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「终极版」Java8 新特性全面介绍,强烈建议收藏

一、介绍




Java 8 已经发布很久了,很多报道表明 Java 8 是一次重大的版本升级,虽然我们的 JDK 环境也升级到1.8,但是在日常的开发过程中,使用最多的编程风格还是停留在 JDK1.7。

Java8 新增了非常多的特性,主要有以下几个:
Lambda 表达式:Lambda 允许把函数作为一个方法的参数(函数作为参数传递到方法中)函数式接口:指的是一个有且仅有一个抽象方法,但是可以有多个非抽象方法的接口,这样的接口可以隐式转换为 Lambda 表达式方法引用:方法引用提供了非常有用的语法,可以直接引用已有Java类或对象(实例)的方法或构造器。与lambda联合使用,方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁,减少冗余代码默认方法:默认方法就是一个在接口里面有了一个实现的方法Stream API:新添加的Stream API(java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。Optional 类:Optional 类已经成为 Java 8 类库的一部分,用来解决空指针异常。Date Time API:加强对日期与时间的处理。Nashorn, JavaScript 引擎:Java 8提供了一个新的Nashorn javascript引擎,它允许我们在JVM上运行特定的javascript应用

有很多人认为,Java 8 的一些新特性另 Java 开发人员十分满意,在本篇文章中,我们将详细介绍 Java 8 的这些新特性!

话不多说,直接上代码
二、Lambda 表达式

Lambda 表达式,也称为闭包,是 Java 8 中最大和最令人期待的语言改变。它允许我们将函数当成参数传递给某个方法,或者把代码本身当作数据处理,函数式开发者非常熟悉这些概念。

很多JVM平台上的语言(Groovy、Scala等)从诞生之日就支持 Lambda 表达式,但是 Java 开发者没有选择,只能使用匿名内部类代替Lambda表达式。
//匿名内部类方式排序List names = Arrays.asList( "a", "b", "d" );Collections.sort(names, new Comparator() {    @Override    public int compare(String s1, String s2) {        return s1.compareTo(s2);    }});
Lambda 的设计可谓耗费了很多时间和很大的社区力量,最终找到一种折中的实现方案,可以实现简洁而紧凑的语言结构。

Lambda 表达式的语法格式:
(parameters) -> expression或(parameters) ->{ statements; }
Lambda 编程风格,可以总结为四类:
可选类型声明:不需要声明参数类型,编译器可以统一识别参数值可选的参数圆括号:一个参数无需定义圆括号,但多个参数需要定义圆括号可选的大括号:如果主体包含了一个语句,就不需要使用大括号可选的返回关键字:如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值,大括号需要指定明表达式返回了一个数值
2.1、可选类型声明

在使用过程中,我们可以不用显示声明参数类型,编译器可以统一识别参数类型,例如:
Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));
上面代码中的参数s1、s2的类型是由编译器推理得出的,你也可以显式指定该参数的类型,例如:
Collections.sort(names, (String s1, String s2) -> s1.compareTo(s2));
运行之后,两者结果一致!
2.2、可选的参数圆括号

当方法那只有一个参数时,无需定义圆括号,例如:
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );
但多个参数时,需要定义圆括号,例如:
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );2.3、可选的大括号

当主体只包含了一行时,无需使用大括号,例如:
Arrays.asList( "a", "b", "c" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );
当主体包含多行时,需要使用大括号,例如:
Arrays.asList( "a", "b", "c" ).forEach( e -> {    System.out.println( e );    System.out.println( e );} );2.4、可选的返回关键字

如果表达式中的语句块只有一行,则可以不用使用return语句,返回值的类型也由编译器推理得出,例如:
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );
如果语句块有多行,可以在大括号中指明表达式返回值,例如:
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {    int result = e1.compareTo( e2 );    return result;} );2.5、变量作用域

还有一点需要了解的是,Lambda 表达式可以引用类成员和局部变量,但是会将这些变量隐式得转换成final,例如:
String separator = ",";Arrays.asList( "a", "b", "c" ).forEach(    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

final String separator = ",";Arrays.asList( "a", "b", "c" ).forEach(    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );
两者等价!

