Java新特性（三）：Java 12 ~ 15

导语：Java 12 ~ 15 是「预览特性试验田」阶段——switch 表达式、文本块、instanceof 模式匹配、record、密封类依次以预览形态登场，再逐步转正。面试考点集中在 switch 表达式的 yield、文本块与原始字符串的区别、精确空指针提示，以及「预览特性如何启用」这个必被追问的机制性问题。

一、先理解「预览特性」机制（必问）

1. 正式 / 预览 / 孵化 / 实验特性有什么区别？（高频）

答： 这是新特性面试的「元问题」，答不好会显得只会背版本号。

类型	说明	是否进入 Java SE 规范	使用方式
正式（Standard）	设计已定稿，向后兼容	✅	直接使用
预览（Preview）	规格与实现基本完成，但未来可能修改或移除，只存在一个版本周期	❌	--enable-preview --release N（编译与运行都要加）
孵化（Incubator）	以独立模块形式提供 API（如 jdk.incubator.vector），API 仍可能大改	❌	--add-modules jdk.incubator.xxx
实验（Experimental）	功能完整但未成熟，需显式解锁	❌	-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC

预览特性的启用与限制：

# 编译（javac）与运行（java）都必须加 --enable-preview，且 --release 必须等于当前 JDK 版本
javac --enable-preview --release 14 Demo.java
java  --enable-preview Demo

关键纪律：预览特性一旦跨版本就必须重新编译（因为 class 文件里带有预览标记，下一个 JDK 版本拒绝加载），因此不能用于生产代码——面试中如果被问「你项目会用预览特性吗」，正确答案是「不会，至少等它转正」。

常见陷阱：--release 与 -source/-target 的区别。--release 会同时约束语言级别、字节码版本和可用的标准 API，避免出现「用新 API 编译成功、丢到旧 JRE 上 NoSuchMethodError」；-source/-target 只管前两者。

二、Switch 表达式：从语句到表达式

2. switch 表达式与传统 switch 有什么区别？（必问）

答： 传统 switch 是语句，只能执行、不能产生值，且必须手动 break（漏写会「贯穿 fall-through」，是最经典的 bug 来源）。Java 12 引入预览、Java 14 正式转正的 switch 表达式带来了三个改进：

1. 用 -> 箭头替代 :，一个分支只执行一个表达式/代码块，不再贯穿；
2. 整个 switch 可以作为表达式返回值；
3. 穷尽性检查：用于表达式时，编译器强制要求覆盖所有可能取值（enum / sealed 类型可省略 default，其他类型必须写）。

// ---------- 传统写法（语句 + break） ----------
int numLetters;
switch (day) {
    case MONDAY:
    case FRIDAY:
    case SUNDAY:
        numLetters = 6;
        break;              // 漏写 break 就会 fall-through
    default:
        numLetters = 0;
}

// ---------- JDK 14+：表达式写法 ----------
int letters = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;      // 多标签合并，箭头分支不会贯穿
    case TUESDAY                -> 7;
    case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
    case WEDNESDAY              -> 9;
};                                          // 作为表达式使用必须有分号

// ---------- 需要多行逻辑时用 yield 返回值 ----------
String type = switch (code) {
    case 1 -> "one";
    case 2 -> {
        System.out.println("处理 code=2");        // 分支内可以写多条语句
        yield "two";                              // 用 yield 返回该分支的值
    }
    default -> "unknown";
};

常见追问：yield 和 return 有什么区别？

• return 结束整个方法并返回方法结果；
• yield 只结束当前 switch 分支并产生该表达式的值，方法继续执行。
• yield 不是标识符保留字之外的「关键字」——它仍是受限标识符，所以 int yield = 1; 在 Java 13 之后不再合法，但 yield() 作为方法名仍可调用。

关于 default：

enum Season { SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER }

// enum 全覆盖时可以省略 default（编译器做穷尽性检查）
String tip = switch (season) {
    case SPRING -> "春";
    case SUMMER -> "夏";
    case AUTUMN -> "秋";
    case WINTER -> "冬";
};   // 此时新增一个枚举值会直接编译报错，属于「编译期兜底」，比 default 更安全

// 若覆盖不全会编译报错：the switch expression does not cover all possible input values

面试加分点：switch 表达式 + 穷尽性检查是后续「模式匹配 switch」（Java 21 转正）与「密封类」组合起来实现「代数数据类型（ADT）」式建模的基础。

三、文本块（Text Blocks）

3. 文本块是什么？它是「原始字符串」吗？（高频）

答： 文本块用一对 """ 包裹多行字符串（JEP 378，Java 13 预览、Java 15 转正），解决了「HTML / SQL / JSON 拼接可读性极差」的问题。

它不是原始字符串（raw string）——这一点是重要考点：文本块仍然会处理转义字符（\n、\t、\"、\\ 照常生效），只是免去了手动写 \n 和 + 拼接的痛苦。需要绝对原样时，还可以用：

• 行尾反斜杠 \：表示「不换行」（抑制该行末尾的换行符）；
• \s：表示一个空格，用于保护行尾空白不被自动去除。

// ---------- 以前的写法 ----------
String json = "{\n" +
              "  \"name\": \"java\",\n" +
              "  \"version\": 17\n" +
              "}\n";

// ---------- 文本块 ----------
String json2 = """
        {
          "name": "java",
          "version": 17
        }
        """;   // 开头 """ 后必须换行；内容自动去除「公共缩进」

System.out.println(json.equals(json2));   // true

// ---------- SQL ----------
String sql = """
        SELECT id, name, age
        FROM t_user
        WHERE age > ?
          AND city = ?
        ORDER BY id DESC
        """;

