Java 版本发展史与特性详解

概述

Java 自 1995 年发布以来，经历了多个重要版本的迭代，每个版本都带来了新的特性、性能改进和语言增强。本文将详细介绍 Java 从 JDK 1.0 到最新版本的发展历程，重点分析每个版本的核心特性和功能改进。

版本发布策略

传统发布模式（1995-2017）

发布周期：不定期，通常 2-3 年一个大版本
特点：功能丰富，变化较大
LTS 概念：尚未引入

现代发布模式（2017-至今）

发布周期：每 6 个月一个版本（3月和9月）
LTS 版本：每 3 年一个长期支持版本
特点：小步快跑，持续改进

Java 版本详细介绍

JDK 1.0 (1996年1月)

代号：Oak

核心特性

Java 虚拟机（JVM）：跨平台运行环境
垃圾回收：自动内存管理
多线程支持：内置线程模型
安全模型：沙箱安全机制
网络编程：Socket 和 URL 类

JDK 1.1 (1997年2月)

主要新特性

内部类（Inner Classes）：支持嵌套类定义
JavaBeans：组件化编程模型
JDBC：数据库连接标准
RMI：远程方法调用
反射（Reflection）：运行时类型信息
JIT 编译器：即时编译优化

代码示例

java

// 内部类示例
public class OuterClass {
    private int value = 10;
    
    class InnerClass {
        void display() {
            System.out.println("Value: " + value);
        }
    }
}

J2SE 1.2 (1998年12月)

代号：Playground

重大改进

Swing GUI：丰富的图形用户界面
集合框架（Collections Framework）：统一的数据结构
JIT 编译器改进：HotSpot JVM
安全策略：细粒度权限控制
Java 2D API：2D 图形处理

集合框架示例

java

// 集合框架使用
import java.util.*;

public class CollectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Java");
        list.add("Collections");
        
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Java", 1998);
    }
}

J2SE 1.3 (2000年5月)

代号：Kestrel

主要特性

HotSpot JVM：性能大幅提升
Java Sound API：音频处理
JNDI：命名和目录服务
Java Platform Debugger Architecture (JPDA)：调试架构
RMI-IIOP：与 CORBA 集成

J2SE 1.4 (2002年2月)

代号：Merlin

重要新增

断言（Assertions）：程序验证机制
正则表达式：模式匹配支持
NIO（New I/O）：非阻塞 I/O
日志 API：java.util.logging
XML 处理：JAXP
首选项 API：java.util.prefs

代码示例

java

// 断言示例
public class AssertionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int value = 10;
        assert value > 0 : "Value must be positive";
        
        // 正则表达式
        String pattern = "\\d+";
        String text = "123";
        boolean matches = text.matches(pattern);
    }
}

J2SE 5.0 (2004年9月)

代号：Tiger

革命性特性

泛型（Generics）：类型安全的集合
增强的 for 循环：foreach 语法
自动装箱/拆箱：基本类型与包装类转换
枚举（Enums）：类型安全的常量
可变参数（Varargs）：方法参数数量可变
注解（Annotations）：元数据支持
并发工具：java.util.concurrent

代码示例

java

// 泛型和增强 for 循环
public class Java5Features {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("Java");
        list.add("Generics");
        
        // 增强 for 循环
        for (String item : list) {
            System.out.println(item);
        }
        
        // 枚举
        enum Day { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY }
        Day today = Day.MONDAY;
        
        // 可变参数
        printNumbers(1, 2, 3, 4, 5);
    }
    
    public static void printNumbers(int... numbers) {
        for (int num : numbers) {
            System.out.println(num);
        }
    }
}

Java SE 6 (2006年12月)

代号：Mustang

主要改进

脚本引擎支持：javax.script
编译器 API：javax.tools
HTTP 服务器 API：com.sun.net.httpserver
JDBC 4.0：数据库连接改进
JAX-WS 2.0：Web 服务支持
性能优化：启动速度和内存使用

Java SE 7 (2011年7月)

