Java8新特性

Java8新特性

Java8主要的新特性涵蓋：函數式接口、Lambda 表達式、集合的流式操作、注解的更新、安全性的增強、IO\NIO 的改進、完善的全球化功能等。

1、函數式接口

    Java 8 引入的一個核心概念是函數式接口（Functional Interfaces）。通過在接口里面添加一個抽象方法，這些方法可以直接從接口中運行。如果一個接口定義個唯一一個抽象方法，那么這個接口就成為函數式接口。同時，引入了一個新的注解：@FunctionalInterface。可以把他它放在一個接口前，表示這個接口是一個函數式接口。這個注解是非必須的，只要接口只包含一個方法的接口，虛擬機會自動判斷，不過最好在接口上使用注解 @FunctionalInterface 進行聲明。在接口中添加了 @FunctionalInterface 的接口，只允許有一個抽象方法，否則編譯器也會報錯。

java.lang.Runnable 就是一個函數式接口。

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}

2、Lambda 表達式

        函數式接口的重要屬性是：我們能夠使用 Lambda 實例化它們，Lambda 表達式讓你能夠將函數作為方法參數，或者將代碼作為數據對待。Lambda 表達式的引入給開發者帶來了不少優點：在 Java 8 之前，匿名內部類，監聽器和事件處理器的使用都顯得很冗長，代碼可讀性很差，Lambda 表達式的應用則使代碼變得更加緊湊，可讀性增強；Lambda 表達式使並行操作大集合變得很方便，可以充分發揮多核 CPU 的優勢，更易於為多核處理器編寫代碼；

Lambda 表達式由三個部分組成：第一部分為一個括號內用逗號分隔的形式參數，參數是函數式接口里面方法的參數；第二部分為一個箭頭符號：->；第三部分為方法體，可以是表達式和代碼塊。語法如下：

1. 方法體為表達式，該表達式的值作為返回值返回。

(parameters) -> expression

2. 方法體為代碼塊，必須用 {} 來包裹起來，且需要一個 return 返回值，但若函數式接口里面方法返回值是 void，則無需返回值。

(parameters) -> { statements; }
例如，下面是使用匿名內部類和 Lambda 表達式的代碼比較。

下面是用匿名內部類的代碼：

button.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
System.out.print("Helllo Lambda in actionPerformed");
}
});
下面是使用 Lambda 表達式后：
button.addActionListener(
\\actionPerformed 有一個參數 e 傳入，所以用 (ActionEvent e)
(ActionEvent e)-> 
System.out.print("Helllo Lambda in actionPerformed")
);

上面是方法體包含了參數傳入 (ActionEvent e)，如果沒有參數則只需 ( )，例如 Thread 中的 run 方法就沒有參數傳入，當它使用 Lambda 表達式后：

Thread t = new Thread(
\\run 沒有參數傳入，所以用 (), 后面用 {} 包起方法體
() -> {
 System.out.println("Hello from a thread in run");
}
);
通過上面兩個代碼的比較可以發現使用 Lambda 表達式可以簡化代碼，並提高代碼的可讀性。
為了進一步簡化 Lambda 表達式，可以使用方法引用。例如，下面三種分別是使用內部類，使用 Lambda 表示式和使用方法引用方式的比較：
//1. 使用內部類
Function<Integer, String> f = new Function<Integer,String>(){
@Override
public String apply(Integer t) {
return null;
}
};
//2. 使用 Lambda 表達式
Function<Integer, String> f2 = (t)->String.valueOf(t); 
//3. 使用方法引用的方式
Function<Integer, String> f1 = String::valueOf;

要使用 Lambda 表達式，需要定義一個函數式接口，這樣往往會讓程序充斥着過量的僅為 Lambda 表達式服務的函數式接口。為了減少這樣過量的函數式接口，Java 8 在 java.util.function 中增加了不少新的函數式通用接口。例如：

