Java | 学习系列 Java1.8 新特性详解( 包含学习代码 )

前言: Java 8 已经发布很久了,很多报道表明Java 8 是一次重大的版本升级。在Java Code Geeks上已经有很多介绍Java 8新特性的文章,例如Playing with Java 8 – Lambdas and ConcurrencyJava 8 Date Time API Tutorial : LocalDateTimeAbstract Class Versus Interface in the JDK 8 Era。本文还参考了一些其他资料,例如:15 Must Read Java 8 TutorialsThe Dark Side of Java 8。本文综合了上述资料,整理成一份关于Java 8新特性的参考教材,希望你有所收获。

  1. 简介
    ======

毫无疑问,Java 8是Java自Java 5(发布于2004年)之后的最重要的版本。这个版本包含语言、编译器、库、工具和JVM等方面的十多个新特性。在本文中我们将学习这些新特性,并用实际的例子说明在什么场景下适合使用。

这个教程包含Java开发者经常面对的几类问题:

  • 语言
  • 编译器
  • 工具
  • 运行时(JVM)
  1. Java语言的新特性
    ==============

Java 8是Java的一个重大版本,有人认为,虽然这些新特性领Java开发人员十分期待,但同时也需要花不少精力去学习。在这一小节中,我们将介绍Java 8的大部分新特性。

2.1 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:函数式开发者非常熟悉这些概念。很多JVM平台上的语言(Groovy、Scala等)从诞生之日就支持Lambda表达式,但是Java开发者没有选择,只能使用匿名内部类代替Lambda表达式。

Lambda的设计耗费了很多时间和很大的社区力量,最终找到一种折中的实现方案,可以实现简洁而紧凑的语言结构。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 ) );

在上面这个代码中的参数e的类型是由编译器推理得出的,你也可以显式指定该参数的类型,例如:

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

如果Lambda表达式需要更复杂的语句块,则可以使用花括号将该语句块括起来,类似于Java中的函数体,例如:



1.  `Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> {`
    
2.   `System.out.print( e );`
    
3.   `System.out.print( e );`
    
4.  `} );`
    


Lambda表达式可以引用类成员和局部变量(会将这些变量隐式得转换成final的),例如下列两个代码块的效果完全相同:



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




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


Lambda表达式有返回值,返回值的类型也由编译器推理得出。如果Lambda表达式中的语句块只有一行,则可以不用使用return语句,下列两个代码片段效果相同:

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



1.  Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {
    
2.      int result = e1.compareTo( e2 );
    
3.      return result;
    
4.  } );
    


Lambda的设计者们为了让现有的功能与Lambda表达式良好兼容,考虑了很多方法,于是产生了函数接口这个概念。函数接口指的是只有一个函数的接口,这样的接口可以隐式转换为Lambda表达式。java.lang.Runnablejava.util.concurrent.Callable是函数式接口的最佳例子。在实践中,函数式接口非常脆弱:只要某个开发者在该接口中添加一个函数,则该接口就不再是函数式接口进而导致编译失败。为了克服这种代码层面的脆弱性,并显式说明某个接口是函数式接口,Java 8 提供了一个特殊的注解@FunctionalInterface(Java 库中的所有相关接口都已经带有这个注解了),举个简单的函数式接口的定义:



1.  `@FunctionalInterface`
    
2.  `public interface Functional {`
    
3.   `void method();`
    
4.  `}`
    


不过有一点需要注意,默认方法和静态方法不会破坏函数式接口的定义,因此如下的代码是合法的。



1.  `@FunctionalInterface`
    
2.  `public interface FunctionalDefaultMethods {`
    
3.   `void method();`
    

5.   `default void defaultMethod() {` 
    
6.   `}` 
    
7.  `}`
    


Lambda表达式作为Java 8的最大卖点,它有潜力吸引更多的开发者加入到JVM平台,并在纯Java编程中使用函数式编程的概念。如果你需要了解更多Lambda表达式的细节,可以参考官方文档

2.2 接口的默认方法和静态方法

Java 8使用两个新概念扩展了接口的含义:默认方法和静态方法。默认方法使得接口有点类似traits,不过要实现的目标不一样。默认方法使得开发者可以在 不破坏二进制兼容性的前提下,往现存接口中添加新的方法,即不强制那些实现了该接口的类也同时实现这个新加的方法。

