目录 [−]
这是Benjamin Winterberg写的英文教程Modern Java - A Guide to Java 8,最早发表于2014年三月,当时由 ImportNew - 黄小非翻译成中文: Java 8简明教程。离原文初次发表已经快两年了,作者又陆陆续续提交多个commit,所以我根据原文以及黄小非的译文又做了修正。实际绝大部分的内容和小非翻译的一样,只有些许的变化。
Java并没有没落,人们开始认识到这一点
欢迎阅读我编写的Java 8介绍。本教程将带领你一步步认识这门语言的所有新特性。通过简单明了的代码示例,你将会学习到如何使用默认接口方法,Lambda表达式,方法引用和可重复注解。在这篇教程的最后,你还将对最新推出的API有一定的了解,例如:流控制,函数式接口,map扩展和新的时间日期API等等。
没有大段的废话,只是一些带注释的代码片段,望君喜欢。
本文最早发表在我的博客上。 你可以在Twitter上加我。
接口中的默认方法
Java 8 允许我们使用default关键字,为接口添加非抽象(non-abstract)的方法实现。这个特性又被称为扩展方法。下面是我们的第一个例子:
1 2 3 4 5 6 7
| interface Formula { double calculate(int a); default double sqrt(int a) { return Math.sqrt(a); } }
|
在接口Formula中,除了抽象方法caculate以外,还定义了一个默认方法sqrt。Formula的实现类只需要实现抽象方法caculate就可以了。默认方法sqrt可以直接使用。
1 2 3 4 5 6 7 8 9
| Formula formula = new Formula() { @Override public double calculate(int a) { return sqrt(a * 100); } }; formula.calculate(100); formula.sqrt(16);
|
formula对象以匿名对象的形式实现了Formula接口。代码很啰嗦:用了6行代码才实现了一个简单的计算功能:a*100 开平方根。我们在下一节会看到,Java 8 还有一种更加漂亮的方法,能够实现只包含单个函数的对象。
Lambda表达式
让我们从最简单的例子开始,来学习如何对一个string列表进行排序。我们首先使用Java 8之前的方法来实现:
1 2 3 4 5 6 7 8
| 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); } });
|
静态工具方法 Collections.sort 接受一个 list,和一个 Comparator 接口作为输入参数来对,Comparator的实现类可以对输入的list中的元素进行比较。通常你会创建一个匿名Comparator对象,并把它作为参数传递给sort方法。
除了一直以来创建匿名对象的方式外,Java 8 还提供了一种更简洁的语法,Lambda表达式。
1 2 3
| Collections.sort(names, (String a, String b) -> { return b.compareTo(a); });
|
如你所见,这段代码比之前的更加简短和易读。但是,它还可以更加简短:
1
| Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));
|
只要一行代码,包含了方法体。你甚至可以连大括号对{}和return关键字都省略不要。不过这还不是最短的写法:
1
| names.sort((a, b) -> b.compareTo(a));
|
List现在有了一个 sort方法。Java编译器能够自动识别参数的类型,所以你就可以省略掉类型不写。让我们再深入地研究一下lambda表达式的威力吧。
函数式接口
Lambda表达式如何匹配Java的类型系统?每一个lambda都能够通过一个特定的接口,与一个给定的类型进行匹配。一个所谓的函数式接口必须要有且仅有一个抽象方法声明。每个与之对应的lambda表达式必须要与这个抽象方法的声明相匹配。由于默认方法不是抽象的,因此你可以在你的函数式接口里任意添加默认方法。
只包含一个抽象方法的任意接口,我们都可以用来当作lambda表达式的类型。为了让你定义的接口满足要求,你应当在接口前加上@FunctionalInterface
注解。编译器会注意到这个标注,如果你的接口中定义了第二个抽象方法的话,编译器会抛出异常。
举例:
1 2 3 4 5 6 7 8
| @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);
|
注意,如果你不写@FunctionalInterface
注解,程序也是正确的。
方法和构造函数引用
上面的代码实例可以通过静态方法引用,使之更加简洁:
1 2 3
| Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf; Integer converted = converter.convert("123"); System.out.println(converted);
|
Java 8 允许你通过::关键字获取方法或者构造函数的的引用。上面的例子就演示了如何引用一个静态方法。而且,我们还可以对一个对象的方法进行引用:
1 2 3 4 5
| class Something { String startsWith(String s) { return String.valueOf(s.charAt(0)); } }
|
1 2 3 4
| Something something = new Something(); Converter<String, String> converter = something::startsWith; String converted = converter.convert("Java"); System.out.println(converted);
|
让我们看看如何使用::关键字引用构造函数。首先我们定义一个包含不同的构造方法示例bean:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
| class Person { String firstName; String lastName; Person() {} Person(String firstName, String lastName) { this.firstName = firstName; this.lastName = lastName; } }
|
接下来,我们定义一个person工厂接口,用来创建新的person对象:
1 2 3