Function<T, R>：將 T 作為輸入，返回 R 作為輸出，他還包含了和其他函數組合的默認方法。

Predicate<T> ：將 T 作為輸入，返回一個布爾值作為輸出，該接口包含多種默認方法來將 Predicate 組合成其他復雜的邏輯（與、或、非）。

Consumer<T> ：將 T 作為輸入，不返回任何內容，表示在單個參數上的操作。

例如，People 類中有一個方法 getMaleList 需要獲取男性的列表，這里需要定義一個函數式接口 PersonInterface：
interface PersonInterface {
 public boolean test(Person person);
}
public class People {
 private List<Person> persons= new ArrayList<Person>();
 public List<Person> getMaleList(PersonInterface filter) {
 List<Person> res = new ArrayList<Person>();
 persons.forEach(
 (Person person) -> 
 {
 if (filter.test(person)) {//調用 PersonInterface 的方法
 res.add(person);
 }
 }
 );
 return res;
 }
}
為了去除 PersonInterface 這個函數式接口，可以用通用函數式接口 Predicate 替代如下：
class People{
 private List<Person> persons= new ArrayList<Person>();
 public List<Person> getMaleList(Predicate<Person> predicate) {
 List<Person> res = new ArrayList<Person>();
 persons.forEach(
 person -> {
 if (predicate.test(person)) {//調用 Predicate 的抽象方法 test
 res.add(person);
 }
 });
 return res;
 }
}

 

 

3、接口的增強

        Java 8 對接口做了進一步的增強。在接口中可以添加使用 default 關鍵字修飾的非抽象方法。還可以在接口中定義靜態方法。如今，接口看上去與抽象類的功能越來越類似了。

默認方法

Java 8 還允許我們給接口添加一個非抽象的方法實現，只需要使用 default 關鍵字即可，這個特征又叫做擴展方法。在實現該接口時，該默認擴展方法在子類上可以直接使用，它的使用方式類似於抽象類中非抽象成員方法。但擴展方法不能夠重載 Object 中的方法。例如：toString、equals、 hashCode 不能在接口中被重載。

例如，下面接口中定義了一個默認方法 count()，該方法可以在子類中直接使用。

public interface DefaultFunInterface {
//定義默認方法 countdefault int count(){
return 1;
}
}
public class SubDefaultFunClass implements DefaultFunInterface {
public static void main(String[] args){
//實例化一個子類對象，改子類對象可以直接調用父接口中的默認方法 count
 SubDefaultFunClass sub = new SubDefaultFunClass();
sub.count();
}
}

靜態方法

在接口中，還允許定義靜態的方法。接口中的靜態方法可以直接用接口來調用。

例如，下面接口中定義了一個靜態方法 find，該方法可以直接用 StaticFunInterface .find() 來調用。

public interface StaticFunInterface {public static int find(){
return 1;
}
}
public class TestStaticFun {
public static void main(String[] args){
//接口中定義了靜態方法 find 直接被調用
StaticFunInterface.fine();
}
}

4、集合之流式操作

Stream 和 Collection 集合的區別：Collection 是一種靜態的內存數據結構，而 Stream 是有關計算的。前者是主要面向內存，存儲在內存中，后者主要是面向 CPU，通過 CPU 實現計算。

串行和並行的流

流有串行和並行兩種，串行流上的操作是在一個線程中依次完成，而並行流則是在多個線程上同時執行。並行與串行的流可以相互切換：通過 stream.sequential() 返回串行的流，通過 stream.parallel() 返回並行的流。相比較串行的流，並行的流可以很大程度上提高程序的執行效率。

下面是分別用串行和並行的方式對集合進行排序。

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();//獲取系統開始排序的時間點int count= (int) ((Stream) list.stream().sequential()).sorted().count();long end = System.nanoTime();//獲取系統結束排序的時間點
long ms = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end-start);//得到串行排序所用的時間
System.out.println(ms+”ms”);

並行排序：

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();//獲取系統開始排序的時間點int count = (int)((Stream) list.stream().parallel()).sorted().count();long end = System.nanoTime();//獲取系統結束排序的時間點
long ms = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end-start);//得到並行排序所用的時間
System.out.println(ms+”ms”);
串行輸出為 1200ms，並行輸出為 800ms。可見，並行排序的時間相比較串行排序時間要少不少。

