java8特性简单介绍

作者: 花花大脸猫 | 来源:发表于2021-08-30 23:28 被阅读0次

接口默认方法支持

通过使用default关键字，java8可以在接口中增加非抽象的方法实现，这个功能也被称之为扩展方法，示例如下：

interface Formula {
    double calculate(int a);

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

在接口Formula 中处理定义了calculate抽象方法(需子类实现)，也定义了一个默认方法sqrt，实现Formula 的子类只需要实现calculate方法即可，默认的sqrt实现可以直接使用。

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

formula.calculate(100);     // 100.0
formula.sqrt(16);           // 4.0

上述formula 的实现是一个匿名类，代码书写其实有些冗长，用了6行的代码写了一个简单的sqrt(a * 100)计算。这就引出下一节需要讨论的内容，在java8中有一个更好的方式来处理上述情况。

Lambda 表达式

我们以一个简单的示例说明：对List中对象进行排序处理

List<String> names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");

Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String a, String b) {
        return b.compareTo(a);
    }
});

静态的Collections.sort方法接受一个List对象和一个Comparator对象，用于给指定的List中的元素进行排序，上述会创建一个匿名的Comparator并将其传入方法中。而使用java8中的Lambda 表达式来处理，语法将更加的简洁明了：

Collections.sort(names, (String a, String b) -> {
    return b.compareTo(a);
});

当然语法可以更加的简短：

Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));

最终可以精简成如下所示：

Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));

函数式接口 Functional Interfaces

Lambda 表达式如何匹配java的类型系统的？每一个Lambda 表达式会对应到一个类型，由接口指定，所谓的函数式接口必须只包含一个抽象方法声明，该类型的每一个Lambda 表达式都会与此抽象方法匹配，由于接口中默认方法不是抽象的，所以可以自由的添加默认方法。示例：

@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> {
    T convert(F from);
}

Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);    // 123

*切记：接口中的@FunctionalInterface注解即使省略了，上述代码依然是有效的

方法引用与构造器引用

上述的方法可以通过静态方法引用进行简化处理：

Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);   // 123

java8中可以通过 :: 关键字来传递方法引用或者构造器引用，上述的示例向你展示如何引用静态方法，当然我们也可以引用对象方法：

class Something {
    String startsWith(String s) {
        return String.valueOf(s.charAt(0));
    }
}

Something something = new Something();
Converter<String, String> converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted);    // "J"

下面来说下关键字 :: 如何配合构造器进行使用，首先定义一个类结构如下：

class Person {
    String firstName;
    String lastName;

    Person() {}

    Person(String firstName, String lastName) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    }
}

然后定义一个工厂方法接口用于创建Person对象

interface PersonFactory<P extends Person> {
    P create(String firstName, String lastName);
}

相对于实现一个PersonFactory子类，使用构造器引用也可以实现功能的组合使用

PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;
Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");

我们通过 Person::new 创建一个到Person 构造器的引用，java编译器会自动的选择正确的构造器来匹配PersonFactory.create的方法签名

Lambda 作用域

从 Lambda 表达式访问外部作用域变量与匿名对象的访问处理非常相似。

访问本地变量

在Lambda 表达式中我们可以访问外部用final关键字声明局部变量

final int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

但是不同于匿名类，匿名类中num变量可以不需要使用final进行修饰，功能依旧有效：

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

然而num变量必须是隐式的final才能编译通过，否则编译会报错：

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);
num = 3;

当然也禁止在Lambda 表达式内部为num进行赋值处理

访问实例变量与静态变量

与局部变量相反，我们可以在Lambda 表达式中读取和写入实例字段和静态变量，这个与匿名内部类处理一致。

class Lambda4 {
    static int outerStaticNum;
    int outerNum;

    void testScopes() {
        Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {
            outerNum = 23;
            return String.valueOf(from);
        };

        Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {
            outerStaticNum = 72;
            return String.valueOf(from);
        };
    }
}

访问接口默认方法

回顾上述一开始的Formula 的示例，Formula接口定义了一个默认方法sqrt，每个子类实现或者匿名对象都能访问该方法，但是Lambda 表达式中不行，无法在Lambda 表达式中访问默认方法，下述示例代码无法编译：

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

内置的函数式接口

Predicate

Predicate是带有一个请求参数并返回boolean类型的函数方法，接口包含多种默认的方法实现(and, or, negate)

Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;

predicate.test("foo");              // true
predicate.negate().test("foo");     // false

Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;

Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;
Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();

Function

Function 接受一个参数并产生一个结果，默认的方法实现可用于将多个函数进行连接(compose, andThen)

Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);

backToString.apply("123");     // "123"

Supplier

Supplier通过一个无参的get方法产生一个给定泛型的结果值

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

Consumer

Consumer表示对单个输入泛型参数对象执行操作

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

Comparator

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

Optional

Optional为非函数式接口，它主要用于阻止NPE的发生，当方法返回一个Optional对象的时候，对应的逻辑不得不考虑isPresent为false的场景。Optional可以看成是一个Object对象的Wrapper类，这个对象可以为null或者nonNull，假设有这样一个方法，这个方法可能返回一个nonNull的值，也有可能返回null，这时候就非常适合使用Optional类进行处理：

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"

