Java 21 在 Windows 上的下载与使用指南

简介

Java 作为一种广泛应用于各种软件开发领域的编程语言，其新版本的发布往往带来了性能提升、新特性以及更好的安全性。Java 21 也不例外，它包含了众多令人瞩目的改进。本文将详细介绍在 Windows 操作系统上下载和使用 Java 21 的相关内容，帮助开发者快速上手并充分利用其优势。

目录

1. Java 21 基础概念
2. Java 21 在 Windows 上的下载步骤
3. 使用方法
   • 设置环境变量
   • 验证安装
   • 编写并运行简单 Java 程序
4. 常见实践
   • 开发 Web 应用
   • 构建命令行工具
5. 最佳实践
   • 性能优化
   • 代码结构与设计
6. 小结
7. 参考资料

Java 21 基础概念

Java 21 是 Java 编程语言的一个主要版本，它带来了许多新特性和改进。例如，增强的虚拟线程（Virtual Threads）特性能够显著提升应用程序的并发性能，让开发者可以轻松处理大量并发任务而无需复杂的线程管理。此外，模式匹配（Pattern Matching）功能简化了代码中条件判断和类型转换的逻辑，使得代码更加简洁易读。这些新特性不仅提高了开发效率，也为构建更强大、更高效的软件提供了支持。

Java 21 在 Windows 上的下载步骤

1. 访问 Oracle 官方网站：打开浏览器，访问 Oracle Java 下载页面（https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/#java21）。
2. 选择适合 Windows 的版本：在下载页面中，找到适合 Windows 操作系统的 Java 21 安装包。根据你的系统是 32 位还是 64 位，选择相应的下载链接。通常，64 位系统用户应选择 x64 版本以获得更好的性能。
3. 下载安装包：点击下载链接后，浏览器会开始下载 Java 21 的安装文件。下载完成后，找到下载的文件（通常是一个.exe 文件）。
4. 运行安装程序：双击安装文件，启动安装向导。按照安装向导的提示，逐步完成安装过程。在安装过程中，你可以选择安装路径等选项。建议使用默认路径，以避免后续可能出现的问题。

使用方法

设置环境变量

安装完成后，需要设置 Java 环境变量，以便系统能够找到 Java 相关的命令。 1. 打开系统属性：右键点击“此电脑”，选择“属性”。在弹出的窗口中，点击“高级系统设置”。 2. 设置环境变量：在“系统属性”窗口中，点击“环境变量”按钮。在“系统变量”区域中，找到“Path”变量，点击“编辑”。 3. 添加 Java 路径：在“编辑环境变量”窗口中，点击“新建”，然后输入 Java 安装目录下的“bin”文件夹路径。例如，如果 Java 安装在“C:\Program Files\Java\jdk-21”，则添加“C:\Program Files\Java\jdk-21\bin”。点击“确定”保存设置。

验证安装

打开命令提示符（CMD），输入以下命令：

java -version

如果安装成功，命令提示符将显示 Java 21 的版本信息。

编写并运行简单 Java 程序

1. 创建 Java 文件：使用文本编辑器（如 Notepad++、Visual Studio Code 等）创建一个新的文本文件，将其命名为“HelloWorld.java”，内容如下：

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

1. 编译 Java 程序：打开命令提示符，进入“HelloWorld.java”文件所在的目录。然后输入以下命令进行编译：

javac HelloWorld.java

如果编译成功，目录下将生成一个“HelloWorld.class”文件。 3. 运行 Java 程序：在命令提示符中输入以下命令运行程序：

java HelloWorld

你将看到命令提示符输出“Hello, World!”。

常见实践

开发 Web 应用

使用 Java 21 结合流行的 Web 框架（如 Spring Boot）可以快速开发 Web 应用。以下是一个简单的 Spring Boot 项目示例： 1. 创建 Spring Boot 项目：使用 Spring Initializr（https://start.spring.io/）创建一个新的 Spring Boot 项目。选择合适的依赖（如 Spring Web）。 2. 编写控制器：在项目的src/main/java目录下创建一个控制器类，例如“HelloController.java”：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello from Java 21 and Spring Boot!";
    }
}

1. 运行项目：在项目根目录下运行mvn spring-boot:run命令，启动 Spring Boot 应用。访问http://localhost:8080/hello，你将看到返回的消息。

构建命令行工具

使用 Java 21 可以构建功能强大的命令行工具。例如，使用 Apache Commons CLI 库来处理命令行参数： 1. 添加依赖：在项目的pom.xml文件中添加 Apache Commons CLI 的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-cli</artifactId>
    <version>1.5.0</version>
</dependency>

1. 编写命令行工具代码：创建一个主类，例如“CommandLineTool.java”：

import org.apache.commons.cli.*;

public class CommandLineTool {
    public static void main(String[] args) {
        Options options = new Options();
        options.addOption("h", "help", false, "Print this help message");
        options.addOption("n", "name", true, "Your name");

        CommandLineParser parser = new DefaultParser();
        HelpFormatter formatter = new HelpFormatter();
        CommandLine cmd;

        try {
            cmd = parser.parse(options, args);

            if (cmd.hasOption("h")) {
                formatter.printHelp("CommandLineTool", options);
                return;
            }

            if (cmd.hasOption("n")) {
                String name = cmd.getOptionValue("n");
                System.out.println("Hello, " + name + "!");
            }
        } catch (ParseException e) {
            System.out.println("Error parsing command line arguments: " + e.getMessage());
            formatter.printHelp("CommandLineTool", options);
        }
    }
}

1. 运行命令行工具：编译并运行项目，在命令提示符中输入java -jar your-jar-file.jar -n John，你将看到“Hello, John!”的输出。

最佳实践

性能优化

1. 使用虚拟线程：在处理大量并发任务时，使用 Java 21 的虚拟线程可以显著提高性能。例如：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class VirtualThreadExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                // 执行任务
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running.");
            });
        }
        executorService.shutdown();
        executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
    }
}

1. 优化垃圾回收：根据应用程序的特点，选择合适的垃圾回收器。例如，对于低延迟应用，可以使用 ZGC：

java -XX:+UseZGC -jar your-jar-file.jar

代码结构与设计

1. 模块化编程：利用 Java 21 的模块系统，将项目拆分成多个模块，提高代码的可维护性和可扩展性。例如，创建一个模块描述文件module-info.java：

module myapp {
    requires java.base;
    exports com.example.myapp;
}

1. 使用设计模式：遵循常见的设计模式（如单例模式、工厂模式等），使代码结构更加清晰和易于维护。以下是一个简单的单例模式示例：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

小结

本文详细介绍了在 Windows 操作系统上下载和使用 Java 21 的方法，包括基础概念、下载步骤、环境变量设置、简单程序编写以及常见实践和最佳实践。通过学习这些内容，开发者可以快速上手 Java 21，并利用其新特性和优势开发出更高效、更强大的软件应用程序。

参考资料