Day658.JDK8重要特性 -Java业务开发常见错误

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Day658.JDK8重要特性 -Java业务开发常见错误相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

JDK8重要特性

Hi,我是阿昌,今天是记录学习关于JDK8重要特性

Java 8 是目前最常用的 JDK 版本,在增强代码可读性、简化代码方面,相比 Java 7 增加了很多功能,比如 LambdaStream 流操作、并行流(ParallelStream)、Optional 可空类型新日期时间类型等。


一、如何在项目中使用jdk8特性

  • 第一,从 List 的操作开始,先尝试把遍历 List 来筛选数据和转换数据的操作,使用 Stream 的 filter 和 map 实现,这是 Stream 最常用、最基本的两个 API。你可以重点看看接下来两节的内容来入门。

  • 第二,使用高级的IDE来写代码,以此找到可以利用 Java 8 语言特性简化代码的地方。比如,对于 IDEA,我们可以把匿名类型使用 Lambda 替换的检测规则,设置为 Error 级别严重程度:

    这样运行 IDEA 的 Inspect Code 的功能,可以在 Error 级别的错误中看到这个问题,引起更多关注,帮助我们建立使用 Lambda 表达式的习惯:

  • 第三,如果你不知道如何把匿名类转换为 Lambda 表达式,可以借助 IDE 来重构



二、Lambda 表达式

Lambda 表达式的初衷是,进一步简化匿名类的语法(不过实现上,Lambda 表达式并不是匿名类的语法糖),使 Java 走向函数式编程。对于匿名类,虽然没有类名,但还是要给出方法定义。

这里有个例子,分别使用匿名类和 Lambda 表达式创建一个线程打印字符串:

//匿名类
new Thread(new Runnable()
    @Override
    public void run()
        System.out.println("hello1");
    
).start();
//Lambda表达式
new Thread(() -> System.out.println("hello2")).start();

那么,Lambda 表达式如何匹配 Java 的类型系统呢?

答案就是,函数式接口。函数式接口是一种只有单一抽象方法的接口,使用 @FunctionalInterface 来描述,可以隐式地转换成 Lambda 表达式。使用 Lambda 表达式来实现函数式接口,不需要提供类名和方法定义,通过一行代码提供函数式接口的实例,就可以让函数成为程序中的头等公民,可以像普通数据一样作为参数传递,而不是作为一个固定的类中的固定方法。

那,函数式接口到底是什么样的呢?java.util.function 包中定义了各种函数式接口。

比如,用于提供数据的 Supplier 接口,就只有一个 get 抽象方法,没有任何入参、有一个返回值:

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> 

    /**
     * Gets a result.
     *
     * @return a result
     */
    T get();

可以使用 Lambda 表达式或方法引用,来得到 Supplier 接口的实例:

//使用Lambda表达式提供Supplier接口实现,返回OK字符串
Supplier<String> stringSupplier = ()->"OK";
//使用方法引用提供Supplier接口实现,返回空字符串
Supplier<String> supplier = String::new;

再举几个使用 Lambda 表达式或方法引用来构建函数的例子:

//Predicate接口是输入一个参数,返回布尔值。我们通过and方法组合两个Predicate条件,判断是否值大于0并且是偶数
Predicate<Integer> positiveNumber = i -> i > 0;
Predicate<Integer> evenNumber = i -> i % 2 == 0;
assertTrue(positiveNumber.and(evenNumber).test(2));

//Consumer接口是消费一个数据。我们通过andThen方法组合调用两个Consumer,输出两行abcdefg
Consumer<String> println = System.out::println;
println.andThen(println).accept("abcdefg");

//Function接口是输入一个数据,计算后输出一个数据。我们先把字符串转换为大写,然后通过andThen组合另一个Function实现字符串拼接
Function<String, String> upperCase = String::toUpperCase;
Function<String, String> duplicate = s -> s.concat(s);
assertThat(upperCase.andThen(duplicate).apply("test"), is("TESTTEST"));

//Supplier是提供一个数据的接口。这里我们实现获取一个随机数
Supplier<Integer> random = ()->ThreadLocalRandom.current().nextInt();
System.out.println(random.get());

//BinaryOperator是输入两个同类型参数,输出一个同类型参数的接口。这里我们通过方法引用获得一个整数加法操作,通过Lambda表达式定义一个减法操作,然后依次调用
BinaryOperator<Integer> add = Integer::sum;
BinaryOperator<Integer> subtraction = (a, b) -> a - b;
assertThat(subtraction.apply(add.apply(1, 2), 3), is(0));

