Java 25 LTS版本新特性盘点：模式匹配、结构化并发与性能优化详解

Java 25 已经正式发布，作为新的长期支持（LTS）版本，它不仅承诺了长期的稳定性支持，还带来了大量旨在提升开发效率与运行时性能的新特性。这意味着开发者可以将其用于未来几年的生产环境，而新手也能通过这些现代化的改进更轻松地入门Java。

本次更新覆盖了语言语法、并发编程、性能优化、运行时监控以及安全性等多个维度，目标是让这门经典语言变得更现代、更高效，同时也更易于使用。尽管许多项目可能仍停留在 Java 8 或 11，但了解新版本的发展方向，对于把握技术趋势依然大有裨益。

1. 基本类型模式匹配（JEP 507，预览）

以往在 switch 或 instanceof 中，我们只能对对象引用类型进行模式匹配，处理基本类型时仍需手动拆箱，代码显得繁琐且容易出错：

Object obj = 42;

if (obj instanceof Integer) {
    int i = (Integer) obj; // 需要强制转换
    System.out.println("这是一个整数：" + i);
}

Java 25 允许直接匹配基本类型，简化了这一过程：

Object obj = 42;

switch (obj) {
    case int i -> System.out.println("整数：" + i);
    case double d -> System.out.println("小数：" + d);
    default -> System.out.println("其他类型");
}

意义：代码无需手动拆箱或强制类型转换，变得更加简洁、安全，也显著提升了可读性。

2. 模块导入声明（JEP 511）

在编写小型项目或实验性脚本时，逐个导入类可能显得冗长：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;

Java 25 引入了一种实验性功能，支持一次性导入整个模块的公有 API：

import module java.base; // 导入 java.base 模块

void main() {
    var list = List.of("Java", "c++");
    System.out.println(list);
}

意义：这在快速探索 API、编写脚本或进行教学演示时非常方便，能有效减少样板代码。

3. 更轻量的 Main 方法（JEP 512）

传统的 Java 应用程序需要一个包含固定模板的 main 方法：

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Java 25 进一步简化，允许你直接编写一个无修饰符的 main 方法：

void main() {
    System.out.println("Hello, World!");
}

意义：这极大地降低了初学者的入门门槛，也非常适合用于快速原型验证和脚本编写。

4. 更自然的构造函数（JEP 513）

在之前的版本中，子类构造函数必须首先调用父类构造函数 super()，这使得在调用父类构造前进行参数校验等逻辑变得困难：

class Man extends Person {
    Man() {
        super(age); // 假设 age 需要先校验
    }
}

Java 25 允许在调用 super() 或 this() 之前执行一些语句，从而使构造逻辑更符合直觉：

class Man extends Person {
    Man(int age) {
        if (age < 0) age = 18; // 先校验并处理参数
        super(age); // 再调用父类构造
    }
}

意义：构造函数的设计更加灵活和安全，逻辑编排也更自然。

5. Record 类的增强（JEP 395/最新增强）

Record 是 Java 中用于声明不可变数据类的简洁语法，在 Java 25 中得到了进一步强化。

为什么需要 Record？

传统的数据类需要大量模板代码：

class User {
    private final String name;
    private final int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String name() { return name; }
    public int age() { return age; }
    // 还需要重写 equals, hashCode, toString...
}

使用 Record，一行代码即可等价实现：

record User(String name, int age) {}

编译器会自动生成规范的构造方法、访问器、equals()、hashCode() 和 toString() 方法。

Java 25 的增强

• 紧凑构造器：可以在 Record 的紧凑构造器（canonical constructor）中添加校验逻辑。
• 自定义方法：可以为 Record 定义额外的方法，使其具备简单的业务行为。

示例：

record User(String name, int age) {
    // 紧凑构造器，可进行参数校验
    public User {
        if (age < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("年龄不能小于 0");
        }
    }
    // 自定义方法
    public String greet() {
        return “你好，我是 ” + name + “，今年 ” + age + “ 岁”;
    }
}

public class RecordDemo {
    public static void main(String[] args) {
        User u = new User(“小明”, 20);
        System.out.println(u.greet()); // 输出：你好，我是 小明，今年 20 岁
    }
}

意义：新手无需编写冗长模板，老手也能更安全、简洁地定义和使用数据载体类。

6. 结构化并发（JEP 505，预览）

管理多个并发任务容易出错，例如任务泄露或异常处理不当。Java 25 引入的结构化并发，将一组并发任务视为一个工作单元进行管理：

try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
    var user = scope.fork(() -> fetchUser());
    var orders = scope.fork(() -> fetchOrders());

    scope.join().throwIfFailed(); // 等待所有任务完成，任一失败则抛出异常
    System.out.println(user.resultNow() + " " + orders.resultNow());
}
// 退出 try 块后，scope 自动关闭，所有未完成的任务会被取消