代号：Dolphin

重要特性

Diamond 操作符：类型推断简化
字符串 switch 语句：字符串作为 switch 条件
try-with-resources：自动资源管理
多异常捕获：单个 catch 块处理多种异常
数值字面量改进：二进制字面量和下划线分隔
NIO.2：文件系统 API
Fork/Join 框架：并行计算支持

代码示例

java

// Java 7 新特性
public class Java7Features {
    public static void main(String[] args) {
        // Diamond 操作符
        List<String> list = new ArrayList<>();
        
        // 字符串 switch
        String day = "MONDAY";
        switch (day) {
            case "MONDAY":
                System.out.println("Start of work week");
                break;
            case "FRIDAY":
                System.out.println("TGIF!");
                break;
        }
        
        // try-with-resources
        try (FileReader fr = new FileReader("file.txt");
             BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) {
            String line = br.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // 多异常捕获
        try {
            // some code
        } catch (IOException | SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // 数值字面量
        int binary = 0b1010;
        int million = 1_000_000;
    }
}

Java SE 8 (2014年3月) - LTS

代号：Spider

里程碑特性

Lambda 表达式：函数式编程支持
Stream API：集合的函数式操作
方法引用：简化 Lambda 表达式
默认方法：接口中的默认实现
Optional 类：空值处理
新的日期时间 API：java.time
Nashorn JavaScript 引擎：替代 Rhino
并行数组操作：Arrays.parallelSort

代码示例

java

// Java 8 函数式编程
import java.util.stream.*;
import java.time.*;

public class Java8Features {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
        
        // Lambda 表达式和 Stream API
        names.stream()
             .filter(name -> name.length() > 3)
             .map(String::toUpperCase)
             .forEach(System.out::println);
        
        // Optional
        Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
        optional.ifPresent(System.out::println);
        
        // 新的日期时间 API
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        LocalDate date = LocalDate.of(2024, Month.JANUARY, 1);
        
        // 默认方法
        interface Drawable {
            void draw();
            default void print() {
                System.out.println("Printing...");
            }
        }
    }
}

Java SE 9 (2017年9月)

重大变革

模块系统（Project Jigsaw）：JPMS
JShell：交互式编程环境
改进的 Stream API：新的方法
私有接口方法：接口中的私有方法
多版本 JAR 文件：Multi-Release JAR
进程 API 改进：ProcessHandle
响应式流：Flow API

模块系统示例

java

// module-info.java
module com.example.myapp {
    requires java.base;
    requires java.logging;
    exports com.example.myapp.api;
}

Java SE 10 (2018年3月)

主要特性

局部变量类型推断：var 关键字
应用程序类数据共享：AppCDS
垃圾回收器改进：G1 并行 Full GC
根证书：CA 证书集合
线程本地握手：Thread-Local Handshakes

代码示例

java

// var 关键字
public class Java10Features {
    public static void main(String[] args) {
        var list = new ArrayList<String>();
        var map = new HashMap<String, Integer>();
        var stream = list.stream();
        
        for (var item : list) {
            System.out.println(item);
        }
    }
}

Java SE 11 (2018年9月) - LTS

重要更新

HTTP 客户端 API：标准化 HTTP/2 支持
字符串方法增强：isBlank(), lines(), strip()
文件读写简化：Files.readString(), writeString()
Lambda 参数的 var：类型推断增强
Epsilon GC：无操作垃圾回收器
ZGC：实验性低延迟垃圾回收器
移除 JavaFX：独立发布

代码示例

java

// Java 11 新特性
import java.net.http.*;
import java.nio.file.*;

public class Java11Features {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // HTTP 客户端
        HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
            .uri(URI.create("https://api.example.com"))
            .build();
        
        // 字符串新方法
        String text = "  Hello World  ";
        System.out.println(text.isBlank());
        System.out.println(text.strip());
        
        // 文件操作
        String content = Files.readString(Paths.get("file.txt"));
        Files.writeString(Paths.get("output.txt"), "Hello");
        
        // Lambda 中的 var
        var list = List.of("a", "b", "c");
        list.forEach((var item) -> System.out.println(item));
    }
}

Java SE 12 (2019年3月)

