本文是对Benjamin的JAVA8 教程的翻译,原文地址如下:
本文会逐步介绍JAVA8的新特性,通过简短的代码实例,你会了解如何使用接口方法(interface methods),lambda表达式(lambda expressions),方法引用(method references),可重复的注解(repeatable annotations)。文章结尾部分会介绍JAVA8中API更新信息,比如:streams, functional interfaces, map extensions ,the new Date API.
Default Methods for Interfaces###
在JAVA8中可以通过default关键字在接口中添加一个非抽象方法(即:扩展方法),例子如下:
interface Formula {
double calculate(int a);
default double sqrt(int a) {
return Math.sqrt(a);
}
}
接口Formula中除了抽象方法calculate外还定义了一个default方法sqrt。实现类只需要实现抽象方法calculate,default方法可以在接口外直接调用。
Formula formula = new Formula() {
@Override
public double calculate(int a) {
return sqrt(a * 100);
}
};
formula.calculate(100); // 100.0
formula.sqrt(16); // 4.0
上面的Demo中通过匿名对象的形式实现了formula接口,一共花费了6行代码实现了平方运算:sqrt(a * 100),代码比较冗长。在下一节中,我们会采用一个更好的方法来实现这种只有一个抽象方法的接口。
Lambda expressions###
在JAVA8之前通常采用如下方法对一个字符串列表进行排序:
List<String> 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);
}
});
静态方法Collections.sort接收一个list和一个comparator类来执行排序操作。你通常需要创建一个匿名的comparators对象,并把这个对象传递给Collections.sort方法。
通过java8中的lambda表达式,可以采用一个更简短的方式解决上面的问题。
Collections.sort(names, (String a, String b) -> {
return b.compareTo(a);
});
上面的代码更简短可读性更好,我们可以继续精简上面的代码:
Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));
对于方法体只有一行的代码,我们可以省略{}和return关键字。我们还能继续精简上述代码:
Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));
JAVA编译器能够根据上下文推测出参数的类型,因此我们也可以省略参数类型信息
下面我们会更深入了解如何使用lambda表达式。
Functional Interfaces(函数式接口)###
Lambda表达式是如何融合到java类型系统中的?
每个Lambda表达式都与特定的类型相关联,这些类型信息则由接口指定。同时函数式接口必须包含一个抽象方法声明,从而可以将Lambda表达式和函数式接口的抽象方法匹配起来。
可以使用任意只包含一个抽象方法的接口做为Lambda表达式,为保证接口满足Lambda表达式的需求,应该在接口上添加@FunctionalInterface注解,编译器在运行的时候会监控带有@FunctionalInterface注解的接口,如果在这个接口中包含多个抽象方法,会抛出编译异常。例如:
@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> {
T convert(F from);
}
Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted); // 123
请注意,注释掉@FunctionalInterface上述代码也是有效的。
Method and Constructor References###
通过静态方法可以进一步简化上面例子中的代码:
Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted); // 123
JAVA8允许通过::
关键字传递方法或者构造函数的引用,上面的例子展示了如何引用静态方法,同样可以引用对象方法:
class Something {
String startsWith(String s) {
return String.valueOf(s.charAt(0));
}
}
Something something = new Something();
Converter<String, String> converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted); // "J"
再看下如何在构造方法上使用::
关键字,我们首先定义一个有多个构造函数的bean。
class Person {
String firstName;
String lastName;
Person() {}
Person(String firstName, String lastName) {
this.firstName = firstName;
this.lastName = lastName;
}
}
然后我们定义一个可以创建person的person factory接口
interface PersonFactory<P extends Person> {
P create(String firstName, String lastName);
}
通过构造函数引用实现工厂接口:
PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;
Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");
上面的例子中通过Person::new
创建一个Person类构造函数的引用,Java编译器会根据PersonFactory.create
方法的签名自动选择合适的构造函数。
Lambda Scopes###
Lambda表达式访问变量的范围与匿名内部类相同,可以访问本地final变量以及静态实例变量。
Accessing local variables
我们可以访问lambda表达式的外部的局部final变量
final int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
(from) -> String.valueOf(from + num);
stringConverter.convert(2); // 3
