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夯實Java基礎系列21:Java8新特性終極指南Java編譯器的新特性

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這是一個Java8新增特性的總結圖。接下來讓我們一次實踐一下這些新特性吧

夯實Java基礎系列21:Java8新特性終極指南Java編譯器的新特性

Java語言新特性

Lambda表達式

Lambda表達式(也稱為閉包)是整個Java 8發行版中最受期待的在Java語言層面上的改變,Lambda允許把函數作為一個方法的參數(函數作為參數傳遞進方法中),或者把代碼看成資料:函數式程式員對這一概念非常熟悉。在JVM平台上的很多語言(Groovy,Scala,……)從一開始就有Lambda,但是Java程式員不得不使用毫無新意的匿名類來代替lambda。

關于Lambda設計的讨論占用了大量的時間與社群的努力。可喜的是,最終找到了一個平衡點,使得可以使用一種即簡潔又緊湊的新方式來構造Lambdas。在最簡單的形式中,一個lambda可以由用逗号分隔的參數清單、–>符号與函數體三部分表示。例如:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );
           

請注意參數e的類型是由編譯器推測出來的。同時,你也可以通過把參數類型與參數包括在括号中的形式直接給出參數的類型:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( ( String e ) -> System.out.println( e ) );
           

在某些情況下lambda的函數體會更加複雜,這時可以把函數體放到在一對花括号中,就像在Java中定義普通函數一樣。例如:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> {
    System.out.print( e );
    System.out.print( e );
} );           

Lambda可以引用類的成員變量與局部變量(如果這些變量不是final的話,它們會被隐含的轉為final,這樣效率更高)。例如,下面兩個代碼片段是等價的:

String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( 
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );           

和:

final String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( 
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );           

Lambda可能會傳回一個值。傳回值的類型也是由編譯器推測出來的。如果lambda的函數體隻有一行的話,那麼沒有必要顯式使用return語句。下面兩個代碼片段是等價的:

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

語言設計者投入了大量精力來思考如何使現有的函數友好地支援lambda。

最終采取的方法是:增加函數式接口的概念。函數式接口就是一個具有一個方法的普通接口。像這樣的接口,可以被隐式轉換為lambda表達式。

java.lang.Runnable與java.util.concurrent.Callable是函數式接口最典型的兩個例子。

在實際使用過程中,函數式接口是容易出錯的:如有某個人在接口定義中增加了另一個方法,這時,這個接口就不再是函數式的了,并且編譯過程也會失敗。

為了克服函數式接口的這種脆弱性并且能夠明确聲明接口作為函數式接口的意圖,Java8增加了一種特殊的注解@FunctionalInterface(Java8中所有類庫的已有接口都添加了@FunctionalInterface注解)。讓我們看一下這種函數式接口的定義:

@FunctionalInterface

public interface Functional {

void method();           

}

需要記住的一件事是:預設方法與靜态方法并不影響函數式接口的契約,可以任意使用:

public interface FunctionalDefaultMethods {

void method();
     
default void defaultMethod() {            
}                   

Lambda是Java 8最大的賣點。它具有吸引越來越多程式員到Java平台上的潛力,并且能夠在純Java語言環境中提供一種優雅的方式來支援函數式程式設計。更多詳情可以參考官方文檔。

下面看一個例子:

public class lambda和函數式程式設計 {
    @Test
    public void test1() {
        List 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);
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(names.toArray()));
    }

    @Test
    public void test2() {
        List<String> names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");

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

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

        Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));
        System.out.println(Arrays.toString(names.toArray()));
    }

}

    static void add(double a,String b) {
        System.out.println(a + b);
    }
    @Test
    public void test5() {
        D d = (a,b) -> add(a,b);
//        interface D {
//            void get(int i,String j);
//        }
        //這裡要求,add的兩個參數和get的兩個參數吻合并且傳回類型也要相等,否則報錯
//        static void add(double a,String b) {
//            System.out.println(a + b);
//        }
    }

