Java 8 新特性

Java 8 (又称为 jdk 1.8) 是 Java 语言开发的一个主要版本。 Oracle 公司于 2014 年 3 月 18 日发布 Java 8 ,它支持函数式编程,新的 JavaScript 引擎,新的日期 API,新的Stream API 等。

新特性

Java8 新增了非常多的特性,我们主要讨论以下几个:

  • Lambda 表达式 − Lambda 允许把函数作为一个方法的参数(函数作为参数传递到方法中)。
  • 方法引用 − 方法引用提供了非常有用的语法,可以直接引用已有Java类或对象(实例)的方法或构造器。与lambda联合使用,方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁,减少冗余代码。
  • 默认方法 − 默认方法就是一个在接口里面有了一个实现的方法。
  • 新工具 − 新的编译工具,如:Nashorn引擎 jjs、 类依赖分析器jdeps。
  • Stream API −新添加的Stream API(java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。
  • Date Time API − 加强对日期与时间的处理。
  • Optional 类 − Optional 类已经成为 Java 8 类库的一部分,用来解决空指针异常。
  • Nashorn, JavaScript 引擎 − Java 8提供了一个新的Nashorn javascript引擎,它允许我们在JVM上运行特定的javascript应用。

更多的新特性可以参阅官网:What’s New in JDK 8

编程风格

Java 8 希望有自己的编程风格,并与 Java 7 区别开,以下实例展示了 Java 7 和 Java 8 的编程格式:

import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
 
public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
   
      List<String> names1 = new ArrayList<String>();
      names1.add("Google ");
      names1.add("Runoob ");
      names1.add("Taobao ");
      names1.add("Baidu ");
      names1.add("Sina ");
        
      List<String> names2 = new ArrayList<String>();
      names2.add("Google ");
      names2.add("Runoob ");
      names2.add("Taobao ");
      names2.add("Baidu ");
      names2.add("Sina ");
        
      Java8Tester tester = new Java8Tester();
      System.out.println("使用 Java 7 语法: ");
        
      tester.sortUsingJava7(names1);
      System.out.println(names1);
      System.out.println("使用 Java 8 语法: ");
        
      tester.sortUsingJava8(names2);
      System.out.println(names2);
   }
   
   // 使用 java 7 排序
   private void sortUsingJava7(List<String> names){   
      Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
         @Override
         public int compare(String s1, String s2) {
            return s1.compareTo(s2);
         }
      });
   }
   
   // 使用 java 8 排序
   private void sortUsingJava8(List<String> names){
      Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));
   }
}

执行以上脚本,输出结果为:

$ javac Java8Tester.java
$ java Java8Tester
使用 Java 7 语法: 
[Baidu , Google , Runoob , Sina , Taobao ]
使用 Java 8 语法: 
[Baidu , Google , Runoob , Sina , Taobao ]

Lambda 表达式

Lambda 表达式,也可称为闭包,它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。

Lambda 允许把函数作为一个方法的参数(函数作为参数传递进方法中)。

使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。

语法

Lambda 表达式的语法格式如下:

(parameters) -> expression
// 或
(parameters) -> { statements; }

以下是 Lambda 表达式的重要特征:

  • 可选类型声明:不需要声明参数类型,编译器可以统一识别参数值。
  • 可选的参数圆括号:一个参数无需定义圆括号,但多个参数需要定义圆括号。
  • 可选的大括号:如果主体包含了一个语句,就不需要使用大括号。
  • 可选的返回关键字:如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值,大括号需要指定明表达式返回了一个数值。

例子

// 1. 不需要参数,返回值为 5  
() -> 5  
  
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值  
x -> 2 * x  
  
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的差值  
(x, y) -> x – y  
  
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的和  
(int x, int y) -> x + y  
  
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)  
(String s) -> System.out.print(s)
public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      Java8Tester tester = new Java8Tester();
        
      // 类型声明
      MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
        
      // 不用类型声明
      MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;
        
      // 大括号中的返回语句
      MathOperation multiplication = (int a, int b) -> { return a * b; };
        
      // 没有大括号及返回语句
      MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;
        