默认方法和抽象方法之间的区别在于抽象方法需要实现,而默认方法不需要。接口提供的默认方法会被接口的实现类继承或者覆写,例子代码如下:



1.  `private interface Defaulable {`
    
2.   `// Interfaces now allow default methods, the implementer may or` 
    
3.   `// may not implement (override) them.`
    
4.   `default String notRequired() {` 
    
5.   `return "Default implementation";` 
    
6.   `}` 
    
7.  `}`
    

9.  `private static class DefaultableImpl implements Defaulable {`
    
10.  `}`
    

12.  `private static class OverridableImpl implements Defaulable {`
    
13.   `@Override`
    
14.   `public String notRequired() {`
    
15.   `return "Overridden implementation";`
    
16.   `}`
    
17.  `}`
    


Defaulable接口使用关键字default定义了一个默认方法notRequired()DefaultableImpl类实现了这个接口,同时默认继承了这个接口中的默认方法;OverridableImpl类也实现了这个接口,但覆写了该接口的默认方法,并提供了一个不同的实现。

Java 8带来的另一个有趣的特性是在接口中可以定义静态方法,例子代码如下:



1.  private interface DefaulableFactory {
    
2.      // Interfaces now allow static methods
    
3.      static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) {
    
4.          return supplier.get();
    
5.      }
    
6.  }
    


下面的代码片段整合了默认方法和静态方法的使用场景:



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

5.   `defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new );`
    
6.   `System.out.println( defaulable.notRequired() );`
    
7.  `}`
    


这段代码的输出结果如下:



1.  `Default implementation`
    
2.  `Overridden implementation`
    


由于JVM上的默认方法的实现在字节码层面提供了支持,因此效率非常高。默认方法允许在不打破现有继承体系的基础上改进接口。该特性在官方库中的应用是:给java.util.Collection接口添加新方法,如stream()parallelStream()forEach()removeIf()等等。

尽管默认方法有这么多好处,但在实际开发中应该谨慎使用:在复杂的继承体系中,默认方法可能引起歧义和编译错误。如果你想了解更多细节,可以参考官方文档

2.3 方法引用

方法引用使得开发者可以直接引用现存的方法、Java类的构造方法或者实例对象。方法引用和Lambda表达式配合使用,使得java类的构造方法看起来紧凑而简洁,没有很多复杂的模板代码。

西门的例子中,Car类是不同方法引用的例子,可以帮助读者区分四种类型的方法引用。



1.  public static class Car {
    
2.      public static Car create( final Supplier< Car > supplier ) {
    
3.          return supplier.get();
    
4.      }              
    

6.      public static void collide( final Car car ) {
    
7.          System.out.println( "Collided " + car.toString() );
    
8.      }
    

10.      public void follow( final Car another ) {
    
11.          System.out.println( "Following the " + another.toString() );
    
12.      }
    

14.      public void repair() {   
    
15.          System.out.println( "Repaired " + this.toString() );
    
16.      }
    
17.  }
    


第一种方法引用的类型是构造器引用,语法是Class::new,或者更一般的形式:Class<T>::new。注意:这个构造器没有参数。



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


第二种方法引用的类型是静态方法引用,语法是Class::static_method。注意:这个方法接受一个Car类型的参数。

`cars.forEach( Car::collide );`

第三种方法引用的类型是某个类的成员方法的引用,语法是Class::method,注意,这个方法没有定义入参:

`cars.forEach( Car::repair );`

第四种方法引用的类型是某个实例对象的成员方法的引用,语法是instance::method。注意:这个方法接受一个Car类型的参数:



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


运行上述例子,可以在控制台看到如下输出(Car实例可能不同):



1.  Collided com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
    
2.  Repaired com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
    
3.  Following the com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
    


如果想了解和学习更详细的内容,可以参考官方文档

2.4 重复注解

自从Java 5中引入注解以来,这个特性开始变得非常流行,并在各个框架和项目中被广泛使用。不过,注解有一个很大的限制是:在同一个地方不能多次使用同一个注解。Java 8打破了这个限制,引入了重复注解的概念,允许在同一个地方多次使用同一个注解。

