Java8新特性详解

Posted 2022-12-11 陈老老老板

陈老老老板 说明：新的专栏，本专栏专门讲Java8新特性，把平时遇到的问题与Java8的写法进行总结，需要注意的地方都标红了，一起加油。
本文是介绍Java8新特性与常用方法（此篇只做大体介绍了解，之后会把重要的部分写在新的博客中）

说明：在工作中发现Java8新特性的写法无处不在，必须了解学会才能看懂前辈写的代码，本篇对Java8新特性做了全面的总结。

一、接口内允许添加默认实现的方法

Java 8 允许我们通过 default 关键字对接口中定义的抽象方法提供一个默认的实现。

请看下面示例代码：

// 定义一个公式接口
interface school
    // 学习
    void study();

    // 做游戏
    default string play(String name) 
        return "我和"+ name + "一起做游戏";
    

在上面这个接口中，我们除了定义了一个抽象方法 study，还定义了一个带有默认实现的方法 play。 我们在实现这个接口时，可以只需要实现 study方法，默认方法 play可以直接调用即可，也就是说我们可以不必强制实现 sqrt 方法。

注：通过 default 关键字这个新特性，可以非常方便地对之前的接口做拓展，而此接口的实现类不必做任何改动，减少了耦合性。

School school = new School() 
    @Override
    public void study() 
        system.out.println("学习中");
    
;

二、Lambda 表达式

在学习 Lambda 表达式之前，我们先来看一段老版本的示例代码，其对一个含有字符串的集合进行排序：

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);
    
);

Collections 工具类提供了静态方法 sort 方法，入参是一个 List 集合，一个 Comparator 比较器，创建比较器对象要实现比较方式。以便对给定的 List 集合进行 排序。上面的示例代码创建了一个匿名内部类作为入参，这种类似的操作在我们日常的工作中随处可见。

Java 8 中不再推荐这种写法，而是推荐使用 Lambda 表达：

Collections.sort(names, (String a, String b) -> 
    return b.compareTo(a);
);

上面这段代码变得简短很多而且易于阅读。但是我们还可以再精炼一点：

Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));

对于只包含一行方法的代码块，我们可以省略大括号，直接 return 关键代码即可。追求极致，我们还可以让它再短点：

names.sort((a, b) -> b.compareTo(a));

List 集合现在已经添加了 sort 方法。而且 Java 编译器能够根据类型推断机制判断出参数类型。
注：Lambda表达式在下一篇博客就会深入进行讲解，这个很重要。

三、函数式接口 Functional Interface

不是每个接口都可以缩写成 Lambda 表达式。只有那些函数式接口（Functional Interface）才能缩写成 Lambda 表示式。

函数式接口（Functional Interface）就是只包含一个抽象方法的声明。针对该接口类型的所有 Lambda 表达式都会与这个抽象方法匹配。

注：Java 8 中允许通过 defualt 关键字来为接口添加默认方法它是不算抽象方法的，因此，你可以毫无顾忌的添加默认方法，它并不违反函数式接口（Functional Interface）的定义。一旦你添加了第二个抽象方法，编译器会立刻抛出错误提示。

总结一下：只要接口中仅仅包含一个抽象方法，我们就可以将其改写为 Lambda 表达式。为了保证一个接口明确的被定义为一个函数式接口（Functional Interface），我们需要为该接口添加注解：@FunctionalInterface。

示例代码：

@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> 
    T convert(F from);

示例代码2：

Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);    // 123

注：上面的示例代码，即使去掉 @FunctionalInterface 也是好使的，它仅仅是一种约束而已。
这里解释一下，lambda表达式就理解为一个接口的实现方法，然后但凡是调用这个方法，就会执行lambda中写好的实现方式，这样就很好理解了。

四、便捷的引用类的构造器及方法

便捷引用方法指的是，Java 8 中允许你通过 :: 关键字来引用类的方法或构造器。
这里用代码来演示，更进一步简便的调用方法方式，之后会进行深入详解。
这里先通过lambda进行简化，但是可以更加简化。

@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);    // 123

上面这段代码，通过 Java 8 的新特性，进一步简化上面的代码：

Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);   // 123

上面的代码简单的示例了如何引用静态方法，当然，除了静态方法，我们还可以引用普通方法：

class Something 
    String startsWith(String s) 
        return String.valueOf(s.charAt(0));
    

Something something = new Something();
Converter<String, String> converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted);    // "J"

接下来，我们再来看看如何通过 :: 关键字来引用类的构造器。
首先，我们先来定义一个示例类，在类中声明两个构造器：

class Person 
    String firstName;
    String lastName;

    Person() 

    Person(String firstName, String lastName) 
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    

然后，我们再定义一个工厂接口，用来生成 Person 类：

// Person 工厂
interface PersonFactory<P extends Person> 
    P create(String firstName, String lastName);

我们可以通过 :: 关键字来引用 Person 类的构造器，来代替手动去实现这个工厂接口：

// 直接引用 Person 构造器
PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;
Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");

