随着 Java 17 的发布，Java 官方在保持语言稳定性的同时，继续推行语言的现代化与简化。两大核心新特性——记录类（Records）与模式匹配（Pattern Matching），将会彻底改变我们对数据结构与类型判断的编程方式。本文将从设计理念、使用场景以及最佳实践几个方面，深入探讨这两项技术的应用价值与实际效果。

一、记录类（Records）概述

1.1 什么是记录类？

记录类是 Java 14 引入的试验性特性，并在 16 版正式纳入 JDK 的稳定特性。它是一种特殊的类，用来简化不可变数据对象的创建。与普通类相比，记录类自动生成：

• 构造函数（所有字段的参数顺序与声明顺序一致）
• equals()、hashCode()、toString()
• 所有字段的访问器（getter，名称与字段相同）
• 通过 record 关键字声明时，所有字段默认为 final，且没有无参构造器

1.2 典型使用场景

• 数据传输对象（DTO）
• 配置对象
• 简单的值对象（value object）
• 几乎不需要业务逻辑的领域实体

1.3 代码示例

public record Person(String name, int age, String email) {}

上述代码自动生成了完整的构造函数、equals、hashCode、toString 和 name(), age(), email() 访问器。使用非常简洁：

Person alice = new Person("Alice", 28, "[email protected]");
System.out.println(alice.name());   // Alice
System.out.println(alice.age());    // 28

1.4 与普通类的区别

• 不可变性：所有字段默认 final，不可在实例化后修改。
• 代码量极少：无需手写常用方法。
• 不支持继承：记录类无法被继承，只能实现接口。
• 字段只能是值类型：不建议使用可变集合等需要内部状态改变的字段。

二、模式匹配（Pattern Matching）概述

2.1 什么是模式匹配？

模式匹配是 Java 16 引入的语言特性，用来在 instanceof 之后直接进行类型转换。它通过 is 关键字，减少了显式类型转换的繁琐代码。

2.2 基本语法

if (obj instanceof String s) {
    // s 已经是 String 类型
}

在 if 或 switch 语句中使用 is 关键字，即可将 obj 自动转换为 String 并赋值给 s。

2.3 支持的场景

• 类型判断：简化 instanceof 与强制类型转换。
• switch 表达式：从 Java 17 开始，switch 支持模式匹配，能够匹配对象的字段。
• 结合记录类：可以直接在 switch 中解构记录类字段。

2.4 代码示例

Object obj = "Hello, world!";
if (obj instanceof String s) {
    System.out.println("字符串长度: " + s.length());
}

在 switch 表达式中使用模式匹配：

Object obj = new Person("Bob", 35, "[email protected]");
switch (obj) {
    case Person(String name, int age, String email) -> {
        System.out.printf("%s, %d 岁, 邮箱: %s%n", name, age, email);
    }
    case String s -> System.out.println("字符串: " + s);
    default -> System.out.println("未知类型");
}

此时 Person 的字段被解构为 name, age, email，无需额外的访问器调用。

三、最佳实践与注意事项

3.1 记录类最佳实践

• 保持字段不可变：使用记录类时，尽量避免包含内部可变状态。
• 避免业务逻辑：在记录类中写业务方法会破坏其“值对象”的纯粹性。
• 接口实现：记录类可以实现接口，用于传递数据或实现简单的工厂方法。

3.2 模式匹配最佳实践

• 避免过度使用：过度拆解对象会导致代码可读性下降。
• 使用 switch 进行多分支判断：当需要根据对象类型做多种处理时，switch 能提供更清晰的结构。
• 结合记录类：在 switch 中解构记录类字段，减少访问器调用，提升可读性。

3.3 性能与兼容性

• 性能：模式匹配在编译阶段已优化为普通类型转换，几乎无额外开销。
• 兼容性：从 Java 16 开始正式支持，需要将项目升级到至少 Java 16 以上。

四、实战案例：构建简单的 RESTful API 数据层

下面演示如何使用记录类与模式匹配来实现一个简易的数据访问层（DAO）。

// 数据模型
public record User(int id, String username, String email) {}

// DAO 接口
public interface UserDao {
    User findById(int id);
    void save(User user);
}

// DAO 实现
public class InMemoryUserDao implements UserDao {
    private final Map<Integer, User> storage = new ConcurrentHashMap<>();

    @Override
    public User findById(int id) {
        return storage.get(id);
    }

    @Override
    public void save(User user) {
        storage.put(user.id(), user);
    }
}

// 服务层
public class UserService {
    private final UserDao dao;

    public UserService(UserDao dao) { this.dao = dao; }

    public void printUserInfo(Object obj) {
        // 使用模式匹配判断并解构
        if (obj instanceof User u) {
            System.out.printf("用户: %s (%d) - 邮箱: %s%n", u.username(), u.id(), u.email());
        } else {
            System.out.println("传入的对象不是 User 类型");
        }
    }
}

在业务代码中，只需：

UserDao dao = new InMemoryUserDao();
UserService service = new UserService(dao);

User alice = new User(1, "Alice", "[email protected]");
dao.save(alice);
service.printUserInfo(alice);  // 输出：用户: Alice (1) - 邮箱: [email protected]

五、总结

Java 17 通过记录类（Records）和模式匹配（Pattern Matching）这两大新特性，进一步简化了数据对象的定义与类型判断，降低了样板代码，提升了代码可读性与可维护性。

• 记录类让不可变值对象的创建变得轻而易举，自动生成常用方法，减少错误。
• 模式匹配让 instanceof 之后的类型转换成为一行代码，结合 switch 可实现更优雅的多类型处理。

在实际项目中，建议先从数据传输层或配置层引入记录类，随后在业务逻辑层使用模式匹配提升代码简洁度。随着 Java 版本的迭代，这些特性将继续完善，成为 Java 开发者必备的工具。