但与匿名对象不同,变量num不必声明为final。下面的代码也是有效的
int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
(from) -> String.valueOf(from + num);
stringConverter.convert(2); // 3
但是如果要进行编译的话,num必须是隐式的final类型,下面的这段代码无法编译
int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
(from) -> String.valueOf(from + num);
num = 3;
在lambda表达式中修改num的值也是被禁止的。
Accessing fields and static variables (访问成员变量和静态变量)###
与本地变量不同,在lambda表达式中可以访问(读写)成员变量和静态变量,与匿名内部类的特性类似。
class Lambda4 {
static int outerStaticNum;
int outerNum;
void testScopes() {
Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {
outerNum = 23;
return String.valueOf(from);
};
Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {
outerStaticNum = 72;
return String.valueOf(from);
};
}
}
Accessing Default Interface Methods(访问默认接口方法)###
在第一个Formula例子中,接口Formula定义了一个默认接口方法:sqrt
,这个方法能够被每个Formula接口的实例访问(包括匿名实例),但是lambda表达式中不能够访问默认接口方法。下面的例子无法编译通过:
Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);
Built-in Functional Interfaces (内置函数式接口)###
JDK 1.8 API中包含许多内置的函数式接口,其中一些在老版本的JDK中就比较知名,比如:Comparator,Runnable。JDK中在这些接口上添加了@FunctionalInterface注解,使得这些接口能够支持lambda表达式。Java 8 API也新增了一些新的函数式接口,这些新增的接口部分已经在google的guava包中被人所了解。
Predicates(断言)
Predicates是包含一个参数返回值为boolean型的函数,为了满足复杂的逻辑条件(or and negate)Predicates接口包含各种默认方法。
Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;
predicate.test("foo"); // true
predicate.negate().test("foo"); // false
Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;
Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;
Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();
Functions
Functions接口接收一个参数并生成一个结果,可以使用Functions接口的默认方法(compose, andThen)将多个functions串联起来。
注:compose, andThen的区别,compose方法自身先执行,再把执行结果传递给调用者执行。andThen先执行前一步的调用者,获取前一步执行结果后再执行。详情请参考Java 8: Composing functions using compose and andThen一文
Function<Integer, Integer> times2 = e -> e * 2;
Function<Integer, Integer> squared = e -> e * e;
times2.compose(squared).apply(4);
// Returns 32
times2.andThen(squared).apply(4);
// Returns 64
Suppliers
Suppliers接口不接收任何参数,能生成给定泛型类型的结果
Supplier<Person> personSupplier = Person::new;
personSupplier.get(); // new Person
Consumers
Consumers接口表示在单个输入参数上要执行的操作。
Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println("Hello, " + p.firstName);
greeter.accept(new Person("Luke", "Skywalker"));
Comparators
Comparators接口在老版本的java中已经存在,JAVA8中在该接口上添加一些新的默认方法
Comparator<Person> comparator = (p1, p2) -> p1.firstName.compareTo(p2.firstName);
Person p1 = new Person("John", "Doe");
Person p2 = new Person("Alice", "Wonderland");
comparator.compare(p1, p2); // > 0
comparator.reversed().compare(p1, p2); // < 0
Optionals
Optionals不是一个函数式接口,而是一个用来防止出现NullPointerException异常的很好工具。Optionals类在下一节中是一个很重要的概念,我们先快速预览下Optionals如何工作。
Optional是一个存储的值可能为null或者非null的简单容器,在JAVA8中当一个方法的返回值可能为null的时候,可以用返回Optional代替这个null。
Optional<String> optional = Optional.of("bam");
optional.isPresent(); // true
optional.get(); // "bam"
optional.orElse("fallback"); // "bam"
optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0))); // "b"
Streams
java.util.Stream