| interface PersonFactory<P extends Person> { P create(String firstName, String lastName); }
|
然后我们通过构造函数引用来把所有东西拼到一起,而不是像以前一样,通过手动实现一个工厂来这么做。
1 2
| PersonFactory<Person> personFactory = Person::new; Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");
|
我们通过Person::new来创建一个Person
类构造函数的引用。Java编译器会自动地选择合适的构造函数来匹配PersonFactory.create
函数的签名,并选择正确的构造函数形式。
Lambda的域 (scope)
访问lambdab表达式外部的变量类似匿名对象。你能够访问局部外部域(local outer scope)的final变量,以及成员变量和静态变量。
访问局部变量
我们可以访问lambda表达式外部的final局部变量:
1 2 3 4 5
| final int num = 1; Converter<Integer, String> stringConverter = (from) -> String.valueOf(from + num); stringConverter.convert(2);
|
但是与匿名对象不同的是,变量num并不需要一定是final。下面的代码依然是合法的:
1 2 3 4 5
| int num = 1; Converter<Integer, String> stringConverter = (from) -> String.valueOf(from + num); stringConverter.convert(2);
|
然而, 变量num 必须隐式地编译成为final类型。下面的代码无法编译:
1 2 3 4
| int num = 1; Converter<Integer, String> stringConverter = (from) -> String.valueOf(from + num); num = 3;
|
在Lambda表达式中也禁止对局部变量 num
的写。
访问成员变量和静态变量
与局部变量不同,我们在lambda表达式的内部能获取到对成员变量或静态变量的读写权。这种访问行为在匿名对象里是非常典型的。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
| 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); }; } }
|
访问默认接口方法
还记得第一节里面formula的那个例子么? 接口Formula定义了一个默认的方法sqrt,该方法能够被formula所有的实例以及匿名对象所访问。这个对lambda表达式来讲则无效。
默认方法无法在lambda表达式内部被访问。因此下面的代码是无法通过编译的:
1
| Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);
|
内置函数式接口
JDK 1.8 API中包含了很多内置的函数式接口。有些是在以前版本的Java中大家耳熟能详的,例如Comparator
接口,或者Runnable
接口。Java8 对这些现成的接口进行了扩展,加上了@FunctionalInterface 注解来标识。
Java 8 API 还提供了很多新的函数式接口,使你的生活更美好。有些新的接口已经在Google Guava 库中很有名了。如果你对这些库很熟的话,你甚至闭上眼睛都能够想到,这些接口在类库的实现过程中起了多么大的作用。
Predicate
Predicate是一个布尔类型的函数,该函数只有一个输入参数。Predicate接口包含了多种默认方法,用于处理复杂的逻辑动词(and, or,negate)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0; predicate.test("foo"); predicate.negate().test("foo"); Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull; Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull; Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty; Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();
|
Function
Function接口接收一个参数,并返回单一的结果。默认方法可以将多个函数串在一起(compse, andThen)
1 2 3 4
| Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf; Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf); backToString.apply("123");
|
Supplier
Supplier接口产生一个给定类型的结果。与Function不同的是,Supplier没有输入参数。
1 2
| Supplier<Person> personSupplier = Person::new; personSupplier.get();
|
Consumer
Consumer代表了在单一的输入参数上需要进行的操作。
1 2
| Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println("Hello, " + p.firstName); greeter.accept(new Person("Luke", "Skywalker"));
|
Comparator
Comparator接口在早期的Java版本中非常著名。Java 8 为这个接口添加了不同的默认方法。
1 2 3 4 5 6 7
| 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); comparator.reversed().compare(p1, p2);
|
Optional
Optional不是一个函数式接口,而是一个精巧的工具接口,用来防止NullPointerEception产生。这个概念在下一节会显得很重要,所以我们在这里快速地浏览一下Optional是如何使用的。
Optional是一个简单的值容器,这个值可以是null,也可以是non-null。考虑到一个方法可能会返回一个non-null的值,也可能返回一个空值。为了不直接返回null,我们在Java 8中就返回一个Optional.