    @FunctionalInterface
    interface D {
        void get(int i,String j);
    }
           

函數式接口

所謂的函數式接口就是隻有一個抽象方法的接口,注意這裡說的是抽象方法,因為Java8中加入了預設方法的特性,但是函數式接口是不關心接口中有沒有預設方法的。 一般函數式接口可以使用@FunctionalInterface注解的形式來标注表示這是一個函數式接口,該注解标注與否對函數式接口沒有實際的影響, 不過一般還是推薦使用該注解,就像使用@Override注解一樣。

lambda表達式是如何符合 Java 類型系統的?每個lambda對應于一個給定的類型,用一個接口來說明。而這個被稱為函數式接口(functional interface)的接口必須僅僅包含一個抽象方法聲明。每個那個類型的lambda表達式都将會被比對到這個抽象方法上。是以預設的方法并不是抽象的,你可以給你的函數式接口自由地增加預設的方法。

我們可以使用任意的接口作為lambda表達式,隻要這個接口隻包含一個抽象方法。為了保證你的接口滿足需求,你需要增加@FunctionalInterface注解。編譯器知道這個注解,一旦你試圖給這個接口增加第二個抽象方法聲明時,它将抛出一個編譯器錯誤。

下面舉幾個例子

public class 函數式接口使用 {
    @FunctionalInterface
    interface A {
        void say();
        default void talk() {

        }
    }
    @Test
    public void test1() {
        A a = () -> System.out.println("hello");
        a.say();
    }

    @FunctionalInterface
    interface B {
        void say(String i);
    }
    public void test2() {
        //下面兩個是等價的,都是通過B接口來引用一個方法,而方法可以直接使用::來作為方法引用
        B b = System.out::println;
        B b1 = a -> Integer.parseInt("s");//這裡的a其實換成别的也行,隻是将方法傳給接口作為其方法實作
        B b2 = Integer::valueOf;//i與方法傳入參數的變量類型一直時,可以直接替換
        B b3 = String::valueOf;
        //B b4 = Integer::parseInt;類型不符,無法使用

    }
    @FunctionalInterface
    interface C {
        int say(String i);
    }
    public void test3() {
        C c = Integer::parseInt;//方法參數和接口方法的參數一樣,可以替換。
        int i = c.say("1");
        //當我把C接口的int替換為void時就會報錯,因為傳回類型不一緻。
        System.out.println(i);
        //綜上所述,lambda表達式提供了一種簡便的表達方式,可以将一個方法傳到接口中。
        //函數式接口是隻提供一個抽象方法的接口,其方法由lambda表達式注入,不需要寫實作類,
        //也不需要寫匿名内部類,可以省去很多代碼,比如實作runnable接口。
        //函數式程式設計就是指把方法當做一個參數或引用來進行操作。除了普通方法以外,靜态方法,構造方法也是可以這樣操作的。
    }
}
           

請記住如果@FunctionalInterface 這個注解被遺漏,此代碼依然有效。

方法引用

Lambda表達式和方法引用

有了函數式接口之後,就可以使用Lambda表達式和方法引用了。其實函數式接口的表中的函數描述符就是Lambda表達式,在函數式接口中Lambda表達式相當于匿名内部類的效果。 舉個簡單的例子:

public class TestLambda {

public static void execute(Runnable runnable) {
    runnable.run();
}

public static void main(String[] args) {
    //Java8之前
    execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("run");
        }
    });

    //使用Lambda表達式
    execute(() -> System.out.println("run"));
}           

可以看到,相比于使用匿名内部類的方式,Lambda表達式可以使用更少的代碼但是有更清晰的表述。注意,Lambda表達式也不是完全等價于匿名内部類的, 兩者的不同點在于this的指向和本地變量的屏蔽上。

方法引用可以看作Lambda表達式的更簡潔的一種表達形式,使用::操作符,方法引用主要有三類:

指向靜态方法的方法引用(例如Integer的parseInt方法,寫作Integer::parseInt);

指向任意類型執行個體方法的方法引用(例如String的length方法,寫作String::length);

指向現有對象的執行個體方法的方法引用(例如假設你有一個本地變量localVariable用于存放Variable類型的對象,它支援執行個體方法getValue,那麼可以寫成localVariable::getValue)。
           

舉個方法引用的簡單的例子:

Function<String, Integer> stringToInteger = (String s) -> Integer.parseInt(s);
           

//使用方法引用

Function<String, Integer> stringToInteger = Integer::parseInt;
           

方法引用中還有一種特殊的形式,構造函數引用,假設一個類有一個預設的構造函數,那麼使用方法引用的形式為:

Supplier<SomeClass> c1 = SomeClass::new;
SomeClass s1 = c1.get();
           