新特性

Switch 表达式：预览特性
Shenandoah GC：实验性低暂停垃圾回收器
微基准测试套件：JMH 集成
JVM 常量 API：动态常量支持

Java SE 13 (2019年9月)

主要改进

文本块：多行字符串（预览）
Switch 表达式改进：yield 关键字
ZGC 改进：内存释放优化
Socket API 重新实现：NioSocketImpl

代码示例

java

// Java 13 文本块（预览）
public class Java13Features {
    public static void main(String[] args) {
        // 文本块
        String json = """
            {
                "name": "John",
                "age": 30,
                "city": "New York"
            }
            """;
        
        // Switch 表达式
        int dayNumber = 1;
        String dayType = switch (dayNumber) {
            case 1, 2, 3, 4, 5 -> {
                yield "Weekday";
            }
            case 6, 7 -> "Weekend";
            default -> "Invalid";
        };
    }
}

Java SE 14 (2020年3月)

重要特性

Switch 表达式：标准特性
模式匹配 instanceof：预览特性
Records：数据类（预览）
文本块：标准特性
有用的 NullPointerException：详细错误信息
NUMA 感知的 G1：性能优化

代码示例

java

// Java 14 Records（预览）
public record Person(String name, int age) {
    // 自动生成构造器、getter、equals、hashCode、toString
}

public class Java14Features {
    public static void main(String[] args) {
        // 模式匹配 instanceof（预览）
        Object obj = "Hello";
        if (obj instanceof String str) {
            System.out.println(str.toUpperCase());
        }
        
        // Records 使用
        Person person = new Person("Alice", 30);
        System.out.println(person.name());
        System.out.println(person.age());
    }
}

Java SE 15 (2020年9月)

新增特性

密封类：sealed classes（预览）
隐藏类：Hidden Classes
EdDSA 签名算法：Edwards-Curve 数字签名
ZGC 和 Shenandoah：生产就绪
文本块：最终版本
Records：第二次预览

Java SE 16 (2021年3月)

主要更新

Records：标准特性
模式匹配 instanceof：标准特性
密封类：第二次预览
Vector API：孵化器特性
外部内存访问 API：孵化器特性
启用 C++14 语言特性：JVM 开发

Java SE 17 (2021年9月) - LTS

重要里程碑

密封类：标准特性
模式匹配增强：switch 的模式匹配（预览）
移除实验性 AOT 和 JIT 编译器：简化 JVM
强封装 JDK 内部 API：安全性提升
新的 macOS 渲染管道：Metal 支持
外部函数和内存 API：孵化器特性

代码示例

java

// Java 17 密封类
public sealed class Shape
    permits Circle, Rectangle, Triangle {
}

public final class Circle extends Shape {
    private final double radius;
    
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
}

public final class Rectangle extends Shape {
    private final double width, height;
    
    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
}

Java SE 18 (2022年3月)

新特性

UTF-8 默认字符集：平台无关的默认编码
简单 Web 服务器：jwebserver 命令
代码片段 Javadoc 标签：@snippet
Vector API：第三次孵化
外部函数和内存 API：第二次孵化
模式匹配 switch：第二次预览

Java SE 19 (2022年9月)

主要改进

虚拟线程：Project Loom（预览）
结构化并发：孵化器特性
模式匹配 switch：第三次预览
外部函数和内存 API：预览特性
Vector API：第四次孵化

虚拟线程示例

java

// Java 19 虚拟线程（预览）
import java.util.concurrent.Executors;

public class Java19Features {
    public static void main(String[] args) {
        // 虚拟线程
        try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                int taskId = i;
                executor.submit(() -> {
                    System.out.println("Task " + taskId + " running on " + 
                                     Thread.currentThread());
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                });
            }
        }
    }
}

Java SE 20 (2023年3月)

新增功能

Scoped Values：孵化器特性
Record 模式：第二次预览
模式匹配 switch：第四次预览
外部函数和内存 API：第二次预览
虚拟线程：第二次预览
结构化并发：第二次孵化

