Java 8 新特性学习笔记

Lambda表达式和函数式接口

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。
最简单的Lambda表达式可由逗号分隔的参数列表、->符号和语句块组成，例如：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );
//请注意参数e的类型是由编译器推测出来的

Lambda可能会返回一个值。返回值的类型也是由编译器推测出来的。

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );

或

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {
    int result = e1.compareTo( e2 );
    return result;
} );

Java 8增加了一种特殊的注解@FunctionalInterface（Java 8中所有类库的已有接口都添加了@FunctionalInterface注解）。

@FunctionalInterface
public interface Functional {
    void method();
}

需要记住的一件事是：默认方法与静态方法并不影响函数式接口的契约，可以任意使用：

@FunctionalInterface
public interface FunctionalDefaultMethods {
    void method();

    default void defaultMethod() {            
    }        
}

接口的默认方法与静态方法

Java 8用默认方法与静态方法这两个新概念来扩展接口的声明。
默认方法与抽象方法不同之处在于抽象方法必须要求实现，但是默认方法则没有这个要求。相反，每个接口都必须提供一个所谓的默认实现，这样所有的接口实现者将会默认继承它（如果有必要的话，可以覆盖这个默认实现）。

private interface Defaulable {
    // Interfaces now allow default methods, the implementer may or 
    // may not implement (override) them.
    default String notRequired() { 
        return "Default implementation"; 
    }        
}

private static class DefaultableImpl implements Defaulable {
}

private static class OverridableImpl implements Defaulable {
    @Override
    public String notRequired() {
        return "Overridden implementation";
    }
}

Java 8带来的另一个有趣的特性是接口可以声明（并且可以提供实现）静态方法。

private interface DefaulableFactory {
    // Interfaces now allow static methods
    static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) {
        return supplier.get();
    }
}

下面的一小段代码片段把上面的默认方法与静态方法黏合到一起。

public static void main( String[] args ) {
    Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new );
    System.out.println( defaulable.notRequired() );

    defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new );
    System.out.println( defaulable.notRequired() );
}

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。
eg:

public static class Car {
    public static Car create( final Supplier< Car > 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() );
    }
}

第一种方法引用是构造器引用，它的语法是Class::new，或者更一般的Class< T >::new。请注意构造器没有参数。

final Car car = Car.create( Car::new );
final List< Car > cars = Arrays.asList( car );

第二种方法引用是静态方法引用，它的语法是Class::static_method。请注意这个方法接受一个Car类型的参数。

cars.forEach( Car::collide );

第三种方法引用是特定类的任意对象的方法引用，它的语法是Class::method。请注意，这个方法没有参数。

cars.forEach( Car::repair );

最后，第四种方法引用是特定对象的方法引用，它的语法是instance::method。请注意，这个方法接受一个Car类型的参数

final Car police = Car.create( Car::new );
cars.forEach( police::follow );

重复注解

自从Java 5引入了注解机制，这一特性就变得非常流行并且广为使用。然而，使用注解的一个限制是相同的注解在同一位置只能声明一次，不能声明多次。Java 8打破了这条规则，引入了重复注解机制，这样相同的注解可以在同一地方声明多次。
重复注解机制本身必须用@Repeatable注解。事实上，这并不是语言层面上的改变，更多的是编译器的技巧，底层的原理保持不变。例子：

package com.javacodegeeks.java8.repeatable.annotations;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Repeatable;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

public class RepeatingAnnotations {
    @Target( ElementType.TYPE )
    @Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
    public @interface Filters {
        Filter[] value();
    }

    @Target( ElementType.TYPE )
    @Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
    @Repeatable( Filters.class )
    public @interface Filter {
        String value();
    };

    @Filter( "filter1" )
    @Filter( "filter2" )
    public interface Filterable {        
    }

    public static void main(String[] args) {
        for( Filter filter: Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) ) {
            System.out.println( filter.value() );
        }
    }
}

更好的类型推断

Java 8编译器在类型推断方面有很大的提升，在很多场景下编译器可以推导出某个参数的数据类型，从而使得代码更为简洁。

package com.hyman.test;

public class Value< T > {
    public static< T > T defaultValue() { 
        return null; 
    }

    public T getOrDefault( T value, T defaultValue ) {
        return ( value != null ) ? value : defaultValue;
    }
}