//等價于

Supplier<SomeClass> c1 = () -> new SomeClass();
SomeClass s1 = c1.get();           

如果是構造函數有一個參數的情況:

Function<Integer, SomeClass> c1 = SomeClass::new;
SomeClass s1 = c1.apply(100);
           
Function<Integer, SomeClass> c1 = i -> new SomeClass(i);
SomeClass s1 = c1.apply(100);
           

接口的預設方法

Java 8 使我們能夠使用default 關鍵字給接口增加非抽象的方法實作。這個特性也被叫做 擴充方法(Extension Methods)。如下例所示:

public class 接口的預設方法 {
    class B implements A {
//        void a(){}實作類方法不能重名
    }
    interface A {
        //可以有多個預設方法
        public default void a(){
            System.out.println("a");
        }
        public default void b(){
            System.out.println("b");
        }
        //報錯static和default不能同時使用
//        public static default void c(){
//            System.out.println("c");
//        }
    }
    public void test() {
        B b = new B();
        b.a();

    }
}
           

預設方法出現的原因是為了對原有接口的擴充,有了預設方法之後就不怕因改動原有的接口而對已經使用這些接口的程式造成的代碼不相容的影響。 在Java8中也對一些接口增加了一些預設方法,比如Map接口等等。一般來說,使用預設方法的場景有兩個:可選方法和行為的多繼承。

預設方法的使用相對來說比較簡單,唯一要注意的點是如何處理預設方法的沖突。關于如何處理預設方法的沖突可以參考以下三條規則:

類中的方法優先級最高。類或父類中聲明的方法的優先級高于任何聲明為預設方法的優先級。

如果無法依據第一條規則進行判斷,那麼子接口的優先級更高:函數簽名相同時,優先選擇擁有最具體實作的預設方法的接口。即如果B繼承了A,那麼B就比A更具體。

最後,如果還是無法判斷,繼承了多個接口的類必須通過顯式覆寫和調用期望的方法,顯式地選擇使用哪一個預設方法的實作。那麼如何顯式地指定呢:

public class C implements B, A {
 
    public void hello() {
        B.super().hello();    
    }
 
}           

使用X.super.m(..)顯式地調用希望調用的方法。

Java 8用預設方法與靜态方法這兩個新概念來擴充接口的聲明。預設方法使接口有點像Traits(Scala中特征(trait)類似于Java中的Interface,但它可以包含實作代碼,也就是目前Java8新增的功能),但與傳統的接口又有些不一樣,它允許在已有的接口中添加新方法,而同時又保持了與舊版本代碼的相容性。

預設方法與抽象方法不同之處在于抽象方法必須要求實作,但是預設方法則沒有這個要求。相反,每個接口都必須提供一個所謂的預設實作,這樣所有的接口實作者将會預設繼承它(如果有必要的話,可以覆寫這個預設實作)。讓我們看看下面的例子:

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";
    }
}           

Defaulable接口用關鍵字default聲明了一個預設方法notRequired(),Defaulable接口的實作者之一DefaultableImpl實作了這個接口,并且讓預設方法保持原樣。Defaulable接口的另一個實作者OverridableImpl用自己的方法覆寫了預設方法。

Java 8帶來的另一個有趣的特性是接口可以聲明(并且可以提供實作)靜态方法。例如:

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

下面的一小段代碼片段把上面的預設方法與靜态方法黏合到一起。

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() );
}           

這個程式的控制台輸出如下:

Default implementation

Overridden implementation

在JVM中,預設方法的實作是非常高效的,并且通過位元組碼指令為方法調用提供了支援。預設方法允許繼續使用現有的Java接口,而同時能夠保障正常的編譯過程。這方面好的例子是大量的方法被添加到java.util.Collection接口中去:stream(),parallelStream(),forEach(),removeIf(),……

盡管預設方法非常強大,但是在使用預設方法時我們需要小心注意一個地方:在聲明一個預設方法前,請仔細思考是不是真的有必要使用預設方法,因為預設方法會帶給程式歧義,并且在複雜的繼承體系中容易産生編譯錯誤。更多詳情請參考官方文檔

重複注解

自從Java 5引入了注解機制,這一特性就變得非常流行并且廣為使用。然而,使用注解的一個限制是相同的注解在同一位置隻能聲明一次,不能聲明多次。Java 8打破了這條規則,引入了重複注解機制,這樣相同的注解可以在同一地方聲明多次。

