Java8新特性解析

╰半橙微兮° 2022-02-03 15:19 253阅读 0赞

Java 8中的新特性有：  
接口中默认方法，lambda 表达式,方法引用,重复注解，流、函数、接口、map扩展、日期中的新变化等，接下来一一介绍

### 1. Default Methods for Interfaces(接口中的默认方法) ###

Java 8准许我们在接口中增加一个通过default关键字修饰的非抽象的方法. 这个特性被我们称为扩展方法. 下面举例说明:

interface Formula { 
        double calculate(int a);
    
        default double sqrt(int a) { 
            return Math.sqrt(a);
        }
    }

接口Formula 中除了抽象方法calculate 其中还定义了非抽象方法sqrt. 实现类里面继承了抽象方法calculate. 而默认方法可以直接调用.

Formula formula = new Formula() { 
        @Override
        public double calculate(int a) { 
            return sqrt(a * 100);
        }
    };
    
    formula.calculate(100);     // 100.0
    formula.sqrt(16);           // 4.0

formula是一个继承Formula 接口的匿名对象. 实例代码十分详细: 仅仅6行代码实现了一个简单的 sqrt(a \* 100)计算. 在接下来的章节, 将给大家介绍更加完善的方案实现单个方法对象在Java8中的使用.

### 2. Lambda expressions(Lambda表达式) ###

通过下面实例向大家展示怎么在之前版本中对List中的String排序:

List<String> list = Arrays.asList("aa","peter","bob");
    Collections.sort(list, new Comparator<String>() { 
    
    	@Override
    	public int compare(String o1, String o2) { 
    		return o1.compareTo(o2);
    	}
    });

通过一个静态 Collections.sort 方法接收一个list和compare来对每个List中的元素排序.你经常发现你自己创建一个匿名Comparator类并通过它来实现排序.

为了摆脱通过创建匿名对象的方式来实现排序, Java 8带来了更加简洁的方式实现方式,lambda 表达式:

List<String> list = Arrays.asList("aa","peter","bob");
    Collections.sort(list, (String a, String b)->{ return a.compareTo(b);});

你会发现代码更加简洁可读性更强. 甚至它还可以更加简洁:

List<String> list = Arrays.asList("aa","peter","bob");
    Collections.sort(list, (String a, String b)-> a.compareTo(b));

对于单行的方法体你可以直接省略\{\}和return关键字. 甚至可以使它更加简短:

List<String> list = Arrays.asList("aa","peter","bob");
    Collections.sort(list, (a, b)-> a.compareTo(b));

Java编译器能够自动识别参数类型所以你能够省略它们. 让我们更深入的了解lambda 表达式在java中更广泛的应用.

### 3. Functional Interfaces(函数化接口) ###

lambda表达式怎么去匹配Java类型呢? 每一个lambda表达式相当于指定一个接口的类型. 一个必须定义一个抽象的方法的函数接口. 每一个lambda表达式类型都将和这个抽象方法匹配.由于默认方法并不是抽象方法，所以你可以自由的添加默认方法到你的函数接口中.

我们能够使用任意接口作为lambda表达式,这个接口中只需要包含一个抽象的方法就可以了. 为了确保你的接口满足需求，你需要在你接口上添加一个@FunctionalInterface注解.当你使用这个注解之后，这个接口只能定义一个抽象方法，否者编译器会报错 .

Example:

@FunctionalInterface
    interface Convertor<F,T> { 
    	
    	T convert(F from);
    	
    }
    
    Convertor<String, Integer> convertor = (from) -> Integer.valueOf(from);
    System.out.println(convertor.convert("123"));//123

注意@FunctionalInterface也是有效代码.

### 4. Method and Constructor References(方法和构造器的引用) ###

上面的代码可以通过静态方法应用可以更加简洁:

Convertor<String, Integer> convertor = Integer::valueOf;
    System.out.println(convertor.convert("123"));//123

Java 8能够传递一个方法或者构造器引用通过 ::关键字. 上面的实例向你们展示了怎么去引用一个静态方法. 我们也能够引用一个普通对象方法:

@FunctionalInterface
    interface Convertor<F,T> { 
    	
    	T convert(F from);
    	
    }
    
    public class Test { 
    	
    	public static void main(String[] args) { 
    		Test test = new Test();
    		Convertor<String, Integer> convertor = test::startWith;
    		System.out.println(convertor.convert("123"));//1
    	}
    	
    	private Integer startWith(String ori) { 
    		return Integer.valueOf(ori.substring(0, 1));
    	}
    }