同时,Lambda 表达式的局部变量可以不用声明为final,但是必须不可被后面的代码修改(即隐性的具有 final 的语义),例如:
int num = 1;Arrays.asList(1,2,3,4).forEach(e -> System.out.println(num + e));num =2;//报错信息:Local variable num defined in an enclosing scope must be final or effectively final
在 Lambda 表达式当中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量,例如:
int num = 1;Arrays.asList(1,2,3,4).forEach(num -> System.out.println(num));//报错信息:Variable 'num' is already defined in the scope三、函数式接口

Lambda 的设计者们为了让现有的功能与 Lambda 表达式良好兼容,考虑了很多方法,于是产生了函数接口这个概念。

函数接口指的是一个有且仅有一个抽象方法,但是可以有多个非抽象方法的接口,这样的接口可以隐式转换为 Lambda 表达式。

但是在实践中,函数式接口非常脆弱,只要某个开发者在该接口中添加一个函数,则该接口就不再是函数式接口进而导致编译失败。为了克服这种代码层面的脆弱性,并显式说明某个接口是函数式接口,Java 8 提供了一个特殊的注解@FunctionalInterface,举个简单的函数式接口的定义:
@FunctionalInterfacepublic interface GreetingService {    void sayMessage(String message);}
Java7 只能通过匿名内部类进行编程,例如:
GreetingService greetService = new GreetingService() {    @Override    public void sayMessage(String message) {        System.out.println("Hello " + message);    }};greetService.sayMessage("world");
Java8 可以采用 Lambda 表达方进行编程,例如:
GreetingService greetService = message -> System.out.println("Hello " + message);greetService.sayMessage("world");
目前 Java 库中的所有相关接口都已经带有这个注解了,实践上java.lang.Runnable和java.util.concurrent.Callable是函数式接口的最佳例子!
四、方法引用

方法引用使用一对冒号::,通过方法的名字来指向一个方法。

方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁,减少冗余代码。

下面,我们在Car类中定义了 4 个方法作为例子来区分 Java 中 4 种不同方法的引用。
public class Car {    //Supplier是jdk1.8的接口,这里和lamda一起使用了    public static Car create(final Supplier supplier) {        return supplier.get();    }    public static void collide(final Car car) {        System.out.println("Collided " + car.toString());    }    public void follow(final Car another) {        System.out.println("Following the " + another.toString());    }    public void repair() {        System.out.println("Repaired " + this.toString());    }}4.1、构造器引用

它的语法是Class::new,或者更一般的Class::new,实例如下:
final Car car = Car.create( Car::new );final List cars = Arrays.asList( car );4.2、静态方法引用

它的语法是Class::static_method,实例如下:
cars.forEach( Car::collide );4.3、类的成员方法引用

它的语法是Class::method,实例如下:
cars.forEach( Car::repair );4.4、实例对象的成员方法的引用

它的语法是instance::method,实例如下
final Car police = Car.create( Car::new );cars.forEach( police::follow );
注意:这个方法接受一个Car类型的参数!

运行上述例子,可以在控制台看到如下输出:
Collided com.example.jdk8.methodrefer.Car@15aeb7abRepaired com.example.jdk8.methodrefer.Car@15aeb7abFollowing the com.example.jdk8.methodrefer.Car@15aeb7ab五、默认方法

Java 8使用两个新概念扩展了接口的含义:默认方法和静态方法

默认方法使得开发者可以在不破坏二进制兼容性的前提下,往现存接口中添加新的方法,即不强制那些实现了该接口的类也同时实现这个新加的方法。


为什么要有这个特性?

