Java 8新特性前瞻-java-火龙果软件工程

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Java 8新特性前瞻

作者 LittlePanpc,，火龙果软件发布于 2014-08-05

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这是篇对我看到的java 8新特性的一些总结，也是自己学习过程的总结。

几乎可以说java 8是目前为止，自2004年java 5发布以来的java世界中最大的事件了。它带来了java语言层面上的诸多改变，主要包括下面一些方面：语法、编译器、库、工具和运行时。

一，语法层面：

1，Lambda表达式。

lambda表达式是一种可调用对象，它允许我们将函数作为函数参数传入。诸如C++、Groovy、Scala都已经支持lambda表达式。lambda表达式的设计已经花费了许多时间和社区努力，它已经有了比较简洁和紧凑的结构。它最简单的形式如下：

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

在这段代码里面，它只包含了变量e和函数体以及箭头运算符。e是ArrayList里面的String类型参数，被编译器调用，通过forEach循环来获取，并通过—>来调用函数体，将变量e打印出来。该段代码的lambda完整格式如下

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

同时，lambda表达式也可以引用其它变量，但是该变量应该显式地声明为final，如下：

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

还有一个lambda表达式的例子，是list进行排序的，也借以表达lambda表达式可以有返回值的特性：

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

其实要是只是对list进行排序的话，上段代码可以简写成这样：

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

java的设计原本就参考了C++的诸多特性，lambda表达式也是源于对C++的模仿，但java 8中的lambda相对于C++中的而言，已经简化了很多，完整的C++的lambda表达式包括捕获列表、参数列表、箭头表达式、函数体以及尾置返回类型。有一个例子如下

 int size_t=100;
　　2 [size_t](const string src1, const string src1)—>{src1.size()<src2.size()};

2，Java的设计者们想了大量办法以使业已存在的功能支持lambda表达式，功能函数的概念便是其中之一。

函数接口(Functional Interface)是只含有一个方法的接口，我们经常使用的Runnable和Callable接口(这两个接口在多线程的环境下经常使用，两者最明显的区别就是Runnable无返回值，我们无法获取该线程的运算状态，而Callable则具有返回值，可以返回线程的运算结果。)便是最具代表性的例子。但是这两个接口是非常脆弱的，因为当开发人员往接口的定义里面再次添加方法声明时，已有实现该方法的类将不能够再运行。通过使用java注解@FunctionalInterface将使得接口具备这种能力，代码示例如下：

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

在java 8中已经使接口Runnable和Callable接口添加了该注解。与此同时，java 8中提供的default和static方法不会对@FunctionalInterface接口产生影响。

3，下面了解一下java中的默认和静态方法。

学习语言最有效的方法之一就是学习优秀的代码实例，下面的就是优秀实例的其中之一：

1 public interface DefaulableFactory {
2      // Interfaces now allow static methods
3      static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) {
4           return supplier.get();
5      }
6
7       private interface Defaulable {
8           // Interfaces now allow default methods, the implementer    may or
9          // may not implement (override) them.
10          default String notRequired() {
11              return "Default implementation";
12          }
13      }
14
15      private static class DefaultableImpl implements Defaulable {
16      }
17
18      private static class OverridableImpl implements Defaulable {
19          @Override
20          public String notRequired() {
21              return "Overridden implementation";
22          }
23      }
24
25      public static void main( String[] args ) {
26          Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create(  DefaultableImpl::new );
27          System.out.println( defaulable.notRequired() );
28
29          defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new );
30          System.out.println( defaulable.notRequired() );
31      }
32
33  }

默认方法在函数定义的返回类型前面添加关键字default，同时添加了实现了功能的函数体。接口中的default方法使得实现了该接口的类可以不必实现该方法，当然也可以对其进行重写。

添加了默认方法的接口具有了java 5中抽象类所能够提供的功能，使得所有使用抽象类的地方都可以用拥有了default方法的接口取代，因此，不免让人遐想：抽象类在此之后还有存在的意义吗？！

同时，也要注意一下静态方法的参数及其使用。尤其是Supplier<Defaultable> supplier和DefaultableImp::new，这两种表达方式对java开发人员而言，还是挺新颖的。

4，可重复注解。

在java 8以前，相同类型的注解只能声明一次，例如在java开发的过程中，对某个方法重写，只能声明一次@override;在android构台过程中，对某个方法声明目标api，只有声明一次@targetapi。但是在java 8中，相同类型的注解却可以声明多次，示例代码如下：

1 public class RepeatingAnnotations {
2     @Target( ElementType.TYPE )
3     @Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
4     public @interface Filters {
5         Filter[] value();
6     }
7
8     @Target( ElementType.TYPE )
9     @Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
10     @Repeatable( Filters.class )
11     public @interface Filter {
12         String value();
13     };
14
15     @Filter( "filter1" )
16     @Filter( "filter2" )
17     public interface Filterable {
18     }
19
20     public static void main(String[] args) {
21         for( Filter filter: Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) ) {
22             System.out.println( filter.value() );
23         }
24     }
25 }

