Java 8 简明教程

Java并没有没落,人们开始认识到这一点

欢迎阅读我编写的Java 8介绍。本教程将带领你一步步认识这门语言的所有新特性。通过简单明了的代码示例,你将会学习到如何使用默认接口方法,Lambda表达式,方法引用和可重复注解。在这篇教程的最后,你还将对最新推出的API有一定的了解,例如:流控制,函数式接口,map扩展和新的时间日期API等等。
没有大段的废话,只是一些带注释的代码片段,望君喜欢。

接口中的默认方法

Java 8 允许我们使用default关键字,为接口添加非抽象(non-abstract)的方法实现。这个特性又被称为扩展方法。下面是我们的第一个例子:

在接口Formula中,除了抽象方法caculate以外,还定义了一个默认方法sqrt。Formula的实现类只需要实现抽象方法caculate就可以了。默认方法sqrt可以直接使用。

formula对象以匿名对象的形式实现了Formula接口。代码很啰嗦:用了6行代码才实现了一个简单的计算功能:a*100 开平方根。我们在下一节会看到,Java 8 还有一种更加漂亮的方法,能够实现只包含单个函数的对象。

Lambda表达式

让我们从最简单的例子开始,来学习如何对一个string列表进行排序。我们首先使用Java 8之前的方法来实现:

静态工具方法 Collections.sort 接受一个 list,和一个 Comparator 接口作为输入参数来对,Comparator的实现类可以对输入的list中的元素进行比较。通常你会创建一个匿名Comparator对象,并把它作为参数传递给sort方法。

除了一直以来创建匿名对象的方式外,Java 8 还提供了一种更简洁的语法,Lambda表达式。

如你所见,这段代码比之前的更加简短和易读。但是,它还可以更加简短:

只要一行代码,包含了方法体。你甚至可以连大括号对{}和return关键字都省略不要。不过这还不是最短的写法:

List现在有了一个 sort方法。Java编译器能够自动识别参数的类型,所以你就可以省略掉类型不写。让我们再深入地研究一下lambda表达式的威力吧。

函数式接口

Lambda表达式如何匹配Java的类型系统?每一个lambda都能够通过一个特定的接口,与一个给定的类型进行匹配。一个所谓的函数式接口必须要有且仅有一个抽象方法声明。每个与之对应的lambda表达式必须要与这个抽象方法的声明相匹配。由于默认方法不是抽象的,因此你可以在你的函数式接口里任意添加默认方法。
只包含一个抽象方法的任意接口,我们都可以用来当作lambda表达式的类型。为了让你定义的接口满足要求,你应当在接口前加上@FunctionalInterface注解。编译器会注意到这个标注,如果你的接口中定义了第二个抽象方法的话,编译器会抛出异常。
举例:

注意,如果你不写@FunctionalInterface 注解,程序也是正确的。

方法和构造函数引用

上面的代码实例可以通过静态方法引用,使之更加简洁:

Java 8 允许你通过::关键字获取方法或者构造函数的的引用。上面的例子就演示了如何引用一个静态方法。而且,我们还可以对一个对象的方法进行引用:

让我们看看如何使用::关键字引用构造函数。首先我们定义一个包含不同的构造方法示例bean:

接下来,我们定义一个person工厂接口,用来创建新的person对象:

然后我们通过构造函数引用来把所有东西拼到一起,而不是像以前一样,通过手动实现一个工厂来这么做。

我们通过Person::new来创建一个Person类构造函数的引用。Java编译器会自动地选择合适的构造函数来匹配PersonFactory.create函数的签名,并选择正确的构造函数形式。

Lambda的域 (scope)

访问lambdab表达式外部的变量类似匿名对象。你能够访问局部外部域(local outer scope)的final变量,以及成员变量和静态变量。

访问局部变量

我们可以访问lambda表达式外部的final局部变量:

但是与匿名对象不同的是,变量num并不需要一定是final。下面的代码依然是合法的:

然而, 变量num 必须隐式地编译成为final类型。下面的代码无法编译:

在Lambda表达式中也禁止对局部变量 num的写。

访问成员变量和静态变量

与局部变量不同,我们在lambda表达式的内部能获取到对成员变量或静态变量的读写权。这种访问行为在匿名对象里是非常典型的。

访问默认接口方法

还记得第一节里面formula的那个例子么? 接口Formula定义了一个默认的方法sqrt,该方法能够被formula所有的实例以及匿名对象所访问。这个对lambda表达式来讲则无效。