重複注解機制本身必須用@Repeatable注解。事實上,這并不是語言層面上的改變,更多的是編譯器的技巧,底層的原理保持不變。讓我們看一個快速入門的例子:

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() );
        }
    }
}           

正如我們看到的,這裡有個使用@Repeatable( Filters.class )注解的注解類Filter,Filters僅僅是Filter注解的數組,但Java編譯器并不想讓程式員意識到Filters的存在。這樣,接口Filterable就擁有了兩次Filter(并沒有提到Filter)注解。

同時,反射相關的API提供了新的函數getAnnotationsByType()來傳回重複注解的類型(請注意Filterable.class.getAnnotation( Filters.class )經編譯器處理後将會傳回Filters的執行個體)。

程式輸出結果如下:

filter1

filter2

更多詳情請參考官方文檔

Java編譯器的新特性

方法參數名字可以反射擷取

很長一段時間裡,Java程式員一直在發明不同的方式使得方法參數的名字能保留在Java位元組碼中,并且能夠在運作時擷取它們(比如,Paranamer類庫)。最終,在Java 8中把這個強烈要求的功能添加到語言層面(通過反射API與Parameter.getName()方法)與位元組碼檔案(通過新版的javac的–parameters選項)中。

package com.javacodegeeks.java8.parameter.names;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Parameter;

public class ParameterNames {

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Method method = ParameterNames.class.getMethod( "main", String[].class );
    for( final Parameter parameter: method.getParameters() ) {
        System.out.println( "Parameter: " + parameter.getName() );
    }
}           

如果不使用–parameters參數來編譯這個類,然後運作這個類,會得到下面的輸出:

Parameter: arg0

如果使用–parameters參數來編譯這個類,程式的結構會有所不同(參數的真實名字将會顯示出來):

Parameter: args

Java 類庫的新特性

Java 8 通過增加大量新類,擴充已有類的功能的方式來改善對并發程式設計、函數式程式設計、日期/時間相關操作以及其他更多方面的支援。

Optional

到目前為止,臭名昭著的空指針異常是導緻Java應用程式失敗的最常見原因。以前,為了解決空指針異常,Google公司著名的Guava項目引入了Optional類,Guava通過使用檢查空值的方式來防止代碼污染,它鼓勵程式員寫更幹淨的代碼。受到Google Guava的啟發,Optional類已經成為Java 8類庫的一部分。

Optional實際上是個容器:它可以儲存類型T的值,或者僅僅儲存null。Optional提供很多有用的方法,這樣我們就不用顯式進行空值檢測。更多詳情請參考官方文檔。

我們下面用兩個小例子來示範如何使用Optional類:一個允許為空值,一個不允許為空值。

public class 空指針Optional {
    public static void main(String[] args) {

        //使用of方法,仍然會報空指針異常
//        Optional optional = Optional.of(null);
//        System.out.println(optional.get());

        //抛出沒有該元素的異常
        //Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: No value present
//        at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
//        at com.javase.Java8.空指針Optional.main(空指針Optional.java:14)
//        Optional optional1 = Optional.ofNullable(null);
//        System.out.println(optional1.get());
        Optional optional = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println(optional.isPresent());
        System.out.println(optional.orElse(0));//當值為空時給與初始值
        System.out.println(optional.orElseGet(() -> new String[]{"a"}));//使用回調函數設定預設值
        //即使傳入Optional容器的元素為空,使用optional.isPresent()方法也不會報空指針異常
        //是以通過optional.orElse這種方式就可以寫出避免空指針異常的代碼了
        //輸出Optional.empty。
    }
}
           

如果Optional類的執行個體為非空值的話,isPresent()傳回true,否從傳回false。為了防止Optional為空值,orElseGet()方法通過回調函數來産生一個預設值。map()函數對目前Optional的值進行轉化,然後傳回一個新的Optional執行個體。orElse()方法和orElseGet()方法類似,但是orElse接受一個預設值而不是一個回調函數。下面是這個程式的輸出:

Full Name is set? false

Full Name: [none]

Hey Stranger!

讓我們來看看另一個例子:

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();
           

下面是程式的輸出:

First Name is set? true

First Name: Tom

Hey Tom!