下列代码是Value类型的应用：

package com.hyman.test;

public class TypeInference {
    public static void main(String[] args) {
        final Value< String > value = new Value<>();
        value.getOrDefault( "22", Value.defaultValue() );
    }
}

拓宽注解的应用场景

Java 8拓宽了注解的应用场景。现在，注解几乎可以使用在任何元素上：局部变量、接口类型、超类和接口实现类，甚至可以用在函数的异常定义上。

package com.hyman.test;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class Annotations {
    @Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
    @Target( { ElementType.TYPE_USE, ElementType.TYPE_PARAMETER } )
    public @interface NonEmpty {        
    }

    public static class Holder< @NonEmpty T > extends @NonEmpty Object {
        public void method() throws @NonEmpty Exception {            
        }
    }

    @SuppressWarnings( "unused" )
    public static void main(String[] args) {
        final Holder< String > holder = new @NonEmpty Holder< String >();        
        @NonEmpty Collection< @NonEmpty String > strings = new ArrayList<>();        
    }
}

Optional

Java应用中最常见的bug就是空值异常。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。
Optional仅仅是一个容易：存放T类型的值或者null。它提供了一些有用的接口来避免显式的null检查

Optional< String > fullName = Optional.ofNullable( null );
System.out.println( "Full Name is set? " + fullName.isPresent() );        
System.out.println( "Full Name: " + fullName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
System.out.println( fullName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
//如果Optional实例持有一个非空值，则isPresent()方法返回true，否则返回false；orElseGet()方法，Optional实例持有null，则可以接受一个lambda表达式生成的默认值；map()方法可以将现有的Opetional实例的值转换成新的值；orElse()方法与orElseGet()方法类似，但是在持有null的时候返回传入的默认值。

Optional< String > firstName = Optional.of( "Tom" );
System.out.println( "First Name is set? " + firstName.isPresent() );        
System.out.println( "First Name: " + firstName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
System.out.println( firstName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
System.out.println();

Streams

新增的Stream API（java.util.stream）将生成环境的函数式编程引入了Java库中。这是目前为止最大的一次对Java库的完善，以便开发者能够写出更加有效、更加简洁和紧凑的代码。
Stream API极大得简化了集合操作
Stream 和 Collection 集合的区别：Collection 是一种静态的内存数据结构，而 Stream 是有关计算的。前者是主要面向内存，存储在内存中，后者主要是面向 CPU，通过 CPU 实现计算。

public class Streams  {
    private enum Status {
        OPEN, CLOSED
    };

    private static final class Task {
        private final Status status;
        private final Integer points;

        Task( final Status status, final Integer points ) {
            this.status = status;
            this.points = points;
        }

        public Integer getPoints() {
            return points;
        }

        public Status getStatus() {
            return status;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return String.format( "[%s, %d]", status, points );
        }
    }
}

final Collection< Task > tasks = Arrays.asList(
    new Task( Status.OPEN, 5 ),
    new Task( Status.OPEN, 13 ),
    new Task( Status.CLOSED, 8 ) 
);

利用steams解决：包括一系列元素的列表，并且支持顺序和并行处理。

// Calculate total points of all active tasks using sum()
final long totalPointsOfOpenTasks = tasks
    .stream()
    .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN )
    .mapToInt( Task::getPoints )
    .sum();

System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );

串行和并行的流
- 流有串行和并行两种，串行流上的操作是在一个线程中依次完成，而并行流则是在多个线程上同时执行。并行与串行的流可以相互切换：通过 stream.sequential() 返回串行的流，通过 stream.parallel() 返回并行的流。相比较串行的流，并行的流可以很大程度上提高程序的执行效率。
串行排序：

List<String> list = new ArrayList<String>();
for(int i=0;i<1000000;i++){
double d = Math.random()*1000;
list.add(d+"");
}
long start = System.nanoTime();//获取系统开始排序的时间点
int count= (int) ((Stream) list.stream().sequential()).sorted().count();
long end = System.nanoTime();//获取系统结束排序的时间点
long ms = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end-start);//得到串行排序所用的时间
System.out.println(ms+”ms”);