// ---------- 行尾 \ 抑制换行：拼成一行 ----------
String oneLine = """
        hello \
        world""";       // "hello world"

// ---------- \s 保护行尾空格 ----------
String keepSpace = """
        a   \s
        b""";           // 第一行是 "a    "（末尾空格保留）

// ---------- 格式化 ----------
String formatted = """
        name=%s, age=%d""".formatted("张三", 18);

文本块的规则要点：

• """ 后必须换行，否则编译错误；
• 内容会做 「附带空白」剥离：自动去掉所有行共有的最小缩进，以及末尾多余空行；
• 缩进计算基于「结束分隔符 """ 的位置」：结束符往左移，就能保留更多缩进；
• 文本块内部可以直接写 "（单个双引号无需转义），连写三个 """ 才需要转义。

// 想保留缩进：把结束的 """ 往左靠
String s1 = """
        line1
            line2
""";    // 结果："line1\n    line2\n"

编译产物：文本块是编译期常量（CONSTANT_String），也可以在常量表达式、注解、switch 标签等位置使用，没有任何运行时开销，与普通字符串拼接写法性能一致。

四、其他值得记住的特性

4. Helpful NullPointerException：精确空指针提示（JEP 358）

答： 以前 NPE 只有一行 NullPointerException，不知道到底哪个变量为 null。Java 14 起（Java 15 起默认开启），JVM 会分析字节码并给出精确到方法 / 字段的报错信息：

class A { B b; }
class B { C c; }
class C { int value; }

A a = new A();
System.out.println(a.b.c.value);

// 旧信息：只有一行，靠猜
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

// 新信息：直接告诉你是谁为 null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:
        Cannot read field "c" because "a.b" is null

# 参数（JDK 14 需手动打开，JDK 15+ 默认开启）
java -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages Demo
# 关闭：-XX:-ShowCodeDetailsInExceptionMessages

注意：启用后错误信息会变长，且可能包含局部变量名（需 -g 调试信息），生产环境对日志体积敏感时可以考虑关闭。

5. 其他版本要点速查

答：

Java 12（2019-03，非 LTS）

• Switch 表达式首次预览（JEP 325）、Shenandoah GC 实验性引入（JEP 189，Red Hat 主导的低延迟 GC）；
• G1 可中止的混合收集（JEP 344）：把混合 GC 拆成强制/可选部分，来不及就中止可选部分，保证不超停顿目标；
• G1 及时归还内存（JEP 346）：空闲时把堆内存还给操作系统（K8s 容器里很实用）；
• JVM Constants API（JEP 334）：用 ClassDesc、MethodHandleDesc 等描述字节码常量，服务字节码生成与编译器工具；
• String 新方法：indent(n)（缩进并规范换行）、transform(Function)（把字符串当管道输入）；
• Files.mismatch(a, b)：比较两个文件内容，返回首个不同字节位置，相同则返回 -1；
• NumberFormat.getCompactNumberInstance()：紧凑数字格式，1000 显示为 1K。

Java 13（2019-09，非 LTS）

• 文本块首次预览（JEP 355）；
• Switch 表达式第二次预览，引入 yield（JEP 354）；
• 动态 CDS 归档（JEP 350）：应用退出时自动归档已加载的类，免去手动生成类列表，加速下次启动；
• ZGC 归还未使用内存（JEP 351）；
• Socket API 重写：底层默认换成 NioSocketImpl（用 juc 锁替代 synchronized），-Djdk.net.usePlainSocketImpl=true 可退回旧实现。

Java 14（2020-03，非 LTS）

• Switch 表达式正式转正（JEP 361）；
• instanceof 模式匹配首次预览（JEP 305）；
• record 首次预览（JEP 359）、文本块第二次预览（JEP 368）；
• Helpful NPE 正式（JEP 358）；
• 移除 CMS 垃圾收集器（JEP 363，Java 9 起已弃用）；
• jpackage 打包工具（孵化）：把应用打成 deb/rpm/msi/exe/dmg/pkg 等平台安装包；
• ZGC 扩展到 macOS / Windows。

Java 15（2020-09，非 LTS）

• 文本块正式转正（JEP 378）；
• 密封类首次预览（JEP 360）、instanceof 模式匹配第二次预览（JEP 375）；
• 隐藏类 Hidden Classes（JEP 371）：不可被发现、生命周期短、可批量卸载，专为框架动态生成字节码设计（CGLIB、Groovy、Lambda 的隐藏实现类），避免类加载器泄漏（常见追问：Lambda 生成的类是不可发现的，就是靠它）；
• Shenandoah GC 转正（JEP 379）；
• EdDSA 数字签名算法（JEP 339）：基于 Ed25519，性能优于 ECDSA；
• 移除 Nashorn JS 引擎（Java 8 引入、11 弃用、15 删除）；
• 禁用偏向锁（JEP 374，Java 15 起默认关闭并标记为废弃，后续版本移除）；CharSequence 新增 isEmpty() 默认方法；TreeMap 的 putIfAbsent/computeIfAbsent 等重写为一次遍历，保证 O(log n)。

五、小结

特性	首次预览	正式转正	一句话记住
switch 表达式	Java 12	Java 14	箭头不贯穿、可返回值、穷尽性检查，块内用 yield
文本块	Java 13	Java 15	""" 多行字符串，不是原始字符串，仍会处理转义
instanceof 模式匹配	Java 14	Java 16	判断即转换，消灭强制类型转换
record	Java 14	Java 16	不可变数据载体，自动生成 getter/equals/hashCode/toString
密封类	Java 15	Java 17	控制「谁能继承我」，和 switch 穷尽性检查是绝配
Helpful NPE	Java 14	——	告诉你具体哪个字段/方法为 null（JDK 15 起默认开启）