Stream

最新添加的Stream API(java.util.stream) 把真正的函數式程式設計風格引入到Java中。這是目前為止對Java類庫最好的補充,因為Stream API可以極大提供Java程式員的生産力,讓程式員寫出高效率、幹淨、簡潔的代碼。

Stream API極大簡化了集合架構的處理(但它的處理的範圍不僅僅限于集合架構的處理,這點後面我們會看到)。讓我們以一個簡單的Task類為例進行介紹:

Task類有一個分數的概念(或者說是僞複雜度),其次是還有一個值可以為OPEN或CLOSED的狀态.讓我們引入一個Task的小集合作為示範例子:

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

我們下面要讨論的第一個問題是所有狀态為OPEN的任務一共有多少分數?在Java 8以前,一般的解決方式用foreach循環,但是在Java 8裡面我們可以使用stream:一串支援連續、并行聚集操作的元素。

// 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 );           

程式在控制台上的輸出如下:

Total points: 18

這裡有幾個注意事項。

第一,task集合被轉換化為其相應的stream表示。然後,filter操作過濾掉狀态為CLOSED的task。

下一步,mapToInt操作通過Task::getPoints這種方式調用每個task執行個體的getPoints方法把Task的stream轉化為Integer的stream。最後,用sum函數把所有的分數加起來,得到最終的結果。

在繼續講解下面的例子之前,關于stream有一些需要注意的地方(詳情在這裡).stream操作被分成了中間操作與最終操作這兩種。

中間操作傳回一個新的stream對象。中間操作總是采用惰性求值方式,運作一個像filter這樣的中間操作實際上沒有進行任何過濾,相反它在周遊元素時會産生了一個新的stream對象,這個新的stream對象包含原始stream

中符合給定謂詞的所有元素。

像forEach、sum這樣的最終操作可能直接周遊stream,産生一個結果或副作用。當最終操作執行結束之後,stream管道被認為已經被消耗了,沒有可能再被使用了。在大多數情況下,最終操作都是采用及早求值方式,及早完成底層資料源的周遊。

stream另一個有價值的地方是能夠原生支援并行處理。讓我們來看看這個算task分數和的例子。

// Calculate total points of all tasks
final double totalPoints = tasks
   .stream()
   .parallel()
   .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints ) 
   .reduce( 0, Integer::sum );
     
System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );           

這個例子和第一個例子很相似,但這個例子的不同之處在于這個程式是并行運作的,其次使用reduce方法來算最終的結果。

下面是這個例子在控制台的輸出:

Total points (all tasks): 26.0

經常會有這個一個需求:我們需要按照某種準則來對集合中的元素進行分組。Stream也可以處理這樣的需求,下面是一個例子:

// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
    .stream()
    .collect( Collectors.groupingBy( Task::getStatus ) );
System.out.println( map );           

這個例子的控制台輸出如下:

{CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]}

讓我們來計算整個集合中每個task分數(或權重)的平均值來結束task的例子。

// Calculate the weight of each tasks (as percent of total points) 
final Collection< String > result = tasks
    .stream()                                        // Stream< String >
    .mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream
    .asLongStream()                                  // LongStream
    .mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream
    .boxed()                                         // Stream< Double >
    .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
    .mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String> 
    .collect( Collectors.toList() );                 // List< String > 
         
System.out.println( result );           

下面是這個例子的控制台輸出:

[19%, 50%, 30%]

最後,就像前面提到的,Stream API不僅僅處理Java集合架構。像從文本檔案中逐行讀取資料這樣典型的I/O操作也很适合用Stream API來處理。下面用一個例子來應證這一點。

final Path path = new File( filename ).toPath();
try( Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 ) ) {
    lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
}           

對一個stream對象調用onClose方法會傳回一個在原有功能基礎上新增了關閉功能的stream對象,當對stream對象調用close()方法時,與關閉相關的處理器就會執行。

Stream API、Lambda表達式與方法引用在接口預設方法與靜态方法的配合下是Java 8對現代軟體開發範式的回應。更多詳情請參考官方文檔。

Date/Time API (JSR 310)

Java 8通過釋出新的Date-Time API (JSR 310)來進一步加強對日期與時間的處理。對日期與時間的操作一直是Java程式員最痛苦的地方之一。标準的 java.util.Date以及後來的java.util.Calendar一點沒有改善這種情況(可以這麼說,它們一定程度上更加複雜)。

