java16新特性-向量API(孵化器)

java16新特性-向量API(孵化器)

java 向量 API（Vector API）首次作为孵化模块（Incubator Module）在 JDK 16 中引入（JEP 338）。这个阶段的 API 位于 jdk.incubator.vector 包，需要通过命令行参数显式启用

关键特性

1. SIMD 支持：提供了基于 CPU 向量指令（如 AVX、SSE）的高效并行计算能力。
2. 向量操作：支持 add、multiply、lanewise 等向量运算。
3. 数据类型：覆盖 byte、short、int、long、float、double 六种基元类型。
4. 向量宽度自适应：通过 VectorSpecies 自动适配不同 CPU 的向量宽度（如 128 位、256 位）。

示例

import jdk.incubator.vector.DoubleVector;
import jdk.incubator.vector.VectorSpecies;

public class VectorAPIExample {
    private static final VectorSpecies<Double> SPECIES = DoubleVector.SPECIES_PREFERRED;

    public static void main(String[] args) {
        double[] a = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};
        double[] b = {5.0, 6.0, 7.0, 8.0};
        double[] result = new double[a.length];

        // 向量计算：a + b → result
        for (int i = 0; i < a.length; i += SPECIES.length()) {
            DoubleVector va = DoubleVector.fromArray(SPECIES, a, i);
            DoubleVector vb = DoubleVector.fromArray(SPECIES, b, i);
            DoubleVector vr = va.add(vb);
            vr.intoArray(result, i);
        }

        // 输出：[6.0, 8.0, 10.0, 12.0]
        System.out.println(java.util.Arrays.toString(result));
    }
}

javac --add-modules jdk.incubator.vector VectorAPIExample.java
java --add-modules jdk.incubator.vector VectorAPIExample

局限性

1. 非标准 API：作为孵化模块，API 可能在后续版本中变动。
2. 强制参数：每次编译/运行都需要手动添加 –add-modules。
3. 功能有限：相比 JDK 20+ 的标准化版本，部分高级功能（如向量掩码操作）尚未完善。

java17新特性-向量API(第二次孵化)

改进

1. API 稳定性提升
   • 基于 JDK 16 的反馈，调整了部分方法名和参数，提高了 API 的一致性。
   • 优化了向量操作的类型系统，减少了冗余操作。
2. 性能优化
   • 增强了向量操作的自动向量化能力，支持更多 CPU 架构（如 ARM NEON）。
   • 改进了内存访问模式，减少了数据搬运开销。
3. 新功能
   • 增加了 向量掩码操作（Vector Masking），支持条件性向量计算。
   • 引入了 向量重组操作（Rearrangements），如元素交换、洗牌等。

示例

需添加 –add-modules jdk.incubator.vector 参数

import jdk.incubator.vector.DoubleVector;
import jdk.incubator.vector.VectorSpecies;

public class VectorAPIJDK17Example {
    private static final VectorSpecies<Double> SPECIES = DoubleVector.SPECIES_PREFERRED;

    public static void main(String[] args) {
        double[] a = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0};
        double[] b = {0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5};
        double[] result = new double[a.length];

        // 向量计算：a * b + a → result
        for (int i = 0; i < a.length; i += SPECIES.length()) {
            DoubleVector va = DoubleVector.fromArray(SPECIES, a, i);
            DoubleVector vb = DoubleVector.fromArray(SPECIES, b, i);
            
            // 新特性：向量掩码操作（条件性计算）
            DoubleVector mask = va.gt(3.0);  // 创建掩码：va 中大于 3 的元素
            DoubleVector vc = va.mul(vb);    // 计算 a * b
            DoubleVector vd = vc.add(va);    // 计算 (a * b) + a
            
            // 仅对满足掩码条件的元素应用 vd，其他元素保持不变
            va.intoArray(result, i, mask);   // 写入原始值（不满足条件的）
            vd.intoArray(result, i, mask.not());  // 写入计算值（满足条件的）
        }

        // 输出：[1.0, 2.0, 3.0, 6.0, 7.5, 9.0, 10.5, 12.0]
        System.out.println(java.util.Arrays.toString(result));
    }
}

JDK 17 与 JDK 16 的向量 API 对比

特性	JDK16	JDK17
向量掩码操作	有限支持	全面支持，新增 Vector.mask() 等方法
向量重组操作	基础支持	增强支持，新增 rearrange()、shuffle()
API 稳定性	实验性，可能变动	调整部分方法名，更稳定
性能	依赖	CPU 架构优化