默认方法无法在lambda表达式内部被访问。因此下面的代码是无法通过编译的:

内置函数式接口

JDK 1.8 API中包含了很多内置的函数式接口。有些是在以前版本的Java中大家耳熟能详的,例如Comparator接口,或者Runnable接口。Java8 对这些现成的接口进行了扩展,加上了@FunctionalInterface 注解来标识。

Java 8 API 还提供了很多新的函数式接口,使你的生活更美好。有些新的接口已经在Google Guava 库中很有名了。如果你对这些库很熟的话,你甚至闭上眼睛都能够想到,这些接口在类库的实现过程中起了多么大的作用。

Predicate

Predicate是一个布尔类型的函数,该函数只有一个输入参数。Predicate接口包含了多种默认方法,用于处理复杂的逻辑动词(and, or,negate)

Function

Function接口接收一个参数,并返回单一的结果。默认方法可以将多个函数串在一起(compse, andThen)

Supplier

Supplier接口产生一个给定类型的结果。与Function不同的是,Supplier没有输入参数。

Consumer

Consumer代表了在单一的输入参数上需要进行的操作。

Comparator

Comparator接口在早期的Java版本中非常著名。Java 8 为这个接口添加了不同的默认方法。

Optional

Optional不是一个函数式接口,而是一个精巧的工具接口,用来防止NullPointerEception产生。这个概念在下一节会显得很重要,所以我们在这里快速地浏览一下Optional是如何使用的。

Optional是一个简单的值容器,这个值可以是null,也可以是non-null。考虑到一个方法可能会返回一个non-null的值,也可能返回一个空值。为了不直接返回null,我们在Java 8中就返回一个Optional.

Stream

java.util.Stream表示了某种元素的序列,在这些元素上可以进行各种操作。Stream操作可以是中间操作(intermediate ),也可以是完结操作(terminal)。完结操作会返回一个某种类型的值,而中间操作会返回流对象本身,并且你可以通过多次调用同一个流操作方法来将操作结果串起来。Stream是在一个源(source)上创建出来的,例如java.util.Collection中的list或者set(map不能作为Stream的源)。Stream操作既可以并行也可以串行。

你也应该看看 Stream.js, Java 8 Streams API的 Javascript移植.

我们先了解一下串行流。首先,我们创建string类型的list的源:

Java 8中的Collections类的功能已经有所增强,你可以之直接通过调用Collections.stream()或者Collection.parallelStream()方法来创建一个流对象。下面的章节会解释这个最常用的操作。

Filter

Filter接受一个predicate接口类型的变量,并将所有流对象中的元素进行过滤。该操作是一个中间操作,因此它允许我们在返回结果的基础上再进行其他的流操作(forEach)。ForEach接受一个consumer,用来执行对每一个元素的操作。ForEach是一个中止操作。它返回void,所以我们不能再调用其他的流操作。

Sorted

Sorted是一个中间操作,能够返回一个排过序的流对象的视图。流对象中的元素会默认按照自然顺序进行排序,除非你自己指定一个Comparator接口来改变排序规则。


一定要记住,sorted只是创建一个流对象排序的视图,而不会改变原来集合中元素的顺序。原来string集合中的元素顺序是没有改变的。

Map

map是一个对于流对象的中间操作,通过给定的方法,它能够把流对象中的每一个元素映射到另外一个对象上。下面的例子就演示了如何把每个string都转换成大写的string. 不但如此,你还可以把每一种对象映射成为其他类型。对于带泛型结果的流对象,具体的类型还要由传递给map的泛型方法来决定。

Match

匹配操作有多种不同的类型,都是用来判断某个predicate 是否与流对象相互吻合的。所有的匹配操作都是终结操作,只返回一个boolean类型的结果。

Count

Count是一个终结操作,它的作用是返回一个数值,用来标识当前流对象中包含的元素数量。

Reduce

该操作是一个终结操作,它能够通过某一个方法,对元素进行 reduction 操作。该操作的结果会放在一个Optional变量里返回。

并行流

像上面所说的,流操作可以是串行的,也可以是并行的。串行操作通过单线程执行,而并行操作则通过多线程执行。
下面的例子就演示了如何使用并行流进行操作来提高运行效率,代码非常简单。
首先我们创建一个大的list,里面的元素都是唯一的:

