Java8 指南


目录

  • [接口的默认方法]（＃default-methods-for-interfaces）
  • [Lambda表达式]（#lambda表达式）
  • [功能接口]（#function-interfaces）
  • [方法和构造函数引用]（＃method-and-constructor-references）
  • [Lambda Scopes]（＃lambda-scopes）
    • [访问局部变量]（#viscess-local-variables）
    • [访问字段和静态变量]（#access- fields-and-static-variables）
    • [访问默认接口方法]（#access-default-interface-methods）
  • [内置功能接口]（＃内置功能接口）
    • [谓词]（＃谓词）
    • [功能]（＃功能）
    • [供应商]（＃供应商）
    • [消费者]（＃消费者）
    • [比较器]（＃比较器）
  • [可选项]（＃optionals）
  • [Streams]（＃streams）
    • [过滤器]（＃过滤器）
    • [已排序]（＃sorted）
    • [地图]（#map）
    • [匹配]（＃匹配）
    • [计数]（#count）
    • [减少]（#reduce）
  • [并行流]（＃parallel-streams）
    • [顺序排序]（＃顺序排序）
    • [并行排序]（＃parallel-sort）
  • [地图]（#map）
  • [Date API]（＃date-api）
    • [时钟]（#clock）
    • [时区]（#timezones）
    • [LocalTime]（#localtime）
    • [LocalDate]（#localdate）
    • [LocalDateTime]（＃localdatetime）
  • [注释]（#annotations）
  • [从这里去哪里？]（＃where-to-go-from-here）

接口的默认方法

Java 8使我们能够通过使用default关键字将非抽象方法实现添加到接口。此功能也称为[虚拟扩展方法]（http://stackoverflow.com/a/24102730）。

这是我们的第一个例子：

interface Formula {
    double calculate(int a);

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

除了抽象方法calculate之外，接口Formula还定义了默认方法sqrt。具体类只需要实现抽象方法calculate。默认方法sqrt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

该公式是作为匿名对象实现的。代码非常冗长：6行代码用于简单计算sqrt（a * 100）。正如我们将在下一节中看到的，在Java 8中实现单个方法对象有一种更好的方法。

Lambda表达式

让我们从如何在Java的早期版本中对字符串列表进行排序的简单示例开始：

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);
    }
});

静态实用程序方法Collections.sort接受列表和比较器，以便对给定列表的元素进行排序。您经常会发现自己创建匿名比较器并将它们传递给sort方法。

Java 8不是一整天都创建匿名对象，而是提供了更短的语法，lambda表达式：

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

正如您所看到的，代码更短，更易于阅读。但它变得更短：

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

对于一行方法体，您可以跳过大括号{}和return关键字。但它变得更短：

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

List现在有一个sort方法。java编译器也知道参数类型，因此您也可以跳过它们。让我们深入了解lambda表达式如何在野外使用。

功能接口

lambda表达式如何适合Java的类型系统？每个lambda对应于由接口指定的给定类型。所谓的_functional interface_必须包含一个抽象方法声明。该类型的每个lambda表达式将与此抽象方法匹配。由于默认方法不是抽象的，因此您可以自由地将默认方法添加到功能界面中。

只要接口只包含一个抽象方法，我们就可以使用任意接口作为lambda表达式。要确保您的接口满足要求，您应该添加@ FunctionalInterface注释。编译器知道此注释，并在尝试向接口添加第二个抽象方法声明时立即抛出编译器错误。

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

请记住，如果省略@ FunctionalInterface注释，代码也是有效的。

方法和构造函数引用

通过使用静态方法引用可以进一步简化上面的示例代码：

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

Java 8使您能够通过::关键字传递方法或构造函数的引用。上面的示例显示了如何引用静态方法。但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"

让我们看看::关键字如何为构造函数工作。首先，我们定义一个具有不同构造函数的示例类：

class Person {
    String firstName;
    String lastName;

