注意事项：
   • Java 21 引入的虚拟线程和结构化并发需要代码重构（如异步编程模型）。
   • 检查依赖库是否兼容新版本（如旧库可能不支持 record 或模式匹配）。

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总结

• Java 8 是现代化 Java 的起点，奠定了函数式编程基础。
• Java 17 在语法和性能上进一步优化，是当前主流 LTS 版本。
• Java 21 通过虚拟线程和分代 ZGC 实现并发和内存管理的革命性提升，适合未来高性能应用开发。