表示可以执行一个或多个操作的序列元素,stream的操作可以分为两种类型:中间操作或最终操作。中间操作的返回值还是一个stream,最终操作的返回值是一个确定的类型。可以通过链式调用可以将多个中间操作串联起来。stream由java.util.Collection
生成,比如like lists sets (map不能生成stream)都能生成一个stream,stream上的操作既可以串行执行也可以是并行执行。
我们先看下stream的串行执行,下面的例子中我们首先构建一个string类型的list:
List<String> stringCollection = new ArrayList<>();
stringCollection.add("ddd2");
stringCollection.add("aaa2");
stringCollection.add("bbb1");
stringCollection.add("aaa1");
stringCollection.add("bbb3");
stringCollection.add("ccc");
stringCollection.add("bbb2");
stringCollection.add("ddd1");
在JAVA8中Collections包中增加了一些新的特性,可以通过Collection.stream()或者Collection.parallelStream()方法轻松起创建一个stream。下面的章节会介绍最常用的stream操作。
Filter
Filter通过断言来对stream中所有的元素进行判断,由于filter是一个中间操作,因此我们可以在filter后面再调用forEach操作,ForEach操作接收一个consumer接口作为参数,这个consumer会在所有通过filter的元素上执行。ForEach是一个最终操作,返回值类型是void,因此我们不能在ForEach后面再调用其他操作。
stringCollection
.stream()
.filter((s) -> s.startsWith("a"))
.forEach(System.out::println);
// "aaa2", "aaa1"
Sorted
Sorted是一个中间操作,sorted操作接收Comparator接口作为参数,返回一个有序的stream。如果传递一个空函数给sorted,则不进行排序操作。
stringCollection
.stream()
.sorted()
.filter((s) -> s.startsWith("a"))
.forEach(System.out::println);
// "aaa1", "aaa2"
Map
map是一个中间操作,通过给定的转换方法map能将stream中的每个元素映射为另外一种对象,下面的例子中将每个string转换为upper-cased string。map也支持不同类型的映射,具体映射的目标类型取决于映射方法的返回值类型。
stringCollection
.stream()
.map(String::toUpperCase)
.sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
.forEach(System.out::println);
// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"
Match
matching是一个最终操作,返回值类型为boolean型,可以用来确定某种断言是否与stream匹配。
boolean anyStartsWithA =
stringCollection
.stream()
.anyMatch((s) -> s.startsWith("a"));
System.out.println(anyStartsWithA); // true
boolean allStartsWithA =
stringCollection
.stream()
.allMatch((s) -> s.startsWith("a"));
System.out.println(allStartsWithA); // false
boolean noneStartsWithZ =
stringCollection
.stream()
.noneMatch((s) -> s.startsWith("z"));
System.out.println(noneStartsWithZ); // true
Count
Count是一个最终操作,返回stream中元素的个数,返回值类型为long。
long startsWithB =
stringCollection
.stream()
.filter((s) -> s.startsWith("b"))
.count();
System.out.println(startsWithB); // 3
Reduce
Reduce是一个最终操作,通过给定的方法在stream上执行reduce操作,返回值为使用Optional接口包装的reduce值。
Optional<String> reduced =
stringCollection
.stream()
.sorted()
.reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2);
reduced.ifPresent(System.out::println);
// "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"
Parallel Streams
Parallel Streams能在多个线程上并发地执行,下面的例子中通过简单的使用parallel streams就能大幅度地提高系统性能。
首先我们创建一个很大的元素唯一的list
int max = 1000000;
List<String> values = new ArrayList<>(max);
for (int i = 0; i < max; i++) {
UUID uuid = UUID.randomUUID();
values.add(uuid.toString());
}
我们开始测试在这个stream上执行排序所需的时间
Sequential Sort
long t0 = System.nanoTime();
long count = values.stream().sorted().count();
System.out.println(count);
long t1 = System.nanoTime();
long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);
System.out.println(String.format("sequential sort took: %d ms", millis));
// sequential sort took: 899 ms
Parallel Sort
long t0 = System.nanoTime();
long count = values.parallelStream().sorted().count();