在Java 8中使用@Repeatable注解定义重复注解,实际上,这并不是语言层面的改进,而是编译器做的一个trick,底层的技术仍然相同。可以利用下面的代码说明:



1.  `package com.javacodegeeks.java8.repeatable.annotations;`
    

3.  `import java.lang.annotation.ElementType;`
    
4.  `import java.lang.annotation.Repeatable;`
    
5.  `import java.lang.annotation.Retention;`
    
6.  `import java.lang.annotation.RetentionPolicy;`
    
7.  `import java.lang.annotation.Target;`
    

9.  `public class RepeatingAnnotations {`
    
10.   `@Target( ElementType.TYPE )`
    
11.   `@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )`
    
12.   `public @interface Filters {`
    
13.   `Filter[] value();`
    
14.   `}`
    

16.   `@Target( ElementType.TYPE )`
    
17.   `@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )`
    
18.   `@Repeatable( Filters.class )`
    
19.   `public @interface Filter {`
    
20.   `String value();`
    
21.   `};`
    

23.   `@Filter( "filter1" )`
    
24.   `@Filter( "filter2" )`
    
25.   `public interface Filterable {` 
    
26.   `}`
    

28.   `public static void main(String[] args) {`
    
29.   `for( Filter filter: Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) ) {`
    
30.   `System.out.println( filter.value() );`
    
31.   `}`
    
32.   `}`
    
33.  `}`
    


正如我们所见,这里的Filter类使用@Repeatable(Filters.class)注解修饰,而Filters是存放Filter注解的容器,编译器尽量对开发者屏蔽这些细节。这样,Filterable接口可以用两个Filter注解注释(这里并没有提到任何关于Filters的信息)。

另外,反射API提供了一个新的方法:getAnnotationsByType(),可以返回某个类型的重复注解,例如Filterable.class.getAnnoation(Filters.class)将返回两个Filter实例,输出到控制台的内容如下所示:



1.  filter1
    
2.  filter2
    


如果你希望了解更多内容,可以参考官方文档

2.5 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。例子代码如下:



1.  `package com.javacodegeeks.java8.type.inference;`
    

3.  `public class Value< T > {`
    
4.   `public static< T > T defaultValue() {` 
    
5.   `return null;` 
    
6.   `}`
    

8.   `public T getOrDefault( T value, T defaultValue ) {`
    
9.   `return ( value != null ) ? value : defaultValue;`
    
10.   `}`
    
11.  `}`
    


下列代码是Value<String>类型的应用:



1.  package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
    

3.  public class TypeInference {
    
4.      public static void main(String[] args) {
    
5.          final Value< String > value = new Value<>();
    
6.          value.getOrDefault( "22", Value.defaultValue() );
    
7.      }
    
8.  }
    


参数Value.defaultValue()的类型由编译器推导得出,不需要显式指明。在Java 7中这段代码会有编译错误,除非使用Value.<String>defaultValue()

2.6 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。下面是一些例子:



1.  `package com.javacodegeeks.java8.annotations;`
    

3.  `import java.lang.annotation.ElementType;`
    
4.  `import java.lang.annotation.Retention;`
    
5.  `import java.lang.annotation.RetentionPolicy;`
    
6.  `import java.lang.annotation.Target;`
    
7.  `import java.util.ArrayList;`
    
8.  `import java.util.Collection;`
    

10.  `public class Annotations {`
    
11.   `@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )`
    
12.   `@Target( { ElementType.TYPE_USE, ElementType.TYPE_PARAMETER } )`
    
13.   `public @interface NonEmpty {` 
    
14.   `}`
    

16.   `public static class Holder< @NonEmpty T > extends @NonEmpty Object {`
    
17.   `public void method() throws @NonEmpty Exception {` 
    
18.   `}`
    
19.   `}`
    

21.   `@SuppressWarnings( "unused" )`
    
22.   `public static void main(String[] args) {`
    
23.   `final Holder< String > holder = new @NonEmpty Holder< String >();` 
    
24.   `@NonEmpty Collection< @NonEmpty String > strings = new ArrayList<>();` 
    
25.   `}`
    
26.  `}`
    


ElementType.TYPE_USERElementType.TYPE_PARAMETER是Java 8新增的两个注解,用于描述注解的使用场景。Java 语言也做了对应的改变,以识别这些新增的注解。