這種情況直接導緻了Joda-Time——一個可替換标準日期/時間處理且功能非常強大的Java API的誕生。Java 8新的Date-Time API (JSR 310)在很大程度上受到Joda-Time的影響,并且吸取了其精髓。新的java.time包涵蓋了所有處理日期,時間,日期/時間,時區,時刻(instants),過程(during)與時鐘(clock)的操作。在設計新版API時,十分注重與舊版API的相容性:不允許有任何的改變(從java.util.Calendar中得到的深刻教訓)。如果需要修改,會傳回這個類的一個新執行個體。

讓我們用例子來看一下新版API主要類的使用方法。第一個是Clock類,它通過指定一個時區,然後就可以擷取到目前的時刻,日期與時間。Clock可以替換System.currentTimeMillis()與TimeZone.getDefault()。

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

下面是程式在控制台上的輸出:

2014-04-12T15:19:29.282Z
1397315969360
           

我們需要關注的其他類是LocaleDate與LocalTime。LocaleDate隻持有ISO-8601格式且無時區資訊的日期部分。相應的,LocaleTime隻持有ISO-8601格式且無時區資訊的時間部分。LocaleDate與LocalTime都可以從Clock中得到。

// 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 );
           
2014-04-12
2014-04-12
11:25:54.568
15:25:54.568
           
2014-04-12T11:47:01.017-04:00[America/New_York]
2014-04-12T15:47:01.017Z
2014-04-12T08:47:01.017-07:00[America/Los_Angeles]
           

最後,讓我們看一下Duration類:在秒與納秒級别上的一段時間。Duration使計算兩個日期間的不同變的十分簡單。下面讓我們看一個這方面的例子。

// Get duration between two dates
final LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2014, Month.APRIL, 16, 0, 0, 0 );
final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2015, Month.APRIL, 16, 23, 59, 59 );

final Duration duration = Duration.between( from, to );
System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );
System.out.println( "Duration in hours: " + duration.toHours() );
           

上面的例子計算了兩個日期2014年4月16号與2014年4月16号之間的過程。下面是程式在控制台上的輸出:

Duration in days: 365

Duration in hours: 8783

對Java 8在日期/時間API的改進整體印象是非常非常好的。一部分原因是因為它建立在“久戰殺場”的Joda-Time基礎上,另一方面是因為用來大量的時間來設計它,并且這次程式員的聲音得到了認可。更多詳情請參考官方文檔。

并行(parallel)數組

Java 8增加了大量的新方法來對數組進行并行處理。可以說,最重要的是parallelSort()方法,因為它可以在多核機器上極大提高數組排序的速度。下面的例子展示了新方法(parallelXxx)的使用。

package com.javacodegeeks.java8.parallel.arrays;
 
import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
 
public class ParallelArrays {
    public static void main( String[] args ) {
        long[] arrayOfLong = new long [ 20000 ];        
         
        Arrays.parallelSetAll( arrayOfLong, 
            index -> ThreadLocalRandom.current().nextInt( 1000000 ) );
        Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( 
            i -> System.out.print( i + " " ) );
        System.out.println();
         
        Arrays.parallelSort( arrayOfLong );     
        Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( 
            i -> System.out.print( i + " " ) );
        System.out.println();
    }
}
           

上面的代碼片段使用了parallelSetAll()方法來對一個有20000個元素的數組進行随機指派。然後,調用parallelSort方法。這個程式首先列印出前10個元素的值,之後對整個數組排序。這個程式在控制台上的輸出如下(請注意數組元素是随機生産的):

Unsorted: 591217 891976 443951 424479 766825 351964 242997 642839 119108 552378

Sorted: 39 220 263 268 325 607 655 678 723 793

CompletableFuture

在Java8之前,我們會使用JDK提供的Future接口來進行一些異步的操作,其實CompletableFuture也是實作了Future接口, 并且基于ForkJoinPool來執行任務,是以本質上來講,CompletableFuture隻是對原有API的封裝, 而使用CompletableFuture與原來的Future的不同之處在于可以将兩個Future組合起來,或者如果兩個Future是有依賴關系的,可以等第一個執行完畢後再實行第二個等特性。

