Java 14 有哪些新特性？

记录为 Java 提供了一种正确实现数据类的能力，不再需要为实现数据类而编写冗长的代码。下面就来看看 Java 14 中的记录有哪些新特性。

作者 | Nathan Esquenazi

译者 | 弯月，责编 | 郭芮

以下为译文：

Java 14 即将在 2020 年 3 月正式发布。 Java 以 6 个月作为新版本的发布周期，和之前的版本发布一样，JDK 14 预计将在语言本身和 JVM 级别上带来一些新特性。

如果我们看一下特性列表，我们会注意到一些开发者非常期待的语言特性：记录 (records)、 switch 表达式（在 JDK 13 中就已经存在，不过仅仅是预览模式），模式匹配。下面让我们看下其中比较有趣的记录这一特性。

前提条件

我们需要 OpenJDK 网站中的 JDK 14 先期预览版本（https://jdk.java.net/14/）。

什么是一条记录？

记录表示“数据类” ，是用于保存纯数据的一种特殊的类。其他语言中已经有类似记录的结构，比如 Kotlin 的数据类。通过将类型声明为记录，通过类型即可表达意图，即只表示数据。声明记录的语法比使用普通类要简单得多，普通类通常需要实现核心 Object 方法，如 equals 和 hashCode (通常称为“样板”代码)。在对于模型类 (可能通过 ORM 持久化) 或数据传输对象 (DTOs) 等事物建模时，记录是一个不错的选择。

如果想知道记录如何在 Java 语言中实现的，可以参照枚举类型。枚举也是一个具有特殊语义和优雅语法的类。由于记录和枚举仍然是类，所以类中可用的许多特性都得到了保留，因此记录在设计的简单性和灵活性之间取得了平衡。

记录是一个预览语言特性，这意味着，尽管已经完全支持了这种特性，但是还没正式进入标准 JDK 中，目前只能通过激活标志来使用。预览语言功能可能在未来的版本中更新或删除。 switch 达式也与之相似，它可能在未来的版本中永存。

一个记录的例子

下面给出一个记录的范例：

package examples;

record Person (String firstName, String lastName) {}

我们定义了一个 Person对象，包含firstName和lastName两个组件，记录的 body 为空。

然后我们对其进行编译。注意 --enable-preview选项。

javac --enable-preview --release 14 Person.java

Note: Person.java uses preview language features.

Note: Recompile with -Xlint:preview for details.

揭露其神秘面纱

正如前面提到的，记录只是一个用于保存和暴露数据的类。

接下来让我们来看看用 javap 工具生成的字节码：

javap -v -p Person.class

字节码：

Classfile examples/Person.class

Last modified Dec 22, 2019; size 1273 bytes

SHA-256 checksum 6f1b325121ca32a0b6127180eff29dcac4834f9c138c9613c526a4202fef972f

Compiled from "Person.java"

final class examples.Person extends java.lang.Record

minor version: 65535

major version: 58

flags: (0x0030) ACC_FINAL, ACC_SUPER

this_class: #8 // examples/Person

super_class: #2 // java/lang/Record

interfaces: 0, fields: 2, methods: 6, attributes: 4

Constant pool:

#1 = Methodref #2.#3 // java/lang/Record."":V

#2 = Class #4 // java/lang/Record

#3 = NameAndType #5:#6 // "":V

#4 = Utf8 java/lang/Record

#5 = Utf8

#6 = Utf8 V

#7 = Fieldref #8.#9 // examples/Person.firstName:Ljava/lang/String;

#8 = Class #10 // examples/Person

#9 = NameAndType #11:#12 // firstName:Ljava/lang/String;

#10 = Utf8 examples/Person

#11 = Utf8 firstName

#12 = Utf8 Ljava/lang/String;

#13 = Fieldref #8.#14 // examples/Person.lastName:Ljava/lang/String;

#14 = NameAndType #15:#12 // lastName:Ljava/lang/String;

#15 = Utf8 lastName

#16 = Fieldref #8.#9 // examples/Person.firstName:Ljava/lang/String;

#17 = Fieldref #8.#14 // examples/Person.lastName:Ljava/lang/String;

#18 = InvokeDynamic #0:#19 // #0:toString:(Lexamples/Person;)Ljava/lang/String;

#19 = NameAndType #20:#21 // toString:(Lexamples/Person;)Ljava/lang/String;