让我们来看看::是怎么引用构造器的. 首先我们定义两个构造器在一个javabean中

class Person { 
    	private String firstName;
    	
    	private String lastName;
    	
    	public Person() { 
    	}
    	public Person(String firstName, String last) { 
    		this.firstName = firstName;
    		this.lastName = last;
    	}
    	@Override
    	public String toString() { 
    		return "Person [firstName=" + firstName + ", lastName=" + lastName
    				+ "]";
    	}
    	
    }

下一步我们创建一个工厂接口，用它来创建一个Person对象:

interface PersonFactory<P extends Person> { 
    	P getInstance(String firstName, String last);
    }

手动实现这个工厂接口, 我们通过构造器和每件事情关联在一起:

PersonFactory<Person> pFactory = Person::new;
    Person p = pFactory.getInstance("jon", "snow");
    System.out.println(p);//Person [firstName=jon, lastName=snow]

我们通过 Person::new来创建一个对Person构造器的引用. Java编译器自动的创建一个对象通过PersonFactory.getInstance参数匹配合适的构造器.

**Lambda Scopes(Lambda 的作用域)**  
从 lambda表达式访问局部变量和匿名对象是相似的.你可以访问final修饰的局部变量也能够访问实例化局部属性和静态变量.

Accessing local variables(访问本地变量)  
lambda 表达式能够从局部读取一个的final修饰的局部变量:

interface Convertor<T, S> { 
    	T convert(S s); 
    }
    
    public class Test { 
    	
    	public static void main(String[] args) { 
    		final int num =1;
    		Convertor<Integer, String> convertor = (from) ->Integer.valueOf(from + num);
    		System.out.println(convertor.convert("99"));//991
    	}
    	
    }

和匿名对象不同的是，在匿名对象中变量num并不需要用 final修饰. 也能正常调用:

int num =1;
    Convertor<Integer, String> convertor = (from) ->Integer.valueOf(from + num);
    System.out.println(convertor.convert("99"));//991

然而num必须隐式使用final修饰才能编译. 下面代码就不会编译:

int num =1;
    //下面编译报错：Local variable num defined in an enclosing scope must be final or effectively final
    Convertor<Integer, String> convertor = (from) ->Integer.valueOf(from + num);
    System.out.println(convertor.convert("99"));//991
    num = 2;

把num 写到lambda表达式内也是被禁止的.

**Accessing fields and static variables(访问属性和静态变量)**  
与局部变量相比我们在lambda表达式中能够读和写一个全局属性和静态变量. 这和匿名对象中是一样的.

interface Convertor<T, S> { 
    	T convert(S s); 
    }
    
    public class Test { 
    	
    	static int num1 = 0;
    	int num2 = 0;
    	
    	public void test() { 
    		Convertor<Integer, String> convertor = (from) ->Integer.valueOf(from + num1 + num2);
    		System.out.println(convertor.convert("99"));//991
    		
    	}
    	
    	
    	public static void main(String[] args) { 
    		new Test().test();//9900
    	}
    	
    }

**Accessing Default Interface Methods(访问默认的接口方法)**  
还记得第一个 formula 的实例嘛? 接口Formula定义一个默认的方法 sqrt，它能够被每个formula实例包括匿名对象访问. 它却不适合lambda 表达式.

lambda表达式不能访问接口的默认方法. 下面代码不能编译通过:

Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);

### 5. Built-in Functional Interfaces(内置函数) ###

JDK 1.8 API包含了许多内置函数. 它们中很多在老版本中是大家很熟悉的,像 Comparator 和Runnable. 这些接口通过 添加@FunctionalInterface注解来支持Lambda表达式.

但是Java 8 API 也添加了很多新接口使编程变的更加容易 . 这些新的函数很多是借鉴被大家所熟知的 Google Guava 函数库.即使你很熟悉这些函数库,你也需要关注这些方法是怎么在接口中扩展的以及它们怎么使用.

**Predicates( 判断)**  
判断是传递一个参数返回一个布尔值. 这个接口包含各种默认的方法组成复杂的逻辑判断单元 (and, or, negate)

Predicate<String> predicate = (s)->s.length()>3;
    		
    System.out.println(predicate.test("1"));//false;
    System.out.println(predicate.test("1234"));//true;
    
    Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
    Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;
    
    Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;
    Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();

**Functions(函数)**  
函数接收一个参数返回一个结果. 默认方法能够链式调用 (compose, andThen).

Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
    Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);
    
    System.out.println(backToString.apply("123"));     // "123"