1 2 3 4 5 6 7
| Optional<String> optional = Optional.of("bam"); optional.isPresent(); optional.get(); optional.orElse("fallback"); optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));
|
Stream
java.util.Stream
表示了某种元素的序列,在这些元素上可以进行各种操作。Stream操作可以是中间操作(intermediate ),也可以是完结操作(terminal)。完结操作会返回一个某种类型的值,而中间操作会返回流对象本身,并且你可以通过多次调用同一个流操作方法来将操作结果串起来。Stream是在一个源(source)上创建出来的,例如java.util.Collection
中的list
或者set
(map不能作为Stream的源)。Stream操作既可以并行也可以串行。
你也应该看看 Stream.js, Java 8 Streams API的 Javascript移植.
我们先了解一下串行流。首先,我们创建string类型的list的源:
1 2 3 4 5 6 7 8 9
| 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");
|
Java 8中的Collections类的功能已经有所增强,你可以之直接通过调用Collections.stream()
或者Collection.parallelStream()
方法来创建一个流对象。下面的章节会解释这个最常用的操作。
Filter
Filter接受一个predicate接口类型的变量,并将所有流对象中的元素进行过滤。该操作是一个中间操作,因此它允许我们在返回结果的基础上再进行其他的流操作(forEach
)。ForEach接受一个consumer,用来执行对每一个元素的操作。ForEach是一个中止操作。它返回void
,所以我们不能再调用其他的流操作。
1 2 3 4 5 6
| stringCollection .stream() .filter((s) -> s.startsWith("a")) .forEach(System.out::println);
|
Sorted
Sorted是一个中间操作,能够返回一个排过序的流对象的视图。流对象中的元素会默认按照自然顺序进行排序,除非你自己指定一个Comparator接口来改变排序规则。
1 2 3 4 5 6 7
| stringCollection .stream() .sorted() .filter((s) -> s.startsWith("a")) .forEach(System.out::println);
|
一定要记住,sorted
只是创建一个流对象排序的视图,而不会改变原来集合中元素的顺序。原来string集合中的元素顺序是没有改变的。
1 2
| System.out.println(stringCollection);
|
Map
map是一个对于流对象的中间操作,通过给定的方法,它能够把流对象中的每一个元素映射到另外一个对象上。下面的例子就演示了如何把每个string都转换成大写的string. 不但如此,你还可以把每一种对象映射成为其他类型。对于带泛型结果的流对象,具体的类型还要由传递给map的泛型方法来决定。
1 2 3 4 5 6 7
| stringCollection .stream() .map(String::toUpperCase) .sorted((a, b) -> b.compareTo(a)) .forEach(System.out::println);
|
Match
匹配操作有多种不同的类型,都是用来判断某个predicate 是否与流对象相互吻合的。所有的匹配操作都是终结操作,只返回一个boolean类型的结果。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
| boolean anyStartsWithA = stringCollection .stream() .anyMatch((s) -> s.startsWith("a")); System.out.println(anyStartsWithA); boolean allStartsWithA = stringCollection .stream() .allMatch((s) -> s.startsWith("a")); System.out.println(allStartsWithA); boolean noneStartsWithZ = stringCollection .stream() .noneMatch((s) -> s.startsWith("z")); System.out.println(noneStartsWithZ);
|
Count
Count是一个终结操作,它的作用是返回一个数值,用来标识当前流对象中包含的元素数量。
1 2 3 4 5 6 7
| long startsWithB = stringCollection .stream() .filter((s) -> s.startsWith("b")) .count(); System.out.println(startsWithB);
|
Reduce
该操作是一个终结操作,它能够通过某一个方法,对元素进行 reduction 操作。该操作的结果会放在一个Optional变量里返回。
1 2 3 4 5 6 7 8
| Optional<String> reduced = stringCollection .stream() .sorted() .reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2); reduced.ifPresent(System.out::println);
|
并行流
像上面所说的,流操作可以是串行的,也可以是并行的。串行操作通过单线程执行,而并行操作则通过多线程执行。
下面的例子就演示了如何使用并行流进行操作来提高运行效率,代码非常简单。
首先我们创建一个大的list,里面的元素都是唯一的:
1 2 3 4 5 6
| int max = 1000000; List<String> values = new ArrayList<>(max); for (int i = 0; i < max; i++) { UUID uuid = UUID.randomUUID(); values.add(uuid.toString()); }
|
现在,我们测量一下对这个集合进行排序所使用的时间。