Predicate、Function 等函数式接口,还使用 default 关键字实现了几个默认方法。这样一来,它们既可以满足函数式接口只有一个抽象方法,又能为接口提供额外的功能:

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> 
    R apply(T t);
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) 
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) 
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    

很明显,Lambda 表达式给了我们复用代码的更多可能性:我们可以把一大段逻辑中变化的部分抽象出函数式接口,由外部方法提供函数实现,重用方法内的整体逻辑处理。

不过需要注意的是,在自定义函数式接口之前,可以先确认下java.util.function 包中的 43 个标准函数式接口是否能满足需求,我们要尽可能重用这些接口,因为使用大家熟悉的标准接口可以提高代码的可读性。


二、使用 Java 8 简化代码

  • 使用 Stream 简化集合操作;
  • 使用 Optional 简化判空逻辑;
  • JDK8 结合 Lambda 和 Stream 对各种类的增强。

1、使用 Stream 简化集合操作

Lambda 表达式可以帮我们用简短的代码实现方法的定义,给了我们复用代码的更多可能性。

利用这个特性,可以把集合的投影、转换、过滤等操作抽象成通用的接口,然后通过 Lambda 表达式传入其具体实现,这也就是 Stream 操作。

一个具体的例子。这里有一段 20 行左右的代码,实现了如下的逻辑:

  • 把整数列表转换为 Point2D 列表;
  • 遍历 Point2D 列表过滤出 Y 轴 >1 的对象;
  • 计算 Point2D 点到原点的距离;
  • 累加所有计算出的距离,并计算距离的平均值。
private static double calc(List<Integer> ints) 
    //临时中间集合
    List<Point2D> point2DList = new ArrayList<>();
    for (Integer i : ints) 
        point2DList.add(new Point2D.Double((double) i % 3, (double) i / 3));
    
    //临时变量,纯粹是为了获得最后结果需要的中间变量
    double total = 0;
    int count = 0;

    for (Point2D point2D : point2DList) 
        //过滤
        if (point2D.getY() > 1) 
            //算距离
            double distance = point2D.distance(0, 0);
            total += distance;
            count++;
        
    
    //注意count可能为0的可能
    return count >0 ? total / count : 0;

现在,我们可以使用 Stream 配合 Lambda 表达式来简化这段代码。简化后一行代码就可以实现这样的逻辑,更重要的是代码可读性更强了,通过方法名就可以知晓大概是在做什么事情。比如:

  • map 方法传入的是一个 Function,可以实现对象转换;
  • filter 方法传入一个 Predicate,实现对象的布尔判断,只保留返回 true 的数据;
  • mapToDouble 用于把对象转换为 double;
  • 通过 average 方法返回一个 OptionalDouble,代表可能包含值也可能不包含值的可空 double。
List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
double average = calc(ints);
double streamResult = ints.stream()
        .map(i -> new Point2D.Double((double) i % 3, (double) i / 3))
        .filter(point -> point.getY() > 1)
        .mapToDouble(point -> point.distance(0, 0))
        .average()
        .orElse(0);
//如何用一行代码来实现,比较一下可读性
assertThat(average, is(streamResult));

2、有关 Optional 可空类型

其实,类似 OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong 等,是服务于基本类型的可空对象。

此外,Java8 还定义了用于引用类型的 Optional 类。使用 Optional,不仅可以避免使用 Stream 进行级联调用的空指针问题;

更重要的是,它提供了一些实用的方法帮我们避免判空逻辑。

一些例子,演示了如何使用 Optional 来避免空指针,以及如何使用它的 fluent API 简化冗长的 if-else 判空逻辑:

@Test(expected = IllegalArgumentException.class)
public void optional() 
    //通过get方法获取Optional中的实际值
    assertThat(Optional.of(1).get(), is(1));
    //通过ofNullable来初始化一个null,通过orElse方法实现Optional中无数据的时候返回一个默认值
    assertThat(Optional.ofNullable(null).orElse("A"), is("A"));
    //OptionalDouble是基本类型double的Optional对象,isPresent判断有无数据
    assertFalse(OptionalDouble.empty().isPresent());
    //通过map方法可以对Optional对象进行级联转换,不会出现空指针,转换后还是一个Optional
    assertThat(Optional.of(1).map(Math::incrementExact).get(), is(2));
    //通过filter实现Optional中数据的过滤,得到一个Optional,然后级联使用orElse提供默认值
    assertThat(Optional.of(1).filter(integer -> integer % 2 == 0).orElse(null), is(nullValue()));
    //通过orElseThrow实现无数据时抛出异常
    Optional.empty().orElseThrow(IllegalArgumentException::new);