    Person() {}

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

接下来，我们指定用于创建新人的人员工厂界面：

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

我们不是手动实现工厂，而是通过构造函数引用将所有内容粘合在一起：

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

我们通过Person :: new创建对Person构造函数的引用。Java编译器通过匹配PersonFactory.create的签名自动选择正确的构造函数。

Lambda Scopes

从lambda表达式访问外部作用域变量与匿名对象非常相似。您可以从本地外部作用域以及实例字段和静态变量访问最终变量。

访问局部变量

我们可以从lambda表达式的外部范围读取最终的局部变量：

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

stringConverter.convert(2);     // 3

但与匿名对象不同，变量num不必声明为final。此代码也有效：

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

stringConverter.convert(2);     // 3

但是num必须是隐式最终的代码才能编译。以下代码不**编译：

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

也禁止从lambda表达式中写入num。

访问字段和静态变量

与局部变量相比，我们对lambda表达式中的实例字段和静态变量都有读写访问权限。从匿名对象中可以很好地了解此行为。

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);
        };
    }
}

访问默认接口方法

还记得第一节中的公式示例吗？接口Formula定义了一个默认方法sqrt，可以从包含匿名对象的每个公式实例访问它。这不适用于lambda表达式。

无法从lambda表达式中访问默认方法**。以下代码无法编译：

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

内置功能接口

JDK 1.8 API包含许多内置功能接口。其中一些在Java的旧版本中是众所周知的，比如Comparator或Runnable。扩展了这些现有接口，以通过@ FunctionalInterface注释启用Lambda支持。

但Java 8 API还充满了新的功能界面，让您的生活更轻松。其中一些新界面在[Google Guava]（https://code.google.com/p/guava-libraries/）库中众所周知。即使您熟悉这个库，也应该密切关注这些接口是如何通过一些有用的方法扩展来扩展的。

谓词

谓词是一个参数的布尔值函数。该接口包含各种默认方法，用于将谓词组合成复杂的逻辑术语（和，或，否定）

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();

函数

函数接受一个参数并产生结果。默认方法可用于将多个函数链接在一起（compose，andThen）。

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

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

供应商

供应商生成给定通用类型的结果。与功能不同，供应商不接受参数。

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

消费者

消费者表示要对单个输入参数执行的操作。

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

比较器

比较器在Java的旧版本中是众所周知的。Java 8为接口添加了各种默认方法。

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

Optionals不是功能接口，而是防止NullPointerException的漂亮工具。这是下一节的一个重要概念，让我们快速了解一下Optionals的工作原理。

可选是一个值的简单容器，可以为null或非null。想一个可能返回非null结果但有时不返回任何内容的方法。而不是返回null，你在Java 8中返回一个Optional。

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表示可以在其上执行一个或多个操作的元素序列。流操作可以是_intermediate_或terminal。当终端操作返回某种类型的结果时，中间操作会返回流本身，因此您可以连续链接多个方法调用。流是在源上创建的，例如像列表或集合的java.util.Collection（不支持映射）。流操作可以顺序执行，也可以并行执行。

Streams非常强大，所以我写了一篇单独的[Java 8 Streams Tutorial]（http://winterbe.com/posts/2014/07/31/java8-stream-tutorial-examples/）。**您还应该查看[Sequency]（https://github.com/winterbe/sequency）作为网络类似的库。**

我们先来看看顺序流是如何工作的。首先，我们以字符串列表的形式创建一个示例源：

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");

扩展了Java 8中的集合，因此您可以通过调用Collection.stream（）或Collection.parallelStream（）来简单地创建流。以下部分介绍了最常见的流操作。

过滤器

过滤器接受谓词以过滤流的所有元素。这个操作是intermediate，它允许我们在结果上调用另一个流操作（forEach）。ForEach接受为过滤流中的每个元素执行的使用者。ForEach是一个终端操作。它是void，所以我们不能调用另一个流操作。

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

// "aaa2", "aaa1"

排序

Sorted是一个_intermediate_操作，它返回流的排序视图。除非您传递自定义的“Comparator”，否则元素按自然顺序排序。

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

// "aaa1", "aaa2"

请记住，sorted只会创建流的排序视图，而不会操纵支持的集合的顺序。stringCollection的顺序是不变的：

System.out.println(stringCollection);
// ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bbb2, ddd1

Map

intermediate operationmap通过给定的函数将每个元素转换为另一个对象。以下示例将每个字符串转换为大写字符串。但您也可以使用map将每个对象转换为另一种类型。结果流的泛型类型取决于传递给map的函数的泛型类型。