      System.out.println("10 + 5 = " + tester.operate(10, 5, addition));
      System.out.println("10 - 5 = " + tester.operate(10, 5, subtraction));
      System.out.println("10 x 5 = " + tester.operate(10, 5, multiplication));
      System.out.println("10 / 5 = " + tester.operate(10, 5, division));
        
      // 不用括号
      GreetingService greetService1 = message ->
      System.out.println("Hello " + message);
        
      // 用括号
      GreetingService greetService2 = (message) ->
      System.out.println("Hello " + message);
        
      greetService1.sayMessage("Runoob");
      greetService2.sayMessage("Google");
   }
    
   interface MathOperation {
      int operation(int a, int b);
   }
    
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
    
   private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation){
      return mathOperation.operation(a, b);
   }
}

执行以上脚本,输出结果为:

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
10 + 5 = 15
10 - 5 = 5
10 x 5 = 50
10 / 5 = 2
Hello Runoob
Hello Google

使用 Lambda 表达式需要注意以下两点:

  • Lambda 表达式主要用来定义行内执行的方法类型接口,例如,一个简单方法接口。在上面例子中,我们使用各种类型的Lambda表达式来定义MathOperation接口的方法。然后我们定义了sayMessage的执行。
  • Lambda 表达式免去了使用匿名方法的麻烦,并且给予Java简单但是强大的函数化的编程能力。

变量作用域

Lambda 表达式只能引用标记了 final 的外层局部变量,这就是说不能在 Lambda 内部修改定义在域外的局部变量,否则会编译错误。

public class Java8Tester {
 
   final static String salutation = "Hello! ";
   
   public static void main(String args[]){
      GreetingService greetService1 = message -> 
      System.out.println(salutation + message);
      greetService1.sayMessage("Runoob");
   }
    
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
}
$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
Hello! Runoob

我们也可以直接在 Lambda 表达式中访问外层的局部变量:

public class Java8Tester {
    public static void main(String args[]) {
        final int num = 1;
        Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
        s.convert(2);  // 输出结果为 3
    }
 
    public interface Converter<T1, T2> {
        void convert(int i);
    }
}

Lambda 表达式的局部变量可以不用声明为 final,但是必须不可被后面的代码修改(即隐性的具有 final 的语义)

int num = 1;  
Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
s.convert(2);
num = 5;  
//报错信息:Local variable num defined in an enclosing scope must be final or effectively final

在 Lambda 表达式当中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。

String first = "";  
Comparator<String> comparator = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());
// 编译会出错 

方法引用

方法引用通过方法的名字来指向一个方法。

方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁,减少冗余代码。

方法引用使用一对冒号 ::

下面,我们在 Car 类中定义了 4 个方法作为例子来区分 Java 中 4 种不同方法的引用。

package com.runoob.main;
 
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
    T get();
}
 
class Car {
    // Supplier是jdk1.8的接口,这里和lamda一起使用了
    public static Car create(final Supplier<Car> supplier) {
        return supplier.get();
    }
 
    public static void collide(final Car car) {
        System.out.println("Collided " + car.toString());
    }
 
    public void follow(final Car another) {
        System.out.println("Following the " + another.toString());
    }
 
    public void repair() {
        System.out.println("Repaired " + this.toString());
    }
}
  • 构造器引用:它的语法是Class::new,或者更一般的Class< T >::new实例如下:
final Car car = Car.create( Car::new );
final List< Car > cars = Arrays.asList( car );
  • 静态方法引用:它的语法是Class::static_method,实例如下:
cars.forEach( Car::collide );
  • 特定类的任意对象的方法引用:它的语法是Class::method实例如下:
cars.forEach( Car::repair );
  • 特定对象的方法引用:它的语法是instance::method实例如下:
final Car police = Car.create( Car::new );
cars.forEach( police::follow );

示例

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
 
public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      List names = new ArrayList();
        
      names.add("Google");
      names.add("Runoob");
      names.add("Taobao");
      names.add("Baidu");
      names.add("Sina");
        
      names.forEach(System.out::println);
   }
}

实例中我们将 System.out::println 方法作为静态方法来引用。

执行以上脚本,输出结果为:

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
Google
Runoob
Taobao
Baidu
Sina

函数式接口

函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法,但是可以有多个非抽象方法的接口。

函数式接口可以被隐式转换为 Lambda 表达式。

Lambda 表达式和方法引用(实际上也可认为是Lambda表达式)上。

如定义了一个函数式接口如下:

@FunctionalInterface
interface GreetingService 
{
    void sayMessage(String message);
}

那么就可以使用Lambda表达式来表示该接口的一个实现(注:JAVA 8 之前一般是用匿名类实现的):

GreetingService greetService1 = message -> System.out.println("Hello " + message);

函数式接口可以对现有的函数友好地支持 lambda。

JDK 1.8 之前已有的函数式接口:

  • java.lang.Runnable
  • java.util.concurrent.Callable
  • java.security.PrivilegedAction
  • java.util.Comparator
  • java.io.FileFilter
  • java.nio.file.PathMatcher
  • java.lang.reflect.InvocationHandler
  • java.beans.PropertyChangeListener
  • java.awt.event.ActionListener
  • javax.swing.event.ChangeListener

JDK 1.8 新增加的函数接口:

  • java.util.function

java.util.function 它包含了很多类,用来支持 Java的 函数式编程,该包中的函数式接口有:

序号 接口 & 描述
1 BiConsumer代表了一个接受两个输入参数的操作,并且不返回任何结果
2 BiFunction代表了一个接受两个输入参数的方法,并且返回一个结果
3 BinaryOperator代表了一个作用于于两个同类型操作符的操作,并且返回了操作符同类型的结果
4 BiPredicate代表了一个两个参数的boolean值方法
5 BooleanSupplier代表了boolean值结果的提供方
6 Consumer代表了接受一个输入参数并且无返回的操作
7 DoubleBinaryOperator代表了作用于两个double值操作符的操作,并且返回了一个double值的结果。
8 DoubleConsumer代表一个接受double值参数的操作,并且不返回结果。
9 DoubleFunction代表接受一个double值参数的方法,并且返回结果
10 DoublePredicate代表一个拥有double值参数的boolean值方法
11 DoubleSupplier代表一个double值结构的提供方
12 DoubleToIntFunction接受一个double类型输入,返回一个int类型结果。
13 DoubleToLongFunction接受一个double类型输入,返回一个long类型结果
14 DoubleUnaryOperator接受一个参数同为类型double,返回值类型也为double 。
15 Function接受一个输入参数,返回一个结果。
16 IntBinaryOperator接受两个参数同为类型int,返回值类型也为int 。
17 IntConsumer接受一个int类型的输入参数,无返回值 。
18 IntFunction接受一个int类型输入参数,返回一个结果 。
19 IntPredicate:接受一个int输入参数,返回一个布尔值的结果。
20 IntSupplier无参数,返回一个int类型结果。
21 IntToDoubleFunction接受一个int类型输入,返回一个double类型结果 。
22 IntToLongFunction接受一个int类型输入,返回一个long类型结果。
23 IntUnaryOperator接受一个参数同为类型int,返回值类型也为int 。
24 LongBinaryOperator接受两个参数同为类型long,返回值类型也为long。
25 LongConsumer接受一个long类型的输入参数,无返回值。
26 LongFunction接受一个long类型输入参数,返回一个结果。
27 LongPredicateR接受一个long输入参数,返回一个布尔值类型结果。
28 LongSupplier无参数,返回一个结果long类型的值。
29 LongToDoubleFunction接受一个long类型输入,返回一个double类型结果。
30 LongToIntFunction接受一个long类型输入,返回一个int类型结果。
31 LongUnaryOperator接受一个参数同为类型long,返回值类型也为long。
32 ObjDoubleConsumer接受一个object类型和一个double类型的输入参数,无返回值。
33 ObjIntConsumer接受一个object类型和一个int类型的输入参数,无返回值。
34 ObjLongConsumer接受一个object类型和一个long类型的输入参数,无返回值。
35 Predicate接受一个输入参数,返回一个布尔值结果。
36 Supplier无参数,返回一个结果。
37 ToDoubleBiFunction接受两个输入参数,返回一个double类型结果
38 ToDoubleFunction接受一个输入参数,返回一个double类型结果
39 ToIntBiFunction接受两个输入参数,返回一个int类型结果。
40 ToIntFunction接受一个输入参数,返回一个int类型结果。
41 ToLongBiFunction接受两个输入参数,返回一个long类型结果。
42 ToLongFunction接受一个输入参数,返回一个long类型结果。
43 UnaryOperator接受一个参数为类型T,返回值类型也为T。