现在,我们测量一下对这个集合进行排序所使用的时间。

串行排序


并行排序


如你所见,所有的代码段几乎都相同,唯一的不同就是把stream()改成了parallelStream(), 结果并行排序快了50%。

Map

正如前面已经提到的那样,map是不支持流操作的, map类没有stream()方法。但是你可以在key, value, entry上产生特定流, 比如下列方法 map.keySet().stream(), map.values().stream()map.entrySet().stream()

而更新后的map现在则支持多种实用的新方法,来完成常规的任务。


上面的代码风格是完全自解释的:putIfAbsent 避免我们将null写入;forEach接受一个consumer,从而将操作实施到每一个map中的值上。

下面的这个例子展示了如何使用函数在map执行计算操作:

接下来,我们将学习,当给定一个key值时,如何把一个实例从对应的key中移除:

另一个有用的方法:

将map中的实例合并也是非常容易的:

合并操作先看map中是否没有特定的key/value存在,如果是,则把key/value存入map,否则merging函数就会被调用,对现有的数值进行修改。

时间日期API

Java 8 包含了全新的时间日期API,这些功能都放在了java.time包下。新的时间日期API是参考Joda-Time库开发的,但是也不尽相同。下面的例子就涵盖了大多数新的API的重要部分。

Clock

Clock提供了对当前时间和日期的访问功能。Clock是对当前时区敏感的,并可用于替代System.currentTimeMillis()方法来获取当前的毫秒时间。当前时间线上的时刻可以用Instance类来表示。Instance也能够用于创建原先的java.util.Date对象。

Timezone

时区类可以用一个ZoneId来表示。时区类的对象可以通过静态工厂方法方便地获取。时区类还定义了一个偏移量,用来在当前时刻或某时间与目标时区时间之间进行转换。

LocalTime

本地时间类表示一个没有指定时区的时间,例如,10 p.m.或者17:30:15,下面的例子会用上面的例子定义的时区创建两个本地时间对象。然后我们会比较两个时间,并计算它们之间的小时和分钟的不同。

LocalTime是由多个工厂方法组成,其目的是为了简化对时间对象实例的创建和操作,包括对时间字符串进行解析的操作。

LocalDate

本地时间表示了一个独一无二的时间,例如:2014-03-11。这个时间是不可变的,与LocalTime是同源的。下面的例子演示了如何通过加减日,月,年等指标来计算新的日期。记住,每一次操作都会返回一个新的时间对象。

解析字符串并形成LocalDate对象,这个操作和解析LocalTime一样简单。

LocalDateTime

LocalDateTime表示的是日期-时间。它将刚才介绍的日期对象和时间对象结合起来,形成了一个对象实例。LocalDateTime是不可变的,与LocalTime和LocalDate的工作原理相同。我们可以通过调用方法来获取日期时间对象中特定的数据域。

如果再加上的时区信息,LocalDateTime能够被转换成Instance实例。Instance能够被转换成以前的java.util.Date对象。

格式化日期-时间对象就和格式化日期对象或者时间对象一样。除了使用预定义的格式以外,我们还可以创建自定义的格式化对象,然后匹配我们自定义的格式。

不同于java.text.NumberFormat,新的DateTimeFormatter类是不可变的,也是线程安全的。

更多的细节,请看这里

Annotation

Java 8中的注解是可重复的。让我们直接深入看看例子,弄明白它是什么意思。
首先,我们定义一个包装注解,它包括了一个实际注解的数组

只要在前面加上注解名:@Repeatable,Java 8 允许我们对同一类型使用多重注解,

变体1:使用注解容器(老方法)

变体2:使用可重复注解(新方法)

使用变体2,Java编译器能够在内部自动对@Hint进行设置。这对于通过反射来读取注解信息来说,是非常重要的。

尽管我们绝对不会在Person类上声明@Hints注解,但是它的信息仍然可以通过getAnnotation(Hints.class)来读取。并且,getAnnotationsByType方法会更方便,因为它赋予了所有@Hints注解标注的方法直接的访问权限。

此外, Java 8中的注解可以扩展到两个新的类型上:

更多资源

我的Java 8编程指南就到此告一段落。如果你想了解JDK 8 API 所有的新增加的类和特性,可以查看我的JDK8 API Explorer, 它可以帮助你了解JDK 8的新增加的类和隐藏的精华。例如:Arrays.parallelSort, StampedLockCompletableFuture等等 ———— 我这里只是举几个例子而已。

我也在博客上写了一些文章,你可能会感兴趣:

文/鸟窝

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