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

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

匹配

可以使用各种匹配操作来检查某个谓词是否与流匹配。所有这些操作都是_terminal_并返回一个布尔结果。

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

Count是一个_terminal_操作，将流中的元素数作为“long”返回。

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

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

Reduce

此_terminal_操作使用给定函数执行流的元素的减少。结果是“Optional”保持减少的值。

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 Streams

如上所述，流可以是顺序的或并行的。对顺序流的操作在单个线程上执行，而并行流上的操作在多个线程上同时执行。

以下示例演示了使用并行流来提高性能的难易程度。

首先，我们创建一个大的独特元素列表：

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

现在我们测量对此集合的流进行排序所需的时间。

顺序排序

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));

// sequential sort took: 899 ms

并行排序

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));

// parallel sort took: 472 ms

正如您所看到的，两个代码片段几乎完全相同，但并行排序大约快了50％。您所要做的就是将stream（）更改为parallelStream（）。

Maps

如前所述，地图不直接支持流。Map接口本身没有stream（）方法，但你可以通过map.keySet（）。stream（），map.values在地图的键，值或条目上创建专门的流。 （）。stream（）和map.entrySet（）。stream（）。

此外，地图支持各种新的和有用的方法来执行常见任务。

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));

上面的代码应该是自我解释的：putIfAbsent阻止我们在null检查时写入额外的代码; forEach接受使用者对地图的每个值执行操作。

此示例显示如何通过利用函数在地图上计算代码：

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

接下来，我们将学习如何删除给定键的条目，前提是它当前映射到给定值：

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

合并地图条目非常简单：

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

如果不存在键的条目，则合并将键/值放入映射中，或者将调用合并函数以更改现有值。

Date API

Java 8在包java.time下包含一个全新的日期和时间API。新的Date API与[Joda-Time]（http://www.joda.org/joda-time/）库相当，但它[不一样]（http://blog.joda.org/2009/11/why-jsr-310-isn-joda-time_4941.html）。以下示例涵盖了此新API的最重要部分。

时钟

时钟提供对当前日期和时间的访问。时钟知道时区，可以用来代替System.currentTimeMillis（）来检索自Unix EPOCH以来的当前时间（以毫秒为单位）。时间线上的这个瞬时点也由“Instant”类表示。Instants可用于创建遗留的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

时区

时区由ZoneId表示。可以通过静态工厂方法轻松访问它们。时区定义了在瞬间和本地日期和时间之间转换的重要偏移。

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表示没有时区的时间，例如晚上10点或17:30:15。以下示例为上面定义的时区创建两个本地时间。然后我们比较两次并计算两次之间的小时和分钟差异。

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附带了各种工厂方法，以简化新实例的创建，包括解析时间字符串。

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

LocalDate代表一个不同的日期，例如2014-03-11。它是不可变的，并且与LocalTime完全类似。该示例演示了如何通过添加或减去天，月或年来计算新日期。请记住，每个操作都会返回一个新实例。

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

从字符串解析LocalDate就像解析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

LocalDateTime

LocalDateTime表示日期时间。它将上面部分中的日期和时间组合成一个实例。LocalDateTime是不可变的，其工作方式类似于LocalTime和LocalDate。我们可以利用从日期时间检索某些字段的方法：

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

通过时区的附加信息，它可以转换为瞬间。可以轻松地将实例转换为java.util.Date类型的旧日期。

Instant instant = sylvester
        .atZone(ZoneId.systemDefault())
        .toInstant();

Date legacyDate = Date.from(instant);
System.out.println(legacyDate);     // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014

格式化日期时间就像格式化日期或时间一样。我们可以使用自定义模式创建格式化程序，而不是使用预定义的格式。

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

与java.text.NumberFormat不同，新的DateTimeFormatter是不可变的，线程安全。

有关模式语法的详细信息，请参阅[此处]（https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/time/format/DateTimeFormatter.html）。

注释

Java 8中的注释是可重复的。让我们直接深入了解一个例子来解决这个问题。

首先，我们定义一个包装器注释，它包含实际注释的数组：

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

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

Java 8允许我们通过声明注释“@ Repeatable”来使用相同类型的多个注释。

变式1：使用容器注释 (old school)

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

变式2：使用可重复的注释 (new school)

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

使用变量2，java编译器隐式地设置了引擎盖下的@ Hints注释。这对于通过反射阅读注释信息非常重要。

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

虽然我们从未在Person类上声明@Hints注释，但它仍然可以通过getAnnotation（Hints.class）读取。但是，更方便的方法是getAnnotationsByType，它允许直接访问所有带注释的@ Hint注释。

此外，Java 8中注释的使用扩展到两个新目标：

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