串行排序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
| 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));
|
并行排序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
| 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));
|
如你所见,所有的代码段几乎都相同,唯一的不同就是把stream()
改成了parallelStream()
, 结果并行排序快了50%。
Map
正如前面已经提到的那样,map是不支持流操作的, map类没有stream()方法。但是你可以在key, value, entry上产生特定流, 比如下列方法 map.keySet().stream()
, map.values().stream()
和 map.entrySet().stream()
。
而更新后的map现在则支持多种实用的新方法,来完成常规的任务。
1 2 3 4 5 6 7
| Map<Integer, String> map = new HashMap<>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { map.putIfAbsent(i, "val" + i); } map.forEach((id, val) -> System.out.println(val));
|
上面的代码风格是完全自解释的:putIfAbsent
避免我们将null
写入;forEach
接受一个consumer,从而将操作实施到每一个map中的值上。
下面的这个例子展示了如何使用函数在map执行计算操作:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
| map.computeIfPresent(3, (num, val) -> val + num); map.get(3); map.computeIfPresent(9, (num, val) -> null); map.containsKey(9); map.computeIfAbsent(23, num -> "val" + num); map.containsKey(23); map.computeIfAbsent(3, num -> "bam"); map.get(3);
|
接下来,我们将学习,当给定一个key值时,如何把一个实例从对应的key中移除:
1 2 3 4 5
| map.remove(3, "val3"); map.get(3); map.remove(3, "val33"); map.get(3);
|
另一个有用的方法:
1
| map.getOrDefault(42, "not found");
|
将map中的实例合并也是非常容易的:
1 2 3 4 5
| map.merge(9, "val9", (value, newValue) -> value.concat(newValue)); map.get(9); map.merge(9, "concat", (value, newValue) -> value.concat(newValue)); map.get(9);
|
合并操作先看map中是否没有特定的key/value存在,如果是,则把key/value存入map,否则merging函数就会被调用,对现有的数值进行修改。
时间日期API
Java 8 包含了全新的时间日期API,这些功能都放在了java.time
包下。新的时间日期API是参考Joda-Time库开发的,但是也不尽相同。下面的例子就涵盖了大多数新的API的重要部分。
Clock
Clock提供了对当前时间和日期的访问功能。Clock是对当前时区敏感的,并可用于替代System.currentTimeMillis()
方法来获取当前的毫秒时间。当前时间线上的时刻可以用Instance
类来表示。Instance也能够用于创建原先的java.util.Date
对象。
1 2 3 4 5
| Clock clock = Clock.systemDefaultZone(); long millis = clock.millis(); Instant instant = clock.instant(); Date legacyDate = Date.from(instant);
|
Timezone
时区类可以用一个ZoneId
来表示。时区类的对象可以通过静态工厂方法方便地获取。时区类还定义了一个偏移量,用来在当前时刻或某时间与目标时区时间之间进行转换。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| System.out.println(ZoneId.getAvailableZoneIds()); ZoneId zone1 = ZoneId.of("Europe/Berlin"); ZoneId zone2 = ZoneId.of("Brazil/East"); System.out.println(zone1.getRules()); System.out.println(zone2.getRules());
|
LocalTime
本地时间类表示一个没有指定时区的时间,例如,10 p.m.或者17:30:15,下面的例子会用上面的例子定义的时区创建两个本地时间对象。然后我们会比较两个时间,并计算它们之间的小时和分钟的不同。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| LocalTime now1 = LocalTime.now(zone1); LocalTime now2 = LocalTime.now(zone2); System.out.println(now1.isBefore(now2)); long hoursBetween = ChronoUnit.HOURS.between(now1, now2); long minutesBetween = ChronoUnit.MINUTES.between(now1, now2); System.out.println(hoursBetween); System.out.println(minutesBetween);
|