首先,之前的接口是个双刃剑,好处是面向抽象而不是面向具体编程,缺陷是,当需要修改接口时候,需要修改全部实现该接口的类,目前的 java 8 之前的集合框架没有 foreach 方法,通常能想到的解决办法是在JDK里给相关的接口添加新的方法及实现。然而,对于已经发布的版本,是没法在给接口添加新方法的同时不影响已有的实现。所以引进的默认方法。他们的目的是为了解决接口的修改与现有的实现不兼容的问题。


默认方法、静态方法语法格式如下:
public interface Vehicle { //默认方法   default void print(){      System.out.println("我是一辆车!");   }    // 静态方法   static void blowHorn(){      System.out.println("按喇叭!!!");   }}
我们可以通过以下代码来了解关于默认方法的使用,实例如下:
public class Tester {   public static void main(String args[]){      Vehicle vehicle = new Car();      vehicle.print();   }} interface Vehicle {   default void print(){      System.out.println("我是一辆车!");   }       static void blowHorn(){      System.out.println("按喇叭!!!");   }} interface FourWheeler {   default void print(){      System.out.println("我是一辆四轮车!");   }} class Car implements Vehicle, FourWheeler {   public void print(){      Vehicle.super.print();      FourWheeler.super.print();      Vehicle.blowHorn();      System.out.println("我是一辆汽车!");   }}
执行以上脚本,输出结果为:
我是一辆车!我是一辆四轮车!按喇叭!!!我是一辆汽车!六、Stream

Java 8 API添加了一个新的java.util.stream工具包,被称为流 Stream,可以让你以一种声明的方式处理数据,这是目前为止最大的一次对 Java 库的完善。

Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。

Stream API 可以极大提高 Java 程序员的生产力,让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

这种风格将要处理的元素集合看作一种流, 流在管道中传输, 并且可以在管道的节点上进行处理, 比如筛选, 排序,聚合等。

元素流在管道中经过中间操作(intermediate operation)的处理,最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。
+--------------------+       +------+   +------+   +---+   +-------+| stream of elements +-----> |filter+-> |sorted+-> |map+-> |collect|+--------------------+       +------+   +------+   +---+   +-------+
以上的流程转换为 Java 代码,实例如下:
List[I] numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);// 获取集合中大于2、并且经过排序、平方去重的有序集合List[I] squaresList = numbers        .stream()        .filter(x -> x > 2)        .sorted((x,y) -> x.compareTo(y))        .map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
在 Java 8 中,集合接口有两个方法来生成流:
stream():为集合创建串行流parallelStream():为集合创建并行流

当然,流的来源可以是集合,数组,I/O channel, 产生器generator 等!
6.1、filter

filter方法用于通过设置的条件过滤出元素。以下代码片段使用filter方法过滤出空字符串。
List strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");List filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());6.2、limit

limit方法用于获取指定数量的流。以下代码片段使用limit方法打印出 10 条数据:
Random random = new Random();random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);6.3、sorted

sorted方法用于对流进行排序。以下代码片段使用sorted方法对集合中的数字进行排序:
List[I] numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);numbers.stream().sorted().forEach(System.out::println);6.4、map

map方法用于映射每个元素到对应的结果,以下代码片段使用map输出了元素对应的平方数:
List[I] numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);// 获取对应的平方数List[I] squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());6.5、forEach

forEach方法用于迭代流中的每个数据。以下代码片段使用forEach输出集合中的数字:
List[I] numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);numbers.stream().forEach(System.out::println);6.6、Collectors

Collectors类实现了很多归约操作,例如将流转换成集合和聚合元素。Collectors可用于返回列表或字符串:
Liststrings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");List filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());System.out.println("筛选列表: " + filtered);String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));System.out.println("合并字符串: " + mergedString);6.7、统计