意义：它提供了更清晰的代码结构，异常传播和任务取消机制更安全，大大降低了并发编程的心智负担。

7. 作用域值（Scoped Values）（JEP 506）

这是 ThreadLocal 的现代替代方案，用于在限定作用域内跨线程共享不可变数据，设计上更安全且性能更优：

static final ScopedValue<String> USER_ID = ScopedValue.newInstance();

void handle(String userId) {
    ScopedValue.where(USER_ID, userId).run(() -> {
        doHandle();
    });
}

void doHandle() {
    System.out.println(“当前用户：” + USER_ID.get()); // 在此作用域内获取值
}

意义：相比 ThreadLocal，它提供了不可变、结构化的数据共享，避免了内存泄漏风险，并针对虚拟线程进行了优化。

8. 稳定值（Stable Values）（JEP 502，预览）

提供了一种线程安全的懒加载机制，简化了诸如配置初始化等场景的代码：

StableValue<Config> config = StableValue.of();

Config getConfig() {
    return config.orElseSet(this::loadConfig); // 线程安全地惰性初始化
}

意义：无需再编写复杂的“双重检查锁定”模式，代码意图更清晰，实现更简洁。

9. 向量 API（JEP 508，孵化）

为利用现代 CPU 的 SIMD（单指令多数据）指令集进行高性能数值计算提供了标准 API，适用于机器学习、科学计算等场景：

var species = FloatVector.SPECIES_256;
var a = FloatVector.fromArray(species, arr1, 0);
var b = FloatVector.fromArray(species, arr2, 0);
var c = a.add(b);
c.intoArray(result, 0);

意义：在硬件支持的前提下，能显著提升批量数据运算的性能。

10. 紧凑对象头（JEP 519）

将 64 位 JVM 中每个对象的对象头（Object Header）从 128 位压缩至 64 位。

意义：直接减少了对象的内存占用，提高了缓存效率。对开发者透明，无需修改代码即可获得潜在的性能提升，尤其对存在大量小对象的应用有益。

11. 分代 Shenandoah GC（JEP 521）

为 Shenandoah 这款低停顿时间的垃圾收集器增加了分代支持。

意义：通过利用分代假设，进一步降低垃圾收集的延迟，并可能提升吞吐量，使得 Shenandoah 更适用于对响应时间敏感的高并发服务。

12. 提前编译（AOT）优化（JEP 514 & 515）

• 启动更快：应用程序无需经历解释执行和即时编译（JIT）的初始阶段。
• 预热更快：关键路径上的代码已提前编译为原生代码。
• 适用场景：云原生应用、微服务、命令行工具等对启动速度有严苛要求的场景将显著受益。

13. JFR 增强（JEP 509, 518, 520）

Java Flight Recorder 持续增强，提供了更强大的生产环境可观测性：

• CPU 时间分析：更准确地区分代码消耗的 CPU 时间和等待时间。
• 方法执行跟踪：提供细粒度的方法级别执行剖析。
• 更低开销采样：以更低性能损耗收集性能数据。

意义：开发者能更深入、更经济地洞察生产环境中的应用程序性能瓶颈。

14. 安全性更新（JEP 470, 510）

• 内置 PEM 编解码：原生支持 PEM 格式证书和密钥的读写。
• 标准化 KDF：将 PBKDF2、Argon2 等密钥派生函数纳入标准 API。

意义：简化了加密相关代码的实现，鼓励开发者使用经过审计的标准库 API 来构建更安全的系统。

15. 移除 32 位 x86（JEP 503）

官方不再为 32 位 x86 架构提供 JDK 构建版本。

意义：这顺应了硬件发展潮流，允许 JDK 团队集中精力优化 64 位平台，并为未来利用更现代硬件特性扫清障碍。

总结

纵观 Java 25 LTS，其进化主要围绕以下几个核心方向展开：

• 更简洁的语法：通过基本类型模式匹配、轻量 Main 方法、灵活的构造函数和增强的 Record，持续降低代码冗余。
• 更安全的并发模型：结构化并发、作用域值和稳定值，为现代高并发应用提供了更强大、更易用的工具。
• 更高的运行时性能：向量 API、紧凑对象头、分代 Shenandoah GC 和 AOT 优化，从不同层面提升执行效率。
• 更强的可观测性：JFR 的增强让性能剖析和生产监控变得更加深入和便捷。

对于初学者，这些改进让 Java 的学习曲线更为平缓；对于资深开发者，则意味着更高的开发效率、更强的性能与更好的可维护性。尽管迁移需要评估成本，但了解这些特性无疑能帮助我们更好地规划技术栈的未来。如果你想深入探讨某个特性或分享你的升级经验，欢迎在云栈社区与我们交流。