#20 = Utf8 toString

#21 = Utf8 (Lexamples/Person;)Ljava/lang/String;

#22 = InvokeDynamic #0:#23 // #0:hashCode:(Lexamples/Person;)I

#23 = NameAndType #24:#25 // hashCode:(Lexamples/Person;)I

#24 = Utf8 hashCode

#25 = Utf8 (Lexamples/Person;)I

#26 = InvokeDynamic #0:#27 // #0:equals:(Lexamples/Person;Ljava/lang/Object;)Z

#27 = NameAndType #28:#29 // equals:(Lexamples/Person;Ljava/lang/Object;)Z

#28 = Utf8 equals

#29 = Utf8 (Lexamples/Person;Ljava/lang/Object;)Z

#30 = Utf8 (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V

#31 = Utf8 Code

#32 = Utf8 LineNumberTable

#33 = Utf8 MethodParameters

#34 = Utf8 Ljava/lang/String;

#35 = Utf8 I

#36 = Utf8 (Ljava/lang/Object;)Z

#37 = Utf8 SourceFile

#38 = Utf8 Person.java

#39 = Utf8 Record

#40 = Utf8 BootstrapMethods

#41 = MethodHandle 6:#42 // REF_invokeStatic java/lang/runtime/ObjectMethods.bootstrap:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor;Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/invoke/MethodHandle;)Ljava/lang/Object;

#42 = Methodref #43.#44 // java/lang/runtime/ObjectMethods.bootstrap:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor;Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/invoke/MethodHandle;)Ljava/lang/Object;

#43 = Class #45 // java/lang/runtime/ObjectMethods

#44 = NameAndType #46:#47 // bootstrap:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor;Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/invoke/MethodHandle;)Ljava/lang/Object;

#45 = Utf8 java/lang/runtime/ObjectMethods

#46 = Utf8 bootstrap

#47 = Utf8 (Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor;Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/invoke/MethodHandle;)Ljava/lang/Object;

#48 = String #49 // firstName;lastName

#49 = Utf8 firstName;lastName

#50 = MethodHandle 1:#7 // REF_getField examples/Person.firstName:Ljava/lang/String;

#51 = MethodHandle 1:#13 // REF_getField examples/Person.lastName:Ljava/lang/String;

#52 = Utf8 InnerClasses

#53 = Class #54 // java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup

#54 = Utf8 java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup

#55 = Class #56 // java/lang/invoke/MethodHandles

#57 = Utf8 Lookup

{

private final java.lang.String firstName;

descriptor: Ljava/lang/String;

flags: (0x0012) ACC_PRIVATE, ACC_FINAL

private final java.lang.String lastName;

descriptor: Ljava/lang/String;

flags: (0x0012) ACC_PRIVATE, ACC_FINAL

public examples.Person(java.lang.String, java.lang.String);

descriptor: (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V

flags: (0x0001) ACC_PUBLIC

Code:

stack=2, locals=3, args_size=3

0: aload_0

1: invokespecial #1 // Method java/lang/Record."":V

4: aload_0

5: aload_1

6: putfield #7 // Field firstName:Ljava/lang/String;

9: aload_0

10: aload_2

11: putfield #13 // Field lastName:Ljava/lang/String;

14: return

LineNumberTable:

line 3: 0

MethodParameters:

Name Flags

firstName

lastName

public java.lang.String toString;

descriptor: Ljava/lang/String;

flags: (0x0001) ACC_PUBLIC

Code:

stack=1, locals=1, args_size=1

0: aload_0

1: invokedynamic #18, 0 // InvokeDynamic #0:toString:(Lexamples/Person;)Ljava/lang/String;

6: areturn

LineNumberTable:

line 3: 0

public final int hashCode;

descriptor: I

flags: (0x0011) ACC_PUBLIC, ACC_FINAL

Code:

stack=1, locals=1, args_size=1

0: aload_0

1: invokedynamic #22, 0 // InvokeDynamic #0:hashCode:(Lexamples/Person;)I

6: ireturn

LineNumberTable:

line 3: 0

public final boolean equals(java.lang.Object);

descriptor: (Ljava/lang/Object;)Z

flags: (0x0011) ACC_PUBLIC, ACC_FINAL

Code:

stack=2, locals=2, args_size=2

0: aload_0

1: aload_1

2: invokedynamic #26, 0 // InvokeDynamic #0:equals:(Lexamples/Person;Ljava/lang/Object;)Z