  1. Java编译器的新特性
    ===============

3.1 参数名称

为了在运行时获得Java程序中方法的参数名称,老一辈的Java程序员必须使用不同方法,例如Paranamer liberary。Java 8终于将这个特性规范化,在语言层面(使用反射API和Parameter.getName()方法)和字节码层面(使用新的javac编译器以及-parameters参数)提供支持。



1.  `package com.javacodegeeks.java8.parameter.names;`
    

3.  `import java.lang.reflect.Method;`
    
4.  `import java.lang.reflect.Parameter;`
    

6.  `public class ParameterNames {`
    
7.   `public static void main(String[] args) throws Exception {`
    
8.   `Method method = ParameterNames.class.getMethod( "main", String[].class );`
    
9.   `for( final Parameter parameter: method.getParameters() ) {`
    
10.   `System.out.println( "Parameter: " + parameter.getName() );`
    
11.   `}`
    
12.   `}`
    
13.  `}`
    


在Java 8中这个特性是默认关闭的,因此如果不带-parameters参数编译上述代码并运行,则会输出如下结果:

Parameter: arg0

如果带-parameters参数,则会输出如下结果(正确的结果):

Parameter: args

如果你使用Maven进行项目管理,则可以在maven-compiler-plugin编译器的配置项中配置-parameters参数:



1.  <plugin>
    
2.      <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    
3.      <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
    
4.      <version>3.1</version>
    
5.      <configuration>
    
6.          <compilerArgument>-parameters</compilerArgument>
    
7.          <source>1.8</source>
    
8.          <target>1.8</target>
    
9.      </configuration>
    
10.  </plugin>
    


  1. Java官方库的新特性
    ===============

Java 8增加了很多新的工具类(date/time类),并扩展了现存的工具类,以支持现代的并发编程、函数式编程等。

4.1 Optional

Java应用中最常见的bug就是空值异常。在Java 8之前,Google Guava引入了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。Java 8也将Optional加入了官方库。

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,可以参考Java 8官方文档了解更多细节。

接下来看一点使用Optional的例子:可能为空的值或者某个类型的值:



1.  Optional< String > fullName = Optional.ofNullable( null );
    
2.  System.out.println( "Full Name is set? " + fullName.isPresent() );        
    
3.  System.out.println( "Full Name: " + fullName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
    
4.  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。

上述代码的输出结果如下:



1.  `Full Name is set? false`
    
2.  `Full Name: [none]`
    
3.  `Hey Stranger!`
    


再看下另一个简单的例子:



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


这个例子的输出是:



1.  `First Name is set? true`
    
2.  `First Name: Tom`
    
3.  `Hey Tom!`
    


如果想了解更多的细节,请参考官方文档

4.2 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。

Steam API极大得简化了集合操作(后面我们会看到不止是集合),首先看下这个叫Task的类:



1.  `public class Streams {`
    
2.   `private enum Status {`
    
3.   `OPEN, CLOSED`
    
4.   `};`
    

6.   `private static final class Task {`
    
7.   `private final Status status;`
    
8.   `private final Integer points;`
    

10.   `Task( final Status status, final Integer points ) {`
    
11.   `this.status = status;`
    
12.   `this.points = points;`
    
13.   `}`
    

15.   `public Integer getPoints() {`
    
16.   `return points;`
    
17.   `}`
    

19.   `public Status getStatus() {`
    
20.   `return status;`
    
21.   `}`
    

23.   `@Override`
    
24.   `public String toString() {`
    
25.   `return String.format( "[%s, %d]", status, points );`
    
26.   `}`
    
27.   `}`
    
28.  `}`
    


Task类有一个分数(或伪复杂度)的概念,另外还有两种状态:OPEN或者CLOSED。现在假设有一个task集合:



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


首先看一个问题:在这个task集合中一共有多少个OPEN状态的点?在Java 8之前,要解决这个问题,则需要使用foreach循环遍历task集合;但是在Java 8中可以利用steams解决:包括一系列元素的列表,并且支持顺序和并行处理。



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

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


运行这个方法的控制台输出是:

Total points: 18

这里有很多知识点值得说。首先,tasks集合被转换成steam表示;其次,在steam上的filter操作会过滤掉所有CLOSED的task;第三,mapToInt操作基于每个task实例的Task::getPoints方法将task流转换成Integer集合;最后,通过sum方法计算总和,得出最后的结果。