**Suppliers(生产者)**  
Suppliers返回一个给定的泛型类型的结果. 不像函数, Suppliers不需要传递参数.

Supplier<Person> personSupplier = Person::new;
    personSupplier.get();   // new Person

**Consumers(消费者)**  
Consumers代表在一个输入参数上执行一项操作.

Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println("Hello, " + p.firstName);
    greeter.accept(new Person("Luke", "Skywalker"));

**Comparators(比较)**  
Comparators在老版本中大家都比较熟悉. Java 8 为这个接口增加了几种默认的方法.

Comparator<Person> comparator = (p1, p2) -> p1.firstName.compareTo(p2.firstName);
    
    Person p1 = new Person("John", "Doe");
    Person p2 = new Person("Alice", "Wonderland");
    
    comparator.compare(p1, p2);             // > 0
    comparator.reversed().compare(p1, p2);  // < 0

**Optionals(选项)**  
Optionals 并不是一个函数接口, 相反的它的作用就是避免出现空指针异常.它是一个很重要的概念的一部分,然我们来快速了解它.

Optional是一个简单的容器里面包含有空或者非空的值.想象一下如果有一个方法能够返回一个空或者一个非空的值 . 在Java8中你可以通过返回一个Optional来替代空.

Optional<String> optional = Optional.of("bam");
    
    optional.isPresent();           // true
    optional.get();                 // "bam"
    optional.orElse("fallback");    // "bam"
    
    optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));     // "b"

Streams  
java.util.Stream代表一个元素序列，在它上面能够进行一种或多种操作. Stream操作可以包括对中间部分或者终端部分进行操作. 终端操作能够返回一个确定的类型, 中间操作能返回流的本身你能够通过多种方法调用某一行. Streams 可以通过一个源来创建, 例如. 像 java.util.Collection中的lists 或 sets (maps 不支持)都可以创建流. Stream 能够串行操作也能并行操作.

首先看下流怎么进行序列操作. 我们先通过一个包含字符串List创建源:

List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("ddd2");
    list.add("aaa2");
    list.add("bbb1");
    list.add("aaa1");
    list.add("bbb3");
    list.add("ccc");
    list.add("bbb2");
    list.add("ddd1");

在Java8中Collections已经继承了streams ，所以你能够通过调用Collection.stream() 和 Collection.parallelStream()来创建流.下面将给你介绍大部分流的操作 .

list.stream().filter((s)->s.length()<4).forEach(System.out::println);//ccc

**Sorted(排序)**  
Sorted是一个中间操作，它能够返回一个排序的流。这个元素按照自然排序，除非你传递一个Comparator .

list.stream().filter((s)->s.startsWith("a")).sorted().forEach(System.out::println);//aaa1 aaa2

注意 sorted 仅仅是创建一个排序后的视图操作，并没有操作排序返回的集合. 排序的 list并没有受到影响:

list.forEach(System.out::print);//ddd2 aaa2 bbb1 aaa1 bbb3 ccc bbb2 ddd1

**Map(映射)**  
中间操作 map转换每个元素到另一个元素中通过给定的函数.下面的实例是把把每一个字符串转换成大写.你也可以使用map转换每个对象的类型. 泛型流依赖你传递给map的泛型函数.

list.stream().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::print);
    //DDD2AAA2BBB1AAA1BBB3CCCBBB2DDD1

**Match(匹配)**  
可以使用各种匹配操作来确定是否是确定的流. 所有这些操作是终端操作并返回一个布尔值.

boolean anyStartWithA = list.stream().anyMatch((s)->s.startsWith("a"));
    System.out.println(anyStartWithA);//true
    
    boolean allStartWithA = list.stream().allMatch((s)->s.startsWith("a"));
    System.out.println(allStartWithA);//false
    
    boolean nonStartWithA = list.stream().noneMatch((s)->s.startsWith("a"));
    System.out.println(nonStartWithA);//false

**Count(统计)**  
Count是一个终端操作返回流中元素的个数.

long startWithB = list.stream().filter((s)->s.startsWith("b")).count();//
    System.out.println(startWithB);//3

**Reduce(合并)**  
这个终端操作完成一个流中元素合并操作通过给定的函数.返回的结果通过 Optional来保存值.

Optional<String> optional = list.stream().sorted().reduce((a, b)->a+" # "+b);
    System.out.println(optional);//Optional[aaa1 # aaa2 # bbb1 # bbb2 # bbb3 # ccc # ddd1 # ddd2]

Parallel Streams(并行流)  
上文提到过流可以是串行的也可以是并行的. 串行的序列操作是单线程的,而并行流是在多个线程上进行操作.

下面的实例向你展示通过并行流增加性能.