7: ireturn

LineNumberTable:

line 3: 0

public java.lang.String firstName;

descriptor: Ljava/lang/String;

flags: (0x0001) ACC_PUBLIC

Code:

stack=1, locals=1, args_size=1

0: aload_0

1: getfield #16 // Field firstName:Ljava/lang/String;

4: areturn

LineNumberTable:

line 3: 0

public java.lang.String lastName;

descriptor: Ljava/lang/String;

flags: (0x0001) ACC_PUBLIC

Code:

stack=1, locals=1, args_size=1

0: aload_0

1: getfield #17 // Field lastName:Ljava/lang/String;

4: areturn

LineNumberTable:

line 3: 0

}

SourceFile: "Person.java"

Record:

java.lang.String firstName;

descriptor: Ljava/lang/String;

java.lang.String lastName;

descriptor: Ljava/lang/String;

BootstrapMethods:

0: #41 REF_invokeStatic java/lang/runtime/ObjectMethods.bootstrap:(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/TypeDescriptor;Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/invoke/MethodHandle;)Ljava/lang/Object;

Method arguments:

#8 examples/Person

#48 firstName;lastName

#50 REF_getField examples/Person.firstName:Ljava/lang/String;

#51 REF_getField examples/Person.lastName:Ljava/lang/String;

InnerClasses:

public static final #57= #53 of #55; // Lookup=class java/lang/invoke/MethodHandles$Lookup of class java/lang/invoke/MethodHandles

我们要特别重视以下几点：

这个类被标记为 final ,意味着不能创建子类。
和所有的枚举都以 java.lang.Enum为基类一样，所有的记录都以java.lang.Record为基类。
两个组件： firstName和lastName都是用private和final的。
有一个提供构造对象的公有构造函数：public examples.Person(java.lang.String, java.lang.String)。通过查看它的字节码，我们可以知道，这个构造函数只是将两个参数赋值给这两个组件。该构造函数等价于：

public Person(String firstName, String lastName) {

this.firstName = firstName;

this.lastName = lastName;

}
有两个获取对象值的方法，分别为 firstName和lastName.
自动生成 toString,hashCode和equals三个函数。他们都依赖invokedynamic来实现动态调用包含隐式实现函数在内的方法。从字节码中可以看到，有一个启动函数ObjectMethods.bootstrap来根据记录组件的名称和它的 Getter 函数，生成对应的函数。他们的表现和我们设想的一致：

Person john = new Person("John", "Doe");

System.out.println(john.firstName); // John

System.out.println(john.lastName); // Doe

System.out.println(john); // Person[firstName=John, lastName=Doe]

Person jane = new Person("Jane", "Dae");

Person johnCopy = new Person("John", "Doe");

System.out.println(john.hashCode); // 71819599

System.out.println(jane.hashCode); // 71407578

System.out.println(johnCopy.hashCode); // 71819599

System.out.println(john.equals(jane)); // false

System.out.println(john.equals(johnCopy)); // true

在记录的声明中添加成员

我们不能向记录中添加实例字段，这在意料之中，因为这种数据应该设置为组件。但是我们可以添加静态字段：

record Person(String firstName, String lastName){

static int x;

}

我们可以定义静态函数和实例函数来操作对象的状态。

record Person (String firstName, String lastName) {

static int x;

public static void dox{

x++;

}

public String getFullName{

return firstName + " " + lastName ;

}

我们也可以为记录添加构造函数，也可以编辑规范构造函数（带有两个字符串参数的构造函数）。如果你想重写规范构造函数，你可以编写一个不带参数的构造函数，不需要对属性进行赋值。

record Person (String firstName, String lastName) {

public Person {

if(firstName==||lastName==){

throw new IllegalArgumentException("firstName and lastName must not be ");

// 你可以忽略属性赋值，编译器会自动为你添加赋值代码

}

public Person(String fullName){

this(fullName.split("")[0], fullName.split("")[1]);

}

结论

记录为 Java 提供了一种正确实现数据类的能力，不再需要为实现数据类而编写冗长的代码。这让编写纯数据类代码从几行缩减为一行代码。还有一些其他预览的语言特性可以和记录搭配使用，比如模式匹配。如果想深入了解记录和相关背景，请参阅 Brian Goetz 的 OpenJDK 文档（https://cr.openjdk.java.net/~briangoetz/amber/datum.html）。