在学习下一个例子之前,还需要记住一些steams(点此更多细节)的知识点。Steam之上的操作可分为中间操作和晚期操作。

中间操作会返回一个新的steam——执行一个中间操作(例如filter)并不会执行实际的过滤操作,而是创建一个新的steam,并将原steam中符合条件的元素放入新创建的steam。

晚期操作(例如forEach或者sum),会遍历steam并得出结果或者附带结果;在执行晚期操作之后,steam处理线已经处理完毕,就不能使用了。在几乎所有情况下,晚期操作都是立刻对steam进行遍历。

steam的另一个价值是创造性地支持并行处理(parallel processing)。对于上述的tasks集合,我们可以用下面的代码计算所有任务的点数之和:



1.  `// Calculate total points of all tasks`
    
2.  `final double totalPoints = tasks`
    
3.   `.stream()`
    
4.   `.parallel()`
    
5.   `.map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints )` 
    
6.   `.reduce( 0, Integer::sum );`
    

8.  `System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );`
    


这里我们使用parallel方法并行处理所有的task,并使用reduce方法计算最终的结果。控制台输出如下:

Total points(all tasks): 26.0

对于一个集合,经常需要根据某些条件对其中的元素分组。利用steam提供的API可以很快完成这类任务,代码如下:



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


控制台的输出如下:

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

最后一个关于tasks集合的例子问题是:如何计算集合中每个任务的点数在集合中所占的比重,具体处理的代码如下:



1.  `// Calculate the weight of each tasks (as percent of total points)` 
    
2.  `final Collection< String > result = tasks`
    
3.   `.stream()                                        // Stream< String >`
    
4.   `.mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream`
    
5.   `.asLongStream()                                  // LongStream`
    
6.   `.mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream`
    
7.   `.boxed()                                         // Stream< Double >`
    
8.   `.mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream`
    
9.   `.mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String>` 
    
10.   `.collect( Collectors.toList() );                 // List< String >` 
    

12.  `System.out.println( result );`
    


控制台输出结果如下:

[19%, 50%, 30%]

最后,正如之前所说,Steam API不仅可以作用于Java集合,传统的IO操作(从文件或者网络一行一行得读取数据)可以受益于steam处理,这里有一个小例子:



1.  `final Path path = new File( filename ).toPath();`
    
2.  `try( Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 ) ) {`
    
3.   `lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );`
    
4.  `}`
    


Stream的方法onClose 返回一个等价的有额外句柄的Stream,当Stream的close()方法被调用的时候这个句柄会被执行。Stream API、Lambda表达式还有接口默认方法和静态方法支持的方法引用,是Java 8对软件开发的现代范式的响应。

4.3 Date/Time API(JSR 310)

Java 8引入了新的Date-Time API(JSR 310)来改进时间、日期的处理。时间和日期的管理一直是最令Java开发者痛苦的问题。java.util.Date和后来的java.util.Calendar一直没有解决这个问题(甚至令开发者更加迷茫)。

因为上面这些原因,诞生了第三方库Joda-Time,可以替代Java的时间管理API。Java 8中新的时间和日期管理API深受Joda-Time影响,并吸收了很多Joda-Time的精华。新的java.time包包含了所有关于日期、时间、时区、Instant(跟日期类似但是精确到纳秒)、duration(持续时间)和时钟操作的类。新设计的API认真考虑了这些类的不变性(从java.util.Calendar吸取的教训),如果某个实例需要修改,则返回一个新的对象。

我们接下来看看java.time包中的关键类和各自的使用例子。首先,Clock类使用时区来返回当前的纳秒时间和日期。Clock可以替代System.currentTimeMillis()TimeZone.getDefault()



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


这个例子的输出结果是:



1.  `2014-04-12T15:19:29.282Z`
    
2.  `1397315969360`
    


第二,关注下LocalDateLocalTime类。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。



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

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

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

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


上述例子的输出结果如下:



1.  `2014-04-12`
    
2.  `2014-04-12`
    
3.  `11:25:54.568`
    
4.  `15:25:54.568`
    


LocalDateTime类包含了LocalDate和LocalTime的信息,但是不包含ISO-8601日历系统中的时区信息。这里有一些关于LocalDate和LocalTime的例子