并行排序：

List<String> list = new ArrayList<String>();
for(int i=0;i<1000000;i++){
double d = Math.random()*1000;
list.add(d+"");
}
long start = System.nanoTime();//获取系统开始排序的时间点
int count = (int)((Stream) list.stream().parallel()).sorted().count();
long end = System.nanoTime();//获取系统结束排序的时间点
long ms = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end-start);//得到并行排序所用的时间
System.out.println(ms+”ms”);
串行输出为 1200ms，并行输出为 800ms。可见，并行排序的时间相比较串行排序时间要少不少。

中间操作
- 该操作会保持 stream 处于中间状态，允许做进一步的操作。它返回的还是的 Stream，允许更多的链式操作。常见的中间操作有：
  - filter()：对元素进行过滤；
  - sorted()：对元素排序；
  - map()：元素的映射；
  - distinct()：去除重复元素；
  - subStream()：获取子 Stream 等。

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

终止操作
- 该操作必须是流的最后一个操作，一旦被调用，Stream 就到了一个终止状态，而且不能再使用了。常见的终止操作有：
  - forEach()：对每个元素做处理；
  - toArray()：把元素导出到数组；
  - findFirst()：返回第一个匹配的元素；
  - anyMatch()：是否有匹配的元素等。

list.stream() //获取列表的 stream 操作对象
.filter((s) -> s.startsWith("s"))//对这个流做过滤操作
.forEach(System.out::println);

Date/Time

Java 8 吸收了 Joda-Time 的精华，以一个新的开始为 Java 创建优秀的 API。新的 java.time 中包含了所有关于时钟（Clock），本地日期（LocalDate）、本地时间（LocalTime）、本地日期时间（LocalDateTime）、时区（ZonedDateTime）和持续时间（Duration）的类。历史悠久的 Date 类新增了 toInstant() 方法，用于把 Date 转换成新的表示形式。这些新增的本地化时间日期 API 大大简化了了日期时间和本地化的管理。

//LocalDate
LocalDate localDate = LocalDate.now(); //获取本地日期
localDate = LocalDate.ofYearDay(2014, 200); // 获得 2014 年的第 200 天 
System.out.println(localDate.toString());//输出：2014-07-19
localDate = LocalDate.of(2014, Month.SEPTEMBER, 10); //2014 年 9 月 10 日 
System.out.println(localDate.toString());//输出：2014-09-10
//LocalTime
LocalTime localTime = LocalTime.now(); //获取当前时间
System.out.println(localTime.toString());//输出当前时间
localTime = LocalTime.of(10, 20, 50);//获得 10:20:50 的时间点
System.out.println(localTime.toString());//输出: 10:20:50
//Clock 时钟
Clock clock = Clock.systemDefaultZone();//获取系统默认时区 (当前瞬时时间 )
long millis = clock.millis();//

Clock可以替代System.currentTimeMillis()和TimeZone.getDefault()。

// Get the system clock as UTC offset 
final Clock clock = Clock.systemUTC();
System.out.println( clock.instant() );
System.out.println( clock.millis() );

LocalDate仅仅包含ISO-8601日历系统中的日期部分；LocalTime则仅仅包含该日历系统中的时间部分。这两个类的对象都可以使用Clock对象构建得到。

// Get the local date and local time
final LocalDate date = LocalDate.now();
final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );

System.out.println( date );
System.out.println( dateFromClock );

// Get the local date and local time
final LocalTime time = LocalTime.now();
final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock );

System.out.println( time );
System.out.println( timeFromClock );

如果你需要特定时区的data/time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。

// Get the zoned date/time
final ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of( "America/Los_Angeles" ) );

System.out.println( zonedDatetime );
System.out.println( zonedDatetimeFromClock );
System.out.println( zonedDatetimeFromZone );

Java 8 新特性学习笔记

Lambda表达式和函数式接口

接口的默认方法与静态方法

方法引用

重复注解

更好的类型推断

拓宽注解的应用场景

Optional

Streams

Date/Time

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