一些产生统计结果的收集器也非常有用。它们主要用于int、double、long等基本类型上,它们可以用来产生类似如下的统计结果:
List[I] numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5); IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics(); System.out.println("列表中最大的数 : " + stats.getMax());System.out.println("列表中最小的数 : " + stats.getMin());System.out.println("所有数之和 : " + stats.getSum());System.out.println("平均数 : " + stats.getAverage());6.8、并行(parallel)程序

parallelStream是流并行处理程序的代替方法。以下实例我们使用 parallelStream来输出空字符串的数量:
List strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");// 获取空字符串的数量long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
更多实例,可以参考这里官方 API 文档!
七、Optional 类

Java应用中最常见的bug就是空值异常。在 Java 8 之前,Google Guava 引入了 Optionals 类来解决 NullPointerException,从而避免源码被各种 null 检查污染,以便开发者写出更加整洁的代码。Java 8 也将 Optional 加入了官方库。

Optional 提供了一些有用的方法来避免显式的 null 检查,我们可以通过以下实例来更好的了解 Optional 类的使用!
public class OptionalTester {    public static void main(String[] args) {        OptionalTester tester = new OptionalTester();        Integer value1 = null;        Integer value2 = new Integer(10);        // Optional.ofNullable - 允许传递为 null 参数        Optional[I] a = Optional.ofNullable(value1);        // Optional.of - 如果传递的参数是 null,抛出异常 NullPointerException        Optional[I] b = Optional.of(value2);        System.out.println(tester.sum(a,b));    }    public Integer sum(Optional[I] a, Optional[I] b){        // Optional.isPresent - 判断值是否存在        System.out.println("第一个参数值存在: " + a.isPresent());        System.out.println("第二个参数值存在: " + b.isPresent());        // Optional.orElse - 如果值存在,返回它,否则返回默认值        Integer value1 = a.orElse(new Integer(0));        //Optional.get - 获取值,值需要存在        Integer value2 = b.get();        return value1 + value2;    }}
如果想要了解更多用法,可以参考这篇文章:Optional 官方 API
八、新的日期时间 API

Java 8引入了新的 Date-Time API(JSR 310) 来改进时间、日期的处理!

在旧版的 Java 中,日期时间 API 存在诸多问题,例如:
非线程安全:java.util.Date 是非线程安全的,所有的日期类都是可变的,这是Java日期类最大的问题之一。设计很差:Java的日期/时间类的定义并不一致,在java.util和java.sql的包中都有日期类,此外用于格式化和解析的类被定义在java.text包中。java.util.Date同时包含日期和时间,而java.sql.Date仅包含日期,将其纳入java.sql包并不合理。另外这两个类都有相同的名字,这本身就是一个非常糟糕的设计。时区处理麻烦:日期类并不提供国际化,没有时区支持,因此 Java 引入了java.util.Calendar和java.util.TimeZone类,但他们同样存在上述所有的问题。

因为上面这些原因,诞生了第三方库Joda-Time,可以替代 Java 的时间管理 API 。

Java 8 中新的时间和日期管理 API 深受Joda-Time影响,并吸收了很多Joda-Time的精华,新的java.time包包含了所有关于日期、时间、时区、Instant(跟日期类似但是精确到纳秒)、duration(持续时间)和时钟操作的类。

新设计的 API 认真考虑了这些类的不变性,如果某个实例需要修改,则返回一个新的对象。

接下来看看java.time包中的关键类和各自的使用例子。
8.1、Clock

Clock类使用时区来返回当前的纳秒时间和日期。Clock可以替代System.currentTimeMillis()和TimeZone.getDefault(),实例如下:
final Clock clock = Clock.systemUTC();System.out.println( clock.instant() );System.out.println( clock.millis() );
输出结果是
2021-02-24T12:24:54.678Z16141694946788.2、LocalDate、LocalTime 和 LocalDateTime类

LocalDate、LocalTime 和 LocalDateTime 类,都是用于处理日期时间的 API,在处理日期时间时可以不用强制性指定时区。
8.2.1、LocalDate