LocalTime是由多个工厂方法组成,其目的是为了简化对时间对象实例的创建和操作,包括对时间字符串进行解析的操作。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| LocalTime late = LocalTime.of(23, 59, 59); System.out.println(late); DateTimeFormatter germanFormatter = DateTimeFormatter .ofLocalizedTime(FormatStyle.SHORT) .withLocale(Locale.GERMAN); LocalTime leetTime = LocalTime.parse("13:37", germanFormatter); System.out.println(leetTime);
|
LocalDate
本地时间表示了一个独一无二的时间,例如:2014-03-11。这个时间是不可变的,与LocalTime是同源的。下面的例子演示了如何通过加减日,月,年等指标来计算新的日期。记住,每一次操作都会返回一个新的时间对象。
1 2 3 4 5 6 7
| 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);
|
解析字符串并形成LocalDate对象,这个操作和解析LocalTime一样简单。
1 2 3 4 5 6 7
| DateTimeFormatter germanFormatter = DateTimeFormatter .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM) .withLocale(Locale.GERMAN); LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter); System.out.println(xmas);
|
LocalDateTime
LocalDateTime表示的是日期-时间。它将刚才介绍的日期对象和时间对象结合起来,形成了一个对象实例。LocalDateTime
是不可变的,与LocalTime和LocalDate的工作原理相同。我们可以通过调用方法来获取日期时间对象中特定的数据域。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
| LocalDateTime sylvester = LocalDateTime.of(2014, Month.DECEMBER, 31, 23, 59, 59); DayOfWeek dayOfWeek = sylvester.getDayOfWeek(); System.out.println(dayOfWeek); Month month = sylvester.getMonth(); System.out.println(month); long minuteOfDay = sylvester.getLong(ChronoField.MINUTE_OF_DAY); System.out.println(minuteOfDay);
|
如果再加上的时区信息,LocalDateTime能够被转换成Instance实例。Instance能够被转换成以前的java.util.Date对象。
1 2 3 4 5 6
| Instant instant = sylvester .atZone(ZoneId.systemDefault()) .toInstant(); Date legacyDate = Date.from(instant); System.out.println(legacyDate);
|
格式化日期-时间对象就和格式化日期对象或者时间对象一样。除了使用预定义的格式以外,我们还可以创建自定义的格式化对象,然后匹配我们自定义的格式。
1 2 3 4 5 6 7
| 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);
|
不同于java.text.NumberFormat
,新的DateTimeFormatter
类是不可变的,也是线程安全的。
更多的细节,请看这里
Annotation
Java 8中的注解是可重复的。让我们直接深入看看例子,弄明白它是什么意思。
首先,我们定义一个包装注解,它包括了一个实际注解的数组
1 2 3 4 5 6 7 8
| @interface Hints { Hint[] value(); } @Repeatable(Hints.class) @interface Hint { String value(); }
|
只要在前面加上注解名:@Repeatable
,Java 8 允许我们对同一类型使用多重注解,
变体1:使用注解容器(老方法)
1 2
| @Hints({@Hint("hint1"), @Hint("hint2")}) class Person {}
|
变体2:使用可重复注解(新方法)
1 2 3
| @Hint("hint1") @Hint("hint2") class Person {}
|
使用变体2,Java编译器能够在内部自动对@Hint进行设置。这对于通过反射来读取注解信息来说,是非常重要的。
1 2 3 4 5 6 7 8
| Hint hint = Person.class.getAnnotation(Hint.class); System.out.println(hint); Hints hints1 = Person.class.getAnnotation(Hints.class); System.out.println(hints1.value().length); Hint[] hints2 = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class); System.out.println(hints2.length);
|
尽管我们绝对不会在Person
类上声明@Hints
注解,但是它的信息仍然可以通过getAnnotation(Hints.class)
来读取。并且,getAnnotationsByType
方法会更方便,因为它赋予了所有@Hints
注解标注的方法直接的访问权限。
此外, Java 8中的注解可以扩展到两个新的类型上:
1 2
| @Target({ElementType.TYPE_PARAMETER, ElementType.TYPE_USE}) @interface MyAnnotation {}
|
更多资源
我的Java 8编程指南就到此告一段落。如果你想了解JDK 8 API 所有的新增加的类和特性,可以查看我的JDK8 API Explorer, 它可以帮助你了解JDK 8的新增加的类和隐藏的精华。例如:Arrays.parallelSort
, StampedLock
和CompletableFuture
等等 ———— 我这里只是举几个例子而已。
我也在博客上写了一些文章,你可能会感兴趣:
你可以在Twitter上关注我。 感谢阅读。