System.out.println(count);
long t1 = System.nanoTime();
long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);
System.out.println(String.format("parallel sort took: %d ms", millis));
// parallel sort took: 472 ms
上面的两段代码几乎相同,但是parallel sort的速度几乎比sequential Sort速度快50%。
Map
前面的章节中已经提到map不支持stream,但是maps现在新增了一些有用的方法:
Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
map.putIfAbsent(i, "val" + i); //如果key未分配值或者值为Null,则设置key的值并返回null,否则返回当前值
}
map.forEach((id, val) -> System.out.println(val));
map中新增的putIfAbsent方法可以减少null判断,forEach方法通过consumer接口在map中每个元素上执行操作。
下面的这个例子展示了在map中如何使用functions接口
map.computeIfPresent(3, (num, val) -> val + num);
map.get(3); // val33
map.computeIfPresent(9, (num, val) -> null);
map.containsKey(9); // false
map.computeIfAbsent(23, num -> "val" + num);
map.containsKey(23); // true
map.computeIfAbsent(3, num -> "bam");
map.get(3); // val33
下面的例子展示了map如何删除value不为空的key的操作。
map.remove(3, "val3");
map.get(3); // val33
map.remove(3, "val33");
map.get(3); // null
Another helpful method:
map.getOrDefault(42, "not found"); // not found
Merging entries of a map is quite easy:
map.merge(9, "val9", (value, newValue) -> value.concat(newValue));
map.get(9); // val9
map.merge(9, "concat", (value, newValue) -> value.concat(newValue));
map.get(9); // val9concat
merge方法在key不存在时,可以向map中添加key/value,当key存在时,可以对这个key对应的value执行merge操作。
Date API###
JAVA8的java.time
包中包含了一个全新的日期和时间API。尽管新的日期API与Joda-Time
不完全相同,但是它的功能完全能和Joda-Time
库相媲美,下面的例子包含了新的日期API中绝大部分重要内容。
Clock
Clock抽象类提供了能够访问当前时区的日期和时间的方法,Clock的值与时区相关可以被用来替换System.currentTimeMillis()
来获取当前时区的毫秒值。Instant
类也能表示这种在时间线上的瞬时点,Instant
可以用来生成老版本中的java.util.Date
对象。
Clock clock = Clock.systemDefaultZone();
long millis = clock.millis();
Instant instant = clock.instant();
Date legacyDate = Date.from(instant); // legacy java.util.Date
Timezones
Timezones由ZoneId
表示,可以通过静态工厂方法获取,Timezones定义了instants(瞬间)与当地的日期和时间之间进行转换时十分有用的偏移量
System.out.println(ZoneId.getAvailableZoneIds());
// prints all available timezone ids
ZoneId zone1 = ZoneId.of("Europe/Berlin");
ZoneId zone2 = ZoneId.of("Brazil/East");
System.out.println(zone1.getRules());
System.out.println(zone2.getRules());
// ZoneRules[currentStandardOffset=+01:00]
// ZoneRules[currentStandardOffset=-03:00]
LocalTime
LocalTime表示与时区无关的时间,例如10pm或者17:30:15,下面的例子根据上面定义的timezones创建了两个LocalTime,然后比较并计算这两个值
LocalTime now1 = LocalTime.now(zone1);
LocalTime now2 = LocalTime.now(zone2);
System.out.println(now1.isBefore(now2)); // false
long hoursBetween = ChronoUnit.HOURS.between(now1, now2);
long minutesBetween = ChronoUnit.MINUTES.between(now1, now2);
System.out.println(hoursBetween); // -3
System.out.println(minutesBetween); // -239
LocalTime带有各种工厂方法来简化创建新的实例,还可以解析时间字符串创建实例。
LocalTime late = LocalTime.of(23, 59, 59);
System.out.println(late); // 23:59:59
DateTimeFormatter germanFormatter =
DateTimeFormatter
.ofLocalizedTime(FormatStyle.SHORT)
.withLocale(Locale.GERMAN);
LocalTime leetTime = LocalTime.parse("13:37", germanFormatter);
System.out.println(leetTime); // 13:37
LocalDate
LocalDate表示不同的日期,例如 2014年-03-11。它是不可变的,工作原理完全模拟LocalTime。下面的例子展示了通过加减法获取一个新的日期。需要注意的是每个操作都会返回一个新的实例。