Java SE 21 (2023年9月) - LTS

重要特性

虚拟线程：标准特性
Sequenced Collections：有序集合接口
模式匹配 switch：标准特性
Record 模式：标准特性
字符串模板：预览特性
未命名模式和变量：预览特性
KEM API：密钥封装机制

代码示例

java

// Java 21 新特性
import java.util.*;

public class Java21Features {
    public static void main(String[] args) {
        // Sequenced Collections
        SequencedSet<String> set = new LinkedHashSet<>();
        set.add("first");
        set.add("second");
        String first = set.getFirst();
        String last = set.getLast();
        
        // 模式匹配 switch
        Object obj = "Hello";
        String result = switch (obj) {
            case String s when s.length() > 5 -> "Long string: " + s;
            case String s -> "Short string: " + s;
            case Integer i -> "Number: " + i;
            case null -> "Null value";
            default -> "Unknown type";
        };
        
        // Record 模式
        record Point(int x, int y) {}
        Point point = new Point(1, 2);
        
        switch (point) {
            case Point(var x, var y) when x == y -> 
                System.out.println("Point on diagonal");
            case Point(var x, var y) -> 
                System.out.println("Point at (" + x + ", " + y + ")");
        }
    }
}

Java SE 22 (2024年3月)

Java SE 23 (2024年9月)

新增功能

原始类型模式：预览特性
模块导入声明：预览特性
隐式声明的类和实例 main 方法：第二次预览
字符串模板：第三次预览
ZGC 分代模式：标准特性
结构化并发：第四次孵化

版本选择建议

LTS 版本推荐

Java 8：广泛使用，生态成熟
Java 11：现代 Java 的起点
Java 17：当前主流选择
Java 21：最新 LTS，推荐新项目使用

版本迁移路径

Java 8 → Java 11 → Java 17 → Java 21

企业级应用建议

新项目：Java 21 LTS
维护项目：Java 17 LTS
遗留系统：Java 11 LTS（最低要求）

性能对比

启动时间改进

Java 8: 基准
Java 11: 10-15% 改进
Java 17: 20-25% 改进
Java 21: 30-35% 改进

内存使用优化

压缩 OOP：减少内存占用
字符串去重：G1GC 特性
类数据共享：减少启动内存

垃圾回收器演进

Serial → Parallel → CMS → G1 → ZGC/Shenandoah

未来发展趋势

Project Loom

虚拟线程：轻量级并发
结构化并发：并发编程简化
Continuation：协程支持

Project Panama

外部函数接口：本地代码调用
外部内存访问：直接内存操作
Vector API：SIMD 指令支持

Project Valhalla

值类型：内存布局优化
泛型特化：性能提升
原始类型泛型：类型系统增强

Project Amber

模式匹配：函数式编程增强
数据类：简化数据建模
字符串模板：安全的字符串插值

学习建议

基础学习路径

Java 8：Lambda、Stream、Optional
Java 11：模块系统、HTTP 客户端
Java 17：Records、密封类、模式匹配
Java 21：虚拟线程、结构化并发

实践项目建议

Web 应用：Spring Boot + Java 21
微服务：Spring Cloud + Java 17
大数据：Kafka + Java 11
云原生：GraalVM + Java 21

总结

Java 经过近 30 年的发展，从简单的面向对象语言演进为现代化的多范式编程平台。每个版本都在性能、安全性、开发效率和语言表达力方面带来显著改进。

关键里程碑

Java 5：泛型和注解，现代 Java 基础
Java 8：Lambda 和 Stream，函数式编程
Java 9：模块系统，大型应用架构
Java 17：现代语法特性完善
Java 21：虚拟线程，并发编程革命

发展方向

性能优化：启动速度、内存使用、执行效率
开发体验：语法简化、类型推断、模式匹配
并发编程：虚拟线程、结构化并发
互操作性：外部函数接口、本地代码集成
云原生：容器化、微服务、响应式编程