Stream

Stream表示可以对其执行一个或多个操作的一系列元素，Stream的操作要么是中间操作要么是末端操作，末端操作会返回某些类型的结果，而中间操作会返回Stream本身，因此你可以通过中间操作把多个方法调用串联起来处理，Stream由java.util.Collection比如List或者Set对象创建，其操作可以是串行执行也可以是并行执行，如下示例先创建一个集和并初始化：

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

Filter

用于过滤集和中的元素，为中间操作，可以再其后面紧跟ForEach这个末端操作：

stringCollection
    .stream()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa2", "aaa1"

Sorted

Sorted也是一个中间操作，用于对元素进行排序，默认情况下根据给定元素的自然顺序进行排序，当然也接受自定义的Comparator实现：

stringCollection
    .stream()
    .sorted()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa1", "aaa2"

切记sorted 只会创建一个Stream的视图而不会对原有的集合进行排序，所以stringCollection的顺序维持不变

Map

中间操作Map会将每个元素通过指定的Function转换为另一个对象，结果对象的类型由Map函数的泛型类型决定：

stringCollection
    .stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
    .forEach(System.out::println);

// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

Match

末端操作，用于匹配给定的Stream流中是否存在匹配的元素，并返回boolean结果值

boolean anyStartsWithA =
    stringCollection
        .stream()
        .anyMatch((s) -> s.startsWith("a"));

System.out.println(anyStartsWithA);      // true

boolean allStartsWithA =
    stringCollection
        .stream()
        .allMatch((s) -> s.startsWith("a"));

System.out.println(allStartsWithA);      // false

boolean noneStartsWithZ =
    stringCollection
        .stream()
        .noneMatch((s) -> s.startsWith("z"));

System.out.println(noneStartsWithZ);      // true

Count

末端操作，用于返回Stream中元素的数量，返回值为long类型

long startsWithB =
    stringCollection
        .stream()
        .filter((s) -> s.startsWith("b"))
        .count();

System.out.println(startsWithB);    // 3

Reduce

末端操作，通过给定的BiFunction对Stream中的元素进行归并操作，返回值为Optional类型：

Optional<String> reduced =
    stringCollection
        .stream()
        .sorted()
        .reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2);

reduced.ifPresent(System.out::println);
// "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"

Parallel Stream

并行流，与上述Stream的差别在于，并行流底层是由多线程进行处理，其余的中间操作与末端操作与Stream并无差别

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

Stream sort排序处理

long t0 = System.nanoTime();

long count = values.stream().sorted().count();
System.out.println(count);

long t1 = System.nanoTime();

long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);
System.out.println(String.format("sequential sort took: %d ms", millis));

Parallel Stream sort排序处理

long t0 = System.nanoTime();

long count = values.parallelStream().sorted().count();
System.out.println(count);

long t1 = System.nanoTime();

long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);
System.out.println(String.format("parallel sort took: %d ms", millis));

Date API

Java8在java.time包下提供了一系列新的日期与时间的API，下面简单介绍下相关类

Clock

Clock 提供对于当前日期与时间的访问，知晓当前的时区，并且可以替代System.currentTimeMillis()获取当前的毫秒，时间线上这种瞬时的点也可以使用Instant类表示，Instant类可以用于兼容处理java8之前的java.util.Date 对象

Clock clock = Clock.systemDefaultZone();
long millis = clock.millis();

Instant instant = clock.instant();
Date legacyDate = Date.from(instant);   // legacy java.util.Date

Timezone

Timezone时区由 ZoneId 表示，可以通过静态工厂方法轻松访问。

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]

LocalTime

LocalTime表示一个不区分时区的本地时间，下述示例用上面定义的时区计算两个本地时间之间的差值

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

原来java.util.Date中的SimpleDateFormat格式化类也可以由java8中的DateTimeFormatter 代替处理：

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

LocalDate代表本地日期，是一个不可变immutable不可变类，使用方式与LocalTime类似，下面示例演示了如何通过添加或减去天数、月数或年数来计算新日期。切结，每次操作都会返回一个新实例对象。

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

将一个String对象转换为LocalDate对象与上述转换LocalTime 类似：

DateTimeFormatter germanFormatter =
    DateTimeFormatter
        .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)
        .withLocale(Locale.GERMAN);

LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter);
System.out.println(xmas);   // 2014-12-24

LocalDateTime

LocalDateTime表示将上述的日期与时间组合到一起作为一个实例对象，LocalDateTime 是不可变的，其工作方式类似于 LocalTime 和 LocalDate。

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

通过额外的时区信息，也可以将其转换为instant对象，进一步可以转换为java.util.Date对象

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LocalDateTime与格式化LocalDate 、LocalTime类似：

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

与 java.text.SimpleDateFormat不一样的是，DateTimeFormatter 是线程安全的

Annotation

java8中的注解是可以重复的：

@interface Hints {
    Hint[] value();
}

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

Java 8 通过声明注解@Repeatable 使我们能够使用多个相同类型的注解。
场景1：使用Hints 满足多个注解并存情况

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

场景2：使用repeatable 注解实现

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

场景2中编译器会隐式的设置@Hints注解，这对于通过反射读取注解信息会有很大的帮助

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);

总结

当然上述的介绍远远没有结束，java8中还新增了很多新的类，比如Arrays.parallelSort, StampedLock and CompletableFuture，希望此篇博客对你会有帮助，当然如果上述内容有不对的地方或者更好的建议，希望不吝指出。