LocalDate today = LocalDate.now();
LocalDate tomorrow = today.plus(1, ChronoUnit.DAYS);
LocalDate yesterday = tomorrow.minusDays(2);
LocalDate independenceDay = LocalDate.of(2014, Month.JULY, 4);
DayOfWeek dayOfWeek = independenceDay.getDayOfWeek();
System.out.println(dayOfWeek); // FRIDAY
将一个String转换为LocalDate十分简单:
DateTimeFormatter germanFormatter =
DateTimeFormatter
.ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)
.withLocale(Locale.GERMAN);
LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter);
System.out.println(xmas); // 2014-12-24
LocalDateTime
LocalDateTime表示一个日期时间,它将上面章节介绍的date和time整合成一个实例。LocalDateTime
是不可变的,使用起来类似 LocalTime和LocalDate,我们可以利用某些方法从日期时间检索某些字段。
LocalDateTime sylvester = LocalDateTime.of(2014, Month.DECEMBER, 31, 23, 59, 59);
DayOfWeek dayOfWeek = sylvester.getDayOfWeek();
System.out.println(dayOfWeek); // WEDNESDAY
Month month = sylvester.getMonth();
System.out.println(month); // DECEMBER
long minuteOfDay = sylvester.getLong(ChronoField.MINUTE_OF_DAY);
System.out.println(minuteOfDay); // 1439
With the additional information of a timezone it can be converted to an instant. Instants can easily be converted to legacy dates of type java.util.Date.
Instant instant = sylvester
.atZone(ZoneId.systemDefault())
.toInstant();
Date legacyDate = Date.from(instant);
System.out.println(legacyDate); // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014
格式化date-times与格式化dates或者times类似,我们可以自定义pattern来格式化日期而不仅仅是使用预定义的格式。
DateTimeFormatter formatter =
DateTimeFormatter
.ofPattern("MMM dd, yyyy - HH:mm");
LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("Nov 03, 2014 - 07:13", formatter);
String string = formatter.format(parsed);
System.out.println(string); // Nov 03, 2014 - 07:13
与java.text.NumberFormat
相比DateTimeFormatter
是不可变的且线程安全的,
更多时间格式化相关的知识可以阅读此文
Annotations###
Annotations在JAVA8中是可以重复的,我们通过例子展示这个特性:
我们定义一个包装annotation的annotation,这个annotation包含一个真实的annotation数组。
@interface Hints {
Hint[] value();
}
@Repeatable(Hints.class)
@interface Hint {
String value();
}
通过声明注解@Repeatable,JAVA8允许我们使用多个相同类型的annotations
方式1: 使用容器注解 annotation (老的方式)
@Hints({@Hint("hint1"), @Hint("hint2")})
class Person {}
方式2: 使用可重复annotations (新的方式)
@Hint("hint1")
@Hint("hint2")
class Person {}
在方式2中,java编译器隐私地在创建了一个@Hints注解,这在通过反射获取annotation信息时十分有用。
Hint hint = Person.class.getAnnotation(Hint.class);
System.out.println(hint); // null
Hints hints1 = Person.class.getAnnotation(Hints.class);
System.out.println(hints1.value().length); // 2
Hint[] hints2 = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class);
System.out.println(hints2.length); // 2
尽管我们没有在Person这个类上声明@Hints注解,但是仍然能过通过getAnnotation(Hints.class)
方法获取到,通过getAnnotationsByType
便利方法能够直接访问@Hint类型的注解。
此外JAVA8中的annotations新增了两个目标:
@Target({ElementType.TYPE_PARAMETER, ElementType.TYPE_USE})
@interface MyAnnotation {}
总结###
如果你想了解更多JAVA8中新的类和特性,请阅读文章,它可以帮助你了解更多JAVA8中新的类和和特性,比如:Arrays.parallelSort
, StampedLock
,CompletableFuture
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翻译by:weiye
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