在main方法中，Fileterable接口通过反射机制来获取自身定义的注解，然后打印出来。

二，编译器新特性

1，参数名

长久以来java开发人员都在想尽各种办法以达到在运行时获取参数名字的目的，如今，java 8将此功能引入了java世界。

如下：

1 public class ParameterNames {
　　2     public static void main(String[] args) throws Exception {
　　3         Method method = ParameterNames.class.getMethod( "main", String[].class );
　　4         for( final Parameter parameter: method.getParameters() ) {
　　5             System.out.println( "Parameter: " + parameter.getName() );
　　6         }
　　7     }
　　8 }

通过反射机制获取Parameter类，然后调用新增的方法getName来获取名字。

三，库新特性

1，Optional

NullPointerException(NPE)是引起应用崩溃的最著名的原因，这个估计每个开发人员都曾遇到过无数次。Google Guova项目组曾将Optional作为NPE的解决方案，受它的启发，java 8将Optional引入java库进来。

Optional仅仅是一个泛型容器：它保存一个T值或者是null，而且提供了大量的方法来检查null值。它的使用方式，正好有个例子：

<!DOCTYPE HTML>

第二行isPresent()表示Optional中保存的值是否为null；第三行orElseGet()表示如果为空将进行怎样的操作；第四行map()和orElse()表示如果Optional中的值不为空，则进行map里面的操作，否则的话执行orElse里面的操作。

2，日期时间API

java中的日期和时间API一直为开发人员所诟病，紧随Calendar之后的Date也没有改变这种状况。而开源java包Joda-Time却为这种状况进行了极大的改善，java -8中的日期与时间API则受到了Joda-Time极大的启发，并充分把它吸纳了进来。

java 8中的日期与时间API使用非常简单，一段代码就可以把它阐明，有一段代码如下：

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() );
5
6 // Get the local date and local time
7 final LocalDate date = LocalDate.now();
8 final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );
9
10 System.out.println( date );
11 System.out.println( dateFromClock );
12
13 // Get the local date and local time
14 final LocalTime time = LocalTime.now();
15 final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock );
16
17 System.out.println( time );
18 System.out.println( timeFromClock );
19
20 // Get the local date/time
21 final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();
22 final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );
23
24 System.out.println( datetime );
25 System.out.println( datetimeFromClock );
26
27 // Get the zoned date/time
28 final ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();
29 final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );
30 final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of( "America/Los_Angeles" ) );
31
32 System.out.println( zonedDatetime );
33 System.out.println( zonedDatetimeFromClock );
34 System.out.println( zonedDatetimeFromZone );
35
36 // Get duration between two dates
37 final LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2014, Month.APRIL, 16, 0, 0, 0 );
38 final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2015, Month.APRIL, 16, 23, 59, 59 );
39
40 final Duration duration = Duration.between( from, to );
41 System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );
42 System.out.println( "Duration in hours: " + duration.toHours() );

3，Base64

终于，java把Base64加密/解密算法引入到最新版本中。使用如下：

1 public class Base64s {
2     public static void main(String[] args) {
3         final String text = "Base64 finally in Java 8!";
4
5         final String encoded = Base64
6             .getEncoder()
7             .encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) );
8         System.out.println( encoded );
9
10         final String decoded = new String(
11             Base64.getDecoder().decode( encoded ),
12             StandardCharsets.UTF_8 );
13         System.out.println( decoded );
14     }
15 }

与此同时，java 8中的Base64也提供了对URL和MIME的加密/解密支持。(Base64.getUrlEncoder() / Base64.getUrlDecoder(), Base64.getMimeEncoder() / Base64.getMimeDecoder())

4，并行数组

java 8提供了许多新的方法来支持对数组的并行处理，尤其是并行排序(parralelSort())，这种并行机制将充分利用处理品的多核机制，是对当前处理器发展趋势的顺应和完全把握。有个小例子如下：

1 public class ParallelArrays {
2     public static void main( String[] args ) {
3         long[] arrayOfLong = new long [ 20000 ];
4
5         Arrays.parallelSetAll( arrayOfLong,
6             index -> ThreadLocalRandom.current().nextInt( 1000000 ) );
7         Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach(
8             i -> System.out.print( i + " " ) );
9         System.out.println();
10
11         Arrays.parallelSort( arrayOfLong );
12         Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach(
13             i -> System.out.print( i + " " ) );
14         System.out.println();
15     }
16 }

5，并发

并发常用的ConcurrentHashMap在java 8中改进了hash算法，降低了冲突的概率，当然，只是针对当键的类型为String的时候，其它类型键类型的冲突概率没有变化。

同时变化的并发用的类还有：ForkJoinPool，StampedLock，ReadWriteLock。新增的类有：DoubleAccumulator，DoubleAdder，LongAccumulator和LongAdder。

四，工具

java 8中新增加了两个工具，一个是js引擎工具(jjs)，一个是类依存分析器(jdeps)。

例如一个js文件func.js，内容为function f(){return 1;}; print(f()+1);则在命令行中输入jjs func.js，就会输出2。

而对于jdeps工具，当输入一个 .class，文件夹或者.jar文件时，就会输出输入内容的类之间的依赖关系。例如输入：jdeps or.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar时，就会输出如下内容：

1 org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar -> C:\Program Files\Java\jdk1.8.0\jre\lib\rt.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

五，运行时(JVM)

在java 8中PermGen将不再存在，相反，Metaspace将会取代其位置。

JVM中-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize将会被-XX:MetaSpaceSize和-XX:MaxMetaSpace取代。

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