先來看看基本的使用方式:

public Future<Double> getPriceAsync(final String product) {
    final CompletableFuture<Double> futurePrice = new CompletableFuture<>();
    new Thread(() -> {
        double price = calculatePrice(product);
        futurePrice.complete(price);  //完成後使用complete方法,設定future的傳回值
    }).start();
    return futurePrice;
}           

得到Future之後就可以使用get方法來擷取結果,CompletableFuture提供了一些工廠方法來簡化這些API,并且使用函數式程式設計的方式來使用這些API,例如:

Fufure price = CompletableFuture.supplyAsync(() -> calculatePrice(product));

代碼是不是一下子簡潔了許多呢。之前說了,CompletableFuture可以組合多個Future,不管是Future之間有依賴的,還是沒有依賴的。

如果第二個請求依賴于第一個請求的結果,那麼可以使用thenCompose方法來組合兩個Future

public List<String> findPriceAsync(String product) {
    List<CompletableFutute<String>> priceFutures = tasks.stream()
    .map(task -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> task.getPrice(product),executor))
    .map(future -> future.thenApply(Work::parse))
    .map(future -> future.thenCompose(work -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> Count.applyCount(work), executor)))
    .collect(Collectors.toList());

    return priceFutures.stream().map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.toList());
}           

上面這段代碼使用了thenCompose來組合兩個CompletableFuture。supplyAsync方法第二個參數接受一個自定義的Executor。 首先使用CompletableFuture執行一個任務,調用getPrice方法,得到一個Future,之後使用thenApply方法,将Future的結果應用parse方法, 之後再使用執行完parse之後的結果作為參數再執行一個applyCount方法,然後收內建一個CompletableFuture的List, 最後再使用一個流,調用CompletableFuture的join方法,這是為了等待所有的異步任務執行完畢,獲得最後的結果。

注意,這裡必須使用兩個流,如果在一個流裡調用join方法,那麼由于Stream的延遲特性,所有的操作還是會串行的執行,并不是異步的。

再來看一個兩個Future之間沒有依賴關系的例子:

Future<String> futurePriceInUsd = CompletableFuture.supplyAsync(() -> shop.getPrice(“price1”))
                                    .thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> shop.getPrice(“price2”)), (s1, s2) -> s1 + s2);           

這裡有兩個異步的任務,使用thenCombine方法來組合兩個Future,thenCombine方法的第二個參數就是用來合并兩個Future方法傳回值的操作函數。

有時候,我們并不需要等待所有的異步任務結束,隻需要其中的一個完成就可以了,CompletableFuture也提供了這樣的方法:

//假設getStream方法傳回一個Stream<CompletableFuture<String>>
CompletableFuture[] futures = getStream(“listen”).map(f -> f.thenAccept(System.out::println)).toArray(CompletableFuture[]::new);
//等待其中的一個執行完畢
CompletableFuture.anyOf(futures).join();
使用anyOf方法來響應CompletableFuture的completion事件。
           

Java虛拟機(JVM)的新特性

PermGen空間被移除了,取而代之的是Metaspace(JEP 122)。JVM選項-XX:PermSize與-XX:MaxPermSize分别被-XX:MetaSpaceSize與-XX:MaxMetaspaceSize所代替。

總結

更多展望:Java 8通過釋出一些可以增加程式員生産力的特性來推進這個偉大的平台的進步。現在把生産環境遷移到Java 8還為時尚早,但是在接下來的幾個月裡,它會被大衆慢慢的接受。毫無疑問,現在是時候讓你的代碼與Java 8相容,并且在Java 8足夠安全穩定的時候遷移到Java 8。

參考文章

https://blog.csdn.net/shuaicihai/article/details/72615495 https://blog.csdn.net/qq_34908167/article/details/79286697 https://www.jianshu.com/p/4df02599aeb2 https://www.cnblogs.com/yangzhilong/p/10973006.html https://www.cnblogs.com/JackpotHan/p/9701147.html

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作者是跨考軟體工程的 985 碩士,自學 Java 兩年,拿到了 BAT 等近十家大廠 offer,從技術小白成長為阿裡工程師。

作者專注于 JAVA 後端技術棧,熱衷于分享程式員幹貨、學習經驗、求職心得和程式人生,目前黃小斜的CSDN部落格有百萬+通路量,知乎粉絲2W+,全網已有10W+讀者。

黃小斜是一個斜杠青年,堅持學習和寫作,相信終身學習的力量,希望和更多的程式員交朋友,一起進步和成長!

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