Optional 类的常用方法整理成了一张图:


3、Java 8 类对于函数式 API 的增强

除了 Stream 之外,Java 8 中有很多类也都实现了函数式的功能。

比如,要通过 HashMap 实现一个缓存的操作,在 Java 8 之前我们可能会写出这样的 getProductAndCache 方法:

先判断缓存中是否有值;如果没有值,就从数据库搜索取值;最后,把数据加入缓存。

private Map<Long, Product> cache = new ConcurrentHashMap<>();

private Product getProductAndCache(Long id) 
    Product product = null;
    //Key存在,返回Value
    if (cache.containsKey(id)) 
        product = cache.get(id);
     else 
        //不存在,则获取Value
        //需要遍历数据源查询获得Product
        for (Product p : Product.getData()) 
            if (p.getId().equals(id)) 
                product = p;
                break;
            
        
        //加入ConcurrentHashMap
        if (product != null)
            cache.put(id, product);
    
    return product;


@Test
public void notcoolCache() 
    getProductAndCache(1L);
    getProductAndCache(100L);

    System.out.println(cache);
    assertThat(cache.size(), is(1));
    assertTrue(cache.containsKey(1L));

而在 Java 8 中,我们利用 ConcurrentHashMap 的 computeIfAbsent 方法,用一行代码就可以实现这样的繁琐操作:

private Product getProductAndCacheCool(Long id) 
    return cache.computeIfAbsent(id, i -> //当Key不存在的时候提供一个Function来代表根据Key获取Value的过程
            Product.getData().stream()
                    .filter(p -> p.getId().equals(i)) //过滤
                    .findFirst() //找第一个,得到Optional<Product>
                    .orElse(null)); //如果找不到Product,则使用null


@Test
public void coolCache()

    getProductAndCacheCool(1L);
    getProductAndCacheCool(100L);

    System.out.println(cache);
    assertThat(cache.size(), is(1));
    assertTrue(cache.containsKey(1L));

computeIfAbsent 方法在逻辑上相当于:

if (map.get(key) == null) 
  V newValue = mappingFunction.apply(key);
  if (newValue != null)
    map.put(key, newValue);

又比如,利用 Files.walk 返回一个 Path 的流,通过两行代码就能实现递归搜索 +grep 的操作。整个逻辑是:递归搜索文件夹,查找所有的.java 文件;然后读取文件每一行内容,用正则表达式匹配 public class 关键字;最后输出文件名和这行内容。

@Test
public void filesExample() throws IOException 
    //无限深度,递归遍历文件夹
    try (Stream<Path> pathStream = Files.walk(Paths.get("."))) 
        pathStream.filter(Files::isRegularFile) //只查普通文件
                .filter(FileSystems.getDefault().getPathMatcher("glob:**/*.java")::matches) //搜索java源码文件
                .flatMap(ThrowingFunction.unchecked(path ->
                        Files.readAllLines(path).stream() //读取文件内容,转换为Stream<List>
                        .filter(line -> Pattern.compile("public class").matcher(line).find()) //使用正则过滤带有public class的行
                        .map(line -> path.getFileName() + " >> " + line))) //把这行文件内容转换为文件名+行
                .forEach(System.out::println); //打印所有的行
    

输出结果如下:

因为 Files.readAllLines 方法会抛出一个受检异常(IOException),所以我使用了一个自定义的函数式接口,用 ThrowingFunction 包装这个方法,把受检异常转换为运行时异常,让代码更清晰:

@FunctionalInterface
public interface ThrowingFunction<T, R, E extends Throwable> 
    static <T, R, E extends Throwable> Function<T, R> unchecked(ThrowingFunction<T, R, E> f) 
        return t -> 
            try 
                return f.apply(t);
             catch (Throwable e) 
                throw new RuntimeException(e);
            
        ;
    

    R apply(T t) throws E;


三、并行流

Java 8 还提供了并行流的功能:通过 parallel 方法,一键把 Stream 转换为并行操作提交到线程池处理。

比如,如下代码通过线程池来并行消费处理 1 到 100:

IntStream.rangeClosed(1,100).parallel().forEach(i->
    System.out.println(LocalDateTime.now() + " : " + i);
    try 
        Thread.sleep(1000);
     catch (InterruptedException e)  以上是关于Day658.JDK8重要特性 -Java业务开发常见错误的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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