首先创建一个元素出现次数唯一的大的List:

int max = 1000000;
    List<String> values = new ArrayList<>(max);
    for (int i = 0; i < max; i++) { 
        UUID uuid = UUID.randomUUID();
        values.add(uuid.toString());
    }

现在测试它的排序所消耗的时间.

**Sequential Sort(串行排序)**

long start = System.nanoTime();
    		
    long count = values.stream().sorted().count();
    
    long end = System.nanoTime();
    
    System.out.println("串行毫秒数：" + TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end - start));//692

**Parallel Sort(并行排序)**

long start1 = System.nanoTime();
    		
    longcount1 = values.parallelStream().sorted().count();
    
    long end1 = System.nanoTime();
    
    System.out.println("并行毫秒数：" + TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end1 - start1));//420

你能看到上述代码基本相同的,但是并行大约一些.你可以测试着用 parallelStream()操作代替stream().

**Map(映射)**  
上文提到map并不支持流操作. 但是新的map支持各种新方法和常见的任务操作.

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) { 
        map.putIfAbsent(i, "val" + i);
    }
    
    map.forEach((id, val) -> System.out.println(val));

上面的代码简洁易懂: putIfAbsent方法对传统的非空检验 ; forEach 方法遍历map中每一个值进行consumer操作.

这个实例展示了怎么利用函数在map上进行操作:

map.computeIfPresent(3, (num, val) -> val + num);
    map.get(3);             // val33
    
    map.computeIfPresent(9, (num, val) -> null);
    map.containsKey(9);     // false
    
    map.computeIfAbsent(23, num -> "val" + num);
    map.containsKey(23);    // true
    
    map.computeIfAbsent(3, num -> "bam");
    map.get(3);             // val33

下一步,我们学习怎么给定一个key怎么移除对象操作, 现在加入给一个键值对:

map.remove(3, "val3");
    map.get(3);             // val33
    
    map.remove(3, "val33");
    map.get(3);             // null

另一个有用的方法:

map.getOrDefault(42, "not found");  // not found

map中合并对象操作很容易:

map.merge(9, "val9", (value, newValue) -> value.concat(newValue));
    map.get(9);             // val9
    
    map.merge(9, "concat", (value, newValue) -> value.concat(newValue));
    map.get(9);             // val9concat

合并操作如果键值对不存在就添加到里面, 合并操作也可以用来改变存在的值.

### 6. Date API(日期API) ###

Java 8 包含一个全新的日期和时间操作API在 java.time包里面. 新的Date API 可以和 Joda-Time 包相媲美, 不过，它们并不一样. 下面给你实例一下新日期里面主要新的API.

#### 6.1 Clock(时钟) ####

时钟提供了访问现在的日期和时间的方法. 时钟意思到时区将可能替代 System.currentTimeMillis() 来获取现在的毫秒数. 这样一个瞬时点在时间线上用类 Instant来代表.代替能够被使用的java.util.Date 传统对象.

Clock clock = Clock.systemDefaultZone();
    long millis = clock.millis();
    
    Instant instant = clock.instant();
    Date legacyDate = Date.from(instant);   // legacy java.util.Date

#### 6.2 Timezones(时区) ####

时区被ZoneId代替. 你可以很方便的访问通过一个静态的工厂方法. 时区定义一个弥补了一个重要在瞬时和本地时间和日期上的转换.

System.out.println(ZoneId.getAvailableZoneIds());
    // prints all available timezone ids
    
    ZoneId zone1 = ZoneId.of("Europe/Berlin");
    ZoneId zone2 = ZoneId.of("Brazil/East");
    System.out.println(zone1.getRules());
    System.out.println(zone2.getRules());
    
    // ZoneRules[currentStandardOffset=+01:00]
    // ZoneRules[currentStandardOffset=-03:00]

#### 6.3 LocalTime(本地时间) ####

本地时间代表一个不包含时区的时间, 例如. 10pm 或者 17:30:15. 下面两个实例创建两个本地时间包含上面定义的时区. 然后我们比较两个时间和日历在小时和分钟的不同之处.

LocalTime now1 = LocalTime.now(zone1);
    LocalTime now2 = LocalTime.now(zone2);
    
    System.out.println(now1.isBefore(now2));  // false
    
    long hoursBetween = ChronoUnit.HOURS.between(now1, now2);
    long minutesBetween = ChronoUnit.MINUTES.between(now1, now2);
    
    System.out.println(hoursBetween);       // -3
    System.out.println(minutesBetween);     // -239

LocalTime可以从各种工厂方法简单的创建新实例, 包含格式化的字符串.