中間操作

該操作會保持 stream 處於中間狀態，允許做進一步的操作。它返回的還是的 Stream，允許更多的鏈式操作。常見的中間操作有：

filter()：對元素進行過濾；

sorted()：對元素排序；

map()：元素的映射；

distinct()：去除重復元素；

subStream()：獲取子 Stream 等。

例如，下面是對一個字符串集合進行過濾，返回以“s”開頭的字符串集合，並將該集合依次打印出來：

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

這里的 filter(...) 就是一個中間操作，該中間操作可以鏈式地應用其他 Stream 操作。

終止操作

該操作必須是流的最后一個操作，一旦被調用，Stream 就到了一個終止狀態，而且不能再使用了。常見的終止操作有：

forEach()：對每個元素做處理；

toArray()：把元素導出到數組；

findFirst()：返回第一個匹配的元素；

anyMatch()：是否有匹配的元素等。

例如，下面是對一個字符串集合進行過濾，返回以“s”開頭的字符串集合，並將該集合依次打印出來：

list.stream() //獲取列表的 stream 操作對象
.filter((s) -> s.startsWith("s"))//對這個流做過濾操作
.forEach(System.out::println);

這里的 forEach(...) 就是一個終止操作，該操作之后不能再鏈式的添加其他操作了。

 

5、IO/NIO的改進

Java 8 對 IO/NIO 也做了一些改進。主要包括：改進了 java.nio.charset.Charset 的實現，使編碼和解碼的效率得以提升，也精簡了 jre/lib/charsets.jar 包；優化了 String(byte[],*) 構造方法和 String.getBytes() 方法的性能；還增加了一些新的 IO/NIO 方法，使用這些方法可以從文件或者輸入流中獲取流（java.util.stream.Stream），通過對流的操作，可以簡化文本行處理、目錄遍歷和文件查找。

新增的 API 如下：

BufferedReader.line(): 返回文本行的流 Stream<String>

File.lines(Path, Charset):返回文本行的流 Stream<String>

File.list(Path): 遍歷當前目錄下的文件和目錄

File.walk(Path, int, FileVisitOption): 遍歷某一個目錄下的所有文件和指定深度的子目錄

File.find(Path, int, BiPredicate, FileVisitOption... ): 查找相應的文件

下面就是用流式操作列出當前目錄下的所有文件和目錄：

Files.list(new File(".").toPath())
 .forEach(System.out::println);

 

6、全球化功能

 

Java 8 版本還完善了全球化功能：支持新的 Unicode 6.2.0 標准，新增了日歷和本地化的 API，改進了日期時間的管理等。

Java 的日期與時間 API 問題由來已久，Java 8 之前的版本中關於時間、日期及其他時間日期格式化類由於線程安全、重量級、序列化成本高等問題而飽受批評。Java 8 吸收了 Joda-Time 的精華，以一個新的開始為 Java 創建優秀的 API。新的 java.time 中包含了所有關於時鍾（Clock），本地日期（LocalDate）、本地時間（LocalTime）、本地日期時間（LocalDateTime）、時區（ZonedDateTime）和持續時間（Duration）的類。歷史悠久的 Date 類新增了 toInstant() 方法，用於把 Date 轉換成新的表示形式。這些新增的本地化時間日期 API 大大簡化了了日期時間和本地化的管理。

例如，下面是對 LocalDate，LocalTime 的簡單應用：

//LocalDate
LocalDate localDate = LocalDate.now(); //獲取本地日期
localDate = LocalDate.ofYearDay(2014, 200); // 獲得 2014 年的第 200 天 
System.out.println(localDate.toString());//輸出：2014-07-19
localDate = LocalDate.of(2014, Month.SEPTEMBER, 10); //2014 年 9 月 10 日 
System.out.println(localDate.toString());//輸出：2014-09-10
//LocalTime
LocalTime localTime = LocalTime.now(); //獲取當前時間
System.out.println(localTime.toString());//輸出當前時間
localTime = LocalTime.of(10, 20, 50);//獲得 10:20:50 的時間點
System.out.println(localTime.toString());//輸出: 10:20:50
//Clock 時鍾
Clock clock = Clock.systemDefaultZone();//獲取系統默認時區 (當前瞬時時間 )
long millis = clock.millis();//
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