1.  // Get the local date/time
    
2.  final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();
    
3.  final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );
    

5.  System.out.println( datetime );
    
6.  System.out.println( datetimeFromClock );
    


上述这个例子的输出结果如下:



1.  `2014-04-12T11:37:52.309`
    
2.  `2014-04-12T15:37:52.309`
    


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。下面是一些使用不同时区的例子:



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

6.  System.out.println( zonedDatetime );
    
7.  System.out.println( zonedDatetimeFromClock );
    
8.  System.out.println( zonedDatetimeFromZone );
    


这个例子的输出结果是:



1.  `2014-04-12T11:47:01.017-04:00[America/New_York]`
    
2.  `2014-04-12T15:47:01.017Z`
    
3.  `2014-04-12T08:47:01.017-07:00[America/Los_Angeles]`
    


最后看下Duration类,它持有的时间精确到秒和纳秒。这使得我们可以很容易得计算两个日期之间的不同,例子代码如下:



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

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


这个例子用于计算2014年4月16日和2015年4月16日之间的天数和小时数,输出结果如下:



1.  Duration in days: 365
    
2.  Duration in hours: 8783
    


对于Java 8的新日期时间的总体印象还是比较积极的,一部分是因为Joda-Time的积极影响,另一部分是因为官方终于听取了开发人员的需求。如果希望了解更多细节,可以参考官方文档

4.4 Nashorn JavaScript引擎

Java 8提供了新的Nashorn JavaScript引擎,使得我们可以在JVM上开发和运行JS应用。Nashorn JavaScript引擎是javax.script.ScriptEngine的另一个实现版本,这类Script引擎遵循相同的规则,允许Java和JavaScript交互使用,例子代码如下:



1.  ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
    
2.  ScriptEngine engine = manager.getEngineByName( "JavaScript" );
    

4.  System.out.println( engine.getClass().getName() );
    
5.  System.out.println( "Result:" + engine.eval( "function f() { return 1; }; f() + 1;" ) );
    


这个代码的输出结果如下:



1.  `jdk.nashorn.api.scripting.NashornScriptEngine`
    
2.  `Result: 2`
    


4.5 Base64

对Base64编码的支持已经被加入到Java 8官方库中,这样不需要使用第三方库就可以进行Base64编码,例子代码如下:



1.  `package com.javacodegeeks.java8.base64;`
    

3.  `import java.nio.charset.StandardCharsets;`
    
4.  `import java.util.Base64;`
    

6.  `public class Base64s {`
    
7.   `public static void main(String[] args) {`
    
8.   `final String text = "Base64 finally in Java 8!";`
    

10.   `final String encoded = Base64`
    
11.   `.getEncoder()`
    
12.   `.encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) );`
    
13.   `System.out.println( encoded );`
    

15.   `final String decoded = new String(` 
    
16.   `Base64.getDecoder().decode( encoded ),`
    
17.   `StandardCharsets.UTF_8 );`
    
18.   `System.out.println( decoded );`
    
19.   `}`
    
20.  `}`
    


这个例子的输出结果如下:



1.  `QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==`
    
2.  `Base64 finally in Java 8!`
    


新的Base64API也支持URL和MINE的编码解码。
(Base64.getUrlEncoder() / Base64.getUrlDecoder(), Base64.getMimeEncoder() / Base64.getMimeDecoder())。

4.6 并行数组

Java8版本新增了很多新的方法,用于支持并行数组处理。最重要的方法是parallelSort(),可以显著加快多核机器上的数组排序。下面的例子论证了parallexXxx系列的方法:



1.  package com.javacodegeeks.java8.parallel.arrays;
    

3.  import java.util.Arrays;
    
4.  import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
    

6.  public class ParallelArrays {
    
7.      public static void main( String[] args ) {
    
8.          long[] arrayOfLong = new long [ 20000 ];        
    

10.          Arrays.parallelSetAll( arrayOfLong, 
    
11.              index -> ThreadLocalRandom.current().nextInt( 1000000 ) );
    
12.          Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( 
    
13.              i -> System.out.print( i + " " ) );
    