LocalTime late = LocalTime.of(23, 59, 59);
    System.out.println(late);       // 23:59:59
    
    DateTimeFormatter germanFormatter =
        DateTimeFormatter
            .ofLocalizedTime(FormatStyle.SHORT)
            .withLocale(Locale.GERMAN);
    
    LocalTime leetTime = LocalTime.parse("13:37", germanFormatter);
    System.out.println(leetTime);   // 13:37

LocalDate(本地日期)  
本地日期代表了清晰的日期 , 例如. 2014-03-11. 它是不可更改的完全模拟LocalTime. 这个简单的实例展示怎么计算新的日期通过增加或者减去天、月、或者年. 注意每个操纵返回一个新的实例.

LocalDate today = LocalDate.now();
    LocalDate tomorrow = today.plus(1, ChronoUnit.DAYS);
    LocalDate yesterday = tomorrow.minusDays(2);
    
    LocalDate independenceDay = LocalDate.of(2014, Month.JULY, 4);
    DayOfWeek dayOfWeek = independenceDay.getDayOfWeek();
    System.out.println(dayOfWeek);    // FRIDAY

通过一个字符串解析LocalDate from 和解析LocalTime一样简单:

DateTimeFormatter germanFormatter =
        DateTimeFormatter
            .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)
            .withLocale(Locale.GERMAN);
    
    LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter);
    System.out.println(xmas);   // 2014-12-24

#### 6.4 LocalDateTime(本地日期时间) ####

LocalDateTime代表一个日期时间. 它是上例时间和日期的一个组合. LocalDateTime也是不可变的,它工作原理和 LocalTime、LocalDate工作原理一样.我们能够利用方法获取一个属性从date-time:

LocalDateTime sylvester = LocalDateTime.of(2014, Month.DECEMBER, 31, 23, 59, 59);
    
    DayOfWeek dayOfWeek = sylvester.getDayOfWeek();
    System.out.println(dayOfWeek);      // WEDNESDAY
    
    Month month = sylvester.getMonth();
    System.out.println(month);          // DECEMBER
    
    long minuteOfDay = sylvester.getLong(ChronoField.MINUTE_OF_DAY);
    System.out.println(minuteOfDay);    // 1439

传统的 timezone 能够转换成一个 instant. Instants 也能够很轻松转换成一个传统的java.util.Date.

Instant instant = sylvester
            .atZone(ZoneId.systemDefault())
            .toInstant();
    
    Date legacyDate = Date.from(instant);
    System.out.println(legacyDate);     // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014

格式化date-times 就是格式化dates 和 times一样.我们也可以使用预先定义的格式才创建定制的格式 .

DateTimeFormatter formatter =
        DateTimeFormatter
            .ofPattern("MMM dd, yyyy - HH:mm");
    
    LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("Nov 03, 2014 - 07:13", formatter);
    String string = formatter.format(parsed);
    System.out.println(string);     // Nov 03, 2014 - 07:13

不像java.text.NumberFormat 新的 DateTimeFormatter是不可修改的且线程安全的.

### 7. Annotations(注解) ###

注解在Java 8中可重复使用.让我们通过实例来深入了解.

首先, 我们定义一个包装注解,它包含一个实际的注解数组:

@interface Hints { 
        Hint[] value();
    }
    
    @Repeatable(Hints.class)
    @interface Hint { 
        String value();
    }

Java 8使我们能够使用一样的注解通过@Repeatable注解定义.

**Variant 1**: 使用容器注解(old school)

@Hints({ @Hint("hint1"), @Hint("hint2")})
    class Person { }

**Variant 2**: 使用重复注解(new school)

@Hint("hint1")
    @Hint("hint2")
    class Person { }

使用**variant 2** java编译器会隐式的设置 一个@Hints注解. 这个是很重要的通过反射读取注解信息.

Hint hint = Person.class.getAnnotation(Hint.class);
    System.out.println(hint);                   // null
    
    Hints hints1 = Person.class.getAnnotation(Hints.class);
    System.out.println(hints1.value().length);  // 2
    
    Hint[] hints2 = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class);
    System.out.println(hints2.length);          // 2

虽然我们从来没有定义 @Hints注解在 Person 类上,它一直能获取到通过 getAnnotation(Hints.class). 然而,这里有更方便的方法getAnnotationsByType它能够直接访问所有的 @Hint 注解.

此外使用Java8注解是扩展的两个新的目标:

@Target({ ElementType.TYPE_PARAMETER, ElementType.TYPE_USE})
    @interface MyAnnotation { }