Java 将继续在企业级应用开发中发挥重要作用，同时不断适应现代软件开发的需求和挑战。

Java 版本发展史与特性详解 ​

概述 ​

版本发布策略 ​

传统发布模式（1995-2017） ​

现代发布模式（2017-至今） ​

Java 版本详细介绍 ​

JDK 1.0 (1996年1月) ​

核心特性 ​

JDK 1.1 (1997年2月) ​

主要新特性 ​

代码示例 ​

J2SE 1.2 (1998年12月) ​

重大改进 ​

集合框架示例 ​

J2SE 1.3 (2000年5月) ​

主要特性 ​

J2SE 1.4 (2002年2月) ​

重要新增 ​

代码示例 ​

J2SE 5.0 (2004年9月) ​

革命性特性 ​

代码示例 ​

Java SE 6 (2006年12月) ​

主要改进 ​

Java SE 7 (2011年7月) ​

重要特性 ​

代码示例 ​

Java SE 8 (2014年3月) - LTS ​

里程碑特性 ​

代码示例 ​

Java SE 9 (2017年9月) ​

重大变革 ​

模块系统示例 ​

Java SE 10 (2018年3月) ​

主要特性 ​

代码示例 ​

Java SE 11 (2018年9月) - LTS ​

重要更新 ​

代码示例 ​

Java SE 12 (2019年3月) ​

新特性 ​

Java SE 13 (2019年9月) ​

主要改进 ​

代码示例 ​

Java SE 14 (2020年3月) ​

重要特性 ​

代码示例 ​

Java SE 15 (2020年9月) ​

新增特性 ​

Java SE 16 (2021年3月) ​

主要更新 ​

Java SE 17 (2021年9月) - LTS ​

重要里程碑 ​

代码示例 ​

Java SE 18 (2022年3月) ​

新特性 ​

Java SE 19 (2022年9月) ​

主要改进 ​

虚拟线程示例 ​

Java SE 20 (2023年3月) ​

新增功能 ​

Java SE 21 (2023年9月) - LTS ​

重要特性 ​

代码示例 ​

Java SE 22 (2024年3月) ​

最新特性 ​

Java SE 23 (2024年9月) ​

新增功能 ​

版本选择建议 ​

LTS 版本推荐 ​

版本迁移路径 ​

企业级应用建议 ​

性能对比 ​

启动时间改进 ​

内存使用优化 ​

垃圾回收器演进 ​

未来发展趋势 ​

Project Loom ​

Project Panama ​

Project Valhalla ​

Java 版本发展史与特性详解

概述

版本发布策略

传统发布模式（1995-2017）

现代发布模式（2017-至今）

Java 版本详细介绍

JDK 1.0 (1996年1月)

核心特性

JDK 1.1 (1997年2月)

主要新特性

代码示例

J2SE 1.2 (1998年12月)

重大改进

集合框架示例

J2SE 1.3 (2000年5月)

主要特性

J2SE 1.4 (2002年2月)

重要新增

代码示例

J2SE 5.0 (2004年9月)

革命性特性

代码示例

Java SE 6 (2006年12月)

主要改进

Java SE 7 (2011年7月)

重要特性

代码示例

Java SE 8 (2014年3月) - LTS

里程碑特性

代码示例

Java SE 9 (2017年9月)

重大变革

模块系统示例

Java SE 10 (2018年3月)

主要特性

代码示例

Java SE 11 (2018年9月) - LTS

重要更新

代码示例

Java SE 12 (2019年3月)

新特性

Java SE 13 (2019年9月)

主要改进

代码示例

Java SE 14 (2020年3月)

重要特性

代码示例

Java SE 15 (2020年9月)

新增特性

Java SE 16 (2021年3月)

主要更新

Java SE 17 (2021年9月) - LTS

重要里程碑

代码示例

Java SE 18 (2022年3月)

新特性

Java SE 19 (2022年9月)

主要改进

虚拟线程示例

Java SE 20 (2023年3月)

新增功能

Java SE 21 (2023年9月) - LTS

重要特性

代码示例

Java SE 22 (2024年3月)

最新特性

Java SE 23 (2024年9月)

新增功能

版本选择建议

LTS 版本推荐

版本迁移路径

企业级应用建议

性能对比

启动时间改进

内存使用优化

垃圾回收器演进

未来发展趋势

Project Loom

Project Panama

Project Valhalla