14.          System.out.println();
    

16.          Arrays.parallelSort( arrayOfLong );        
    
17.          Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( 
    
18.              i -> System.out.print( i + " " ) );
    
19.          System.out.println();
    
20.      }
    
21.  }
    


上述这些代码使用parallelSetAll()方法生成20000个随机数,然后使用parallelSort()方法进行排序。这个程序会输出乱序数组和排序数组的前10个元素。上述例子的代码输出的结果是:



1.  `Unsorted: 591217 891976 443951 424479 766825 351964 242997 642839 119108 552378` 
    
2.  `Sorted: 39 220 263 268 325 607 655 678 723 793`
    


4.7 并发性

基于新增的lambda表达式和steam特性,为Java 8中为java.util.concurrent.ConcurrentHashMap类添加了新的方法来支持聚焦操作;另外,也为java.util.concurrentForkJoinPool类添加了新的方法来支持通用线程池操作(更多内容可以参考我们的并发编程课程)。

Java 8还添加了新的java.util.concurrent.locks.StampedLock类,用于支持基于容量的锁——该锁有三个模型用于支持读写操作(可以把这个锁当做是java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock的替代者)。

java.util.concurrent.atomic包中也新增了不少工具类,列举如下:

  • DoubleAccumulator
  • DoubleAdder
  • LongAccumulator
  • LongAdder
  1. 新的Java工具
    ============

Java 8提供了一些新的命令行工具,这部分会讲解一些对开发者最有用的工具。

5.1 Nashorn引擎:jjs

jjs是一个基于标准Nashorn引擎的命令行工具,可以接受js源码并执行。例如,我们写一个func.js文件,内容如下:



1.  `function f() {` 
    
2.   `return 1;` 
    
3.  `};` 
    

5.  `print( f() + 1 );`
    


可以在命令行中执行这个命令:jjs func.js,控制台输出结果是:

`2`

如果需要了解细节,可以参考官方文档

5.2 类依赖分析器:jdeps

jdeps是一个相当棒的命令行工具,它可以展示包层级和类层级的Java类依赖关系,它以.class文件、目录或者Jar文件为输入,然后会把依赖关系输出到控制台。

我们可以利用jedps分析下Spring Framework库,为了让结果少一点,仅仅分析一个JAR文件:org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar

`jdeps org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar`

这个命令会输出很多结果,我们仅看下其中的一部分:依赖关系按照包分组,如果在classpath上找不到依赖,则显示"not found".



1.  `org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar -> C:Program FilesJavajdk1.8.0jrelibrt.jar`
    
2.   `org.springframework.core (org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar)`
    
3.   `-> java.io` 
    
4.   `-> java.lang` 
    
5.   `-> java.lang.annotation` 
    
6.   `-> java.lang.ref` 
    
7.   `-> java.lang.reflect` 
    
8.   `-> java.util` 
    
9.   `-> java.util.concurrent` 
    
10.   `-> org.apache.commons.logging                         not found`
    
11.   `-> org.springframework.asm                            not found`
    
12.   `-> org.springframework.asm.commons                    not found`
    
13.   `org.springframework.core.annotation (org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar)`
    
14.   `-> java.lang` 
    
15.   `-> java.lang.annotation` 
    
16.   `-> java.lang.reflect` 
    
17.   `-> java.util`
    


  1. JVM的新特性
    ===========

使用MetaspaceJEP 122)代替持久代(PermGen space)。在JVM参数方面,使用-XX:MetaSpaceSize-XX:MaxMetaspaceSize代替原来的-XX:PermSize-XX:MaxPermSize

  1. 结论
    ======

通过为开发者提供很多能够提高生产力的特性,Java 8使得Java平台前进了一大步。现在还不太适合将Java 8应用在生产系统中,但是在之后的几个月中Java 8的应用率一定会逐步提高(PS:原文时间是2014年5月9日,现在在很多公司Java 8已经成为主流,我司由于体量太大,现在也在一点点上Java 8,虽然慢但是好歹在升级了)。作为开发者,现在应该学习一些Java 8的知识,为升级做好准备。

关于Spring:对于企业级开发,我们也应该关注Spring社区对Java 8的支持,可以参考这篇文章——Spring 4支持的Java 8新特性一览

  1. 参考资料
    ========
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