LocalDate 仅仅包含ISO-8601日历系统中的日期部分,实例如下:
//获取当前日期final LocalDate date = LocalDate.now();//获取指定时钟的日期final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );System.out.println( date );System.out.println( dateFromClock );
输出结果:
2021-02-242021-02-248.2.2、LocalTime

LocalTime 仅仅包含该日历系统中的时间部分,实例如下:
//获取当前时间final LocalTime time = LocalTime.now();//获取指定时钟的时间final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock );System.out.println( time );System.out.println( timeFromClock );
输出结果:
20:36:16.31520:36:16.3158.2.3、LocalDateTime

LocalDateTime 类包含了 LocalDate 和 LocalTime 的信息,但是不包含 ISO-8601 日历系统中的时区信息,实例如下:
//获取当前日期时间final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();//获取指定时钟的日期时间final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );System.out.println( datetime );System.out.println( datetimeFromClock );
输出结果:
2021-02-24T20:38:13.6332021-02-24T20:38:13.6338.3、ZonedDateTime类

如果你需要特定时区的信息,则可以使用 ZoneDateTime,它保存有 ISO-8601 日期系统的日期和时间,而且有时区信息,实例如下:
// 获取当前时间日期final ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();//获取指定时钟的日期时间final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );//获取纽约时区的当前时间日期final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of("America/New_York") );System.out.println( zonedDatetime );System.out.println( zonedDatetimeFromClock );System.out.println( zonedDatetimeFromZone );
输出结果:
2021-02-24T20:42:27.238+08:00[Asia/Shanghai]2021-02-24T12:42:27.238Z2021-02-24T07:42:27.241-05:00[America/New_York]8.4、Duration类

Duration类,它持有的时间精确到秒和纳秒。利用它我们可以很容易得计算两个日期之间的不同,实例如下:
final LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2020, Month.APRIL, 16, 0, 0, 0 );final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2021, Month.APRIL, 16, 23, 59, 59 );//获取时间差final Duration duration = Duration.between( from, to );System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );System.out.println( "Duration in hours: " + duration.toHours() );
输出结果:
Duration in days: 365Duration in hours: 8783九、Base64

在 Java 7中,我们经常需要使用第三方库就可以进行 Base64 编码。

在 Java 8中,Base64 编码已经成为 Java 类库的标准,实例如下:
public class Tester {    public static void main(String[] args) {        final String text = "Base64 finally in Java 8!";        final String encoded = Base64.getEncoder().encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) );        System.out.println( encoded );        final String decoded = new String(Base64.getDecoder().decode( encoded ), StandardCharsets.UTF_8 );        System.out.println( decoded );    }}
输出结果:
QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==Base64 finally in Java 8!
新的 Base64API 也支持 URL 和 MINE 的编码解码,详情可以查看具体类方法。
十、Nashorn JavaScript 引擎

从 JDK 1.8 开始,Nashorn 取代 Rhino(JDK 1.6, JDK1.7) 成为 Java 的嵌入式 JavaScript 引擎。它使用基于 JSR 292 的新语言特性,将 JavaScript 编译成 Java 字节码。

与先前的 Rhino 实现相比,这带来了 2 到 10 倍的性能提升,实例如下:
public class JavaScriptTester {    public static void main(String[] args) {        ScriptEngineManager scriptEngineManager = new ScriptEngineManager();        ScriptEngine nashorn = scriptEngineManager.getEngineByName("nashorn");        String name = "Hello World";        try {            nashorn.eval("print('" + name + "')");        }catch(ScriptException e){            System.out.println("执行脚本错误: "+ e.getMessage());        }    }}
输出结果:
Hello World
在实际的开发中,使用的比较少!
十一、总结

Java 8 使得 Java 平台又前进了一大步,尤其是 Stream 流操作,使用的时候非常的爽,整个代码看起来也更加的简洁、直观、舒服!

现在 JDK 已经更新到13了,在后期,小编也会陆续给大家介绍新特性,欢迎点赞吐槽!
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