示例

Predicate 接口是一个函数式接口,它接受一个输入参数 T,返回一个布尔值结果。

该接口包含多种默认方法来将Predicate组合成其他复杂的逻辑(比如:与,或,非)。

该接口用于测试对象是 true 或 false。

我们可以通过以下实例(Java8Tester.java)来了解函数式接口 Predicate 的使用:

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;
 
public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
        
      // Predicate<Integer> predicate = n -> true
      // n 是一个参数传递到 Predicate 接口的 test 方法
      // n 如果存在则 test 方法返回 true
        
      System.out.println("输出所有数据:");
        
      // 传递参数 n
      eval(list, n->true);
        
      // Predicate<Integer> predicate1 = n -> n%2 == 0
      // n 是一个参数传递到 Predicate 接口的 test 方法
      // 如果 n%2 为 0 test 方法返回 true
        
      System.out.println("输出所有偶数:");
      eval(list, n-> n%2 == 0 );
        
      // Predicate<Integer> predicate2 = n -> n > 3
      // n 是一个参数传递到 Predicate 接口的 test 方法
      // 如果 n 大于 3 test 方法返回 true
        
      System.out.println("输出大于 3 的所有数字:");
      eval(list, n-> n > 3 );
   }
    
   public static void eval(List<Integer> list, Predicate<Integer> predicate) {
      for(Integer n: list) {
        
         if(predicate.test(n)) {
            System.out.println(n + " ");
         }
      }
   }
}

执行以上脚本,输出结果为:

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
输出所有数据:
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
输出所有偶数:
2 
4 
6 
8 
输出大于 3 的所有数字:
4 
5 
6 
7 
8 
9 

默认方法

Java 8 新增了接口的默认方法。

简单说,默认方法就是接口可以有实现方法,而且不需要实现类去实现其方法。

我们只需在方法名前面加个 default 关键字即可实现默认方法。

为什么要有这个特性?

首先,之前的接口是个双刃剑,好处是面向抽象而不是面向具体编程,缺陷是,当需要修改接口时候,需要修改全部实现该接口的类,目前的 Java 8 之前的集合框架没有 foreach 方法,通常能想到的解决办法是在JDK里给相关的接口添加新的方法及实现。然而,对于已经发布的版本,是没法在给接口添加新方法的同时不影响已有的实现。所以引进的默认方法。他们的目的是为了解决接口的修改与现有的实现不兼容的问题。

语法

一个默认方法

public interface Vehicle {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆车!");
   }
}

多个默认方法

一个接口有默认方法,考虑这样的情况,一个类实现了多个接口,且这些接口有相同的默认方法,以下实例说明了这种情况的解决方法:

public interface Vehicle {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆车!");
   }
}
 
public interface FourWheeler {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆四轮车!");
   }
}

第一个解决方案是创建自己的默认方法,来覆盖重写接口的默认方法:

public class Car implements Vehicle, FourWheeler {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆四轮汽车!");
   }
}

第二种解决方案可以使用 super 来调用指定接口的默认方法:

public class Car implements Vehicle, FourWheeler {
   public void print(){
      Vehicle.super.print();
   }
}

静态默认方法

Java 8 的另一个特性是接口可以声明(并且可以提供实现)静态方法。例如:

public interface Vehicle {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆车!");
   }
    // 静态方法
   static void blowHorn(){
      System.out.println("按喇叭!!!");
   }
}

示例

public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      Vehicle vehicle = new Car();
      vehicle.print();
   }
}
 
interface Vehicle {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆车!");
   }
    
   static void blowHorn(){
      System.out.println("按喇叭!!!");
   }
}
 
interface FourWheeler {
   default void print(){
      System.out.println("我是一辆四轮车!");
   }
}
 
class Car implements Vehicle, FourWheeler {
   public void print(){
      Vehicle.super.print();
      FourWheeler.super.print();
      Vehicle.blowHorn();
      System.out.println("我是一辆汽车!");
   }
}

执行以上脚本,输出结果为:

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
我是一辆车!
我是一辆四轮车!
按喇叭!!!
我是一辆汽车!

参考文献

菜鸟教程