Person::new 这段代码，能够直接引用 Person 类的构造器。然后 Java 编译器能够根据上下文选中正确的构造器去实现 PersonFactory.create 方法。

五、Lambda 访问外部变量及接口默认方法

这里主要讲如何在 lambda 表达式中访问外部变量（包括：局部变量，成员变量，静态变量，接口的默认方法.），它与匿名内部类访问外部变量很相似。

1.访问局部变量

在 Lambda 表达式中，我们可以访问外部的 final 类型变量，如下面的示例代码：

// 转换器
@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> 
    T convert(F from);

final int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

与匿名内部类不同的是，我们不必显式声明 num 变量为 final 类型，下面这段代码同样有效：

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

但是 num 变量必须为隐式的 final 类型，何为隐式的 final 呢？就是说到编译期为止，num 对象是不能被改变的，如下面这段代码，就不能被编译通过：

//会编译错误
int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);
num = 3;

在 lambda 表达式内部改变 num 值同样编译不通过，需要注意, 比如下面的示例代码：

//会编译错误
int num = 1;
Converter<Integer, String> converter = (from) -> 
	String value = String.valueOf(from + num);
	num = 3;
	return value;
;

2.访问成员变量和静态变量

在 Lambda 表达式中对成员变量和静态变量同样拥有读写权限：
代码示例如下：

    @FunctionalInterface
    interface Converter<F, T> 
        T convert(F from);
    
class Lambda4 
        // 静态变量
        static int outerStaticNum;
        // 成员变量
        int outerNum;

        void testScopes() 
            Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> 
                // 对成员变量赋值
                outerNum = 23;
                return String.valueOf(from);
            ;

            Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> 
                // 对静态变量赋值
                outerStaticNum = 72;
                return String.valueOf(from);
            ;
        
    

3.访问接口的默认方法

@FunctionalInterface
interface Formula 
	// 计算
	double calculate(int a);

	// 求平方根
	default double sqrt(int a) 
		return Math.sqrt(a);
	

我们在接口中定义了一个带有默认实现的 sqrt 求平方根方法，在匿名内部类中我们可以很方便的访问此方法：

Formula formula = new Formula() 
	@Override
	public double calculate(int a) 
		return sqrt(a * 100);
	
;

但是在 lambda 表达式中可不行,带有默认实现的接口方法，是不能在 lambda 表达式中访问的，这段代码将无法被编译通过。

Formula formula = (a) -> sqrt(a * 100);

4.内置的函数式接口

JDK 1.8 API 包含了很多内置的函数式接口。其中就包括我们在老版本中经常见到的 Comparator 和 Runnable，Java 8 为他们都添加了 @FunctionalInterface 注解，以用来支持 Lambda 表达式。

值得一提的是，除了 Comparator 和 Runnable 外，还有一些新的函数式接口，它们很多都借鉴于知名的 Google Guava 库。

（1）Predicate 断言

注：这个会之后展开详细讲解
Predicate 是一个可以指定入参类型，并返回 boolean 值的函数式接口。它内部提供了一些带有默认实现的方法，可以被用来组合一个复杂的逻辑判断（and, or, negate）：

Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;

predicate.test("foo");              // true
predicate.negate().test("foo");     // false

Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;

Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;
Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();

（2）Function

Function 函数式接口的作用是，我们可以为其提供一个原料，他给生产一个最终的产品。通过它提供的默认方法，组合,链行处理(compose, andThen)：

Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);

backToString.apply("123");     // "123"

（3）Supplier 生产者

Supplier 与 Function 不同，==它不接受入参，直接为我们生产一个指定的结果，==有点像生产者模式：

class Person 
    String firstName;
    String lastName;
    
    Person() 
    
    Person(String firstName, String lastName) 
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    


Supplier<Person> personSupplier = Person::new;
personSupplier.get();   // new Person

（4）Consumer 消费者

对于 Consumer，我们需要提供入参，用来被消费，如下面这段示例代码：

class Person 
    String firstName;
    String lastName;

    Person() 

    Person(String firstName, String lastName) 
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    


Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println("Hello, " + p.firstName);
greeter.accept(new Person("Luke", "Skywalker"));

（5）Comparator

Comparator 在 Java 8 之前是使用比较普遍的。Java 8 中除了将其升级成了函数式接口，还为它拓展了一些默认方法：

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);             // > 0
comparator.reversed().compare(p1, p2);  // < 0

（6）Optional

注：这个会之后展开详细讲解，Optional有很多常用的方法，十分实用。
首先，Optional 它不是一个函数式接口，设计它的目的是为了防止空指针异常（NullPointerException），要知道在 Java 编程中， 空指针异常可是臭名昭著的。

让我们来快速了解一下 Optional 要如何使用！你可以将 Optional 看做是包装对象（可能是 null, 也有可能非 null）的容器。当你定义了 一个方法，这个方法返回的对象可能是空，也有可能非空的时候，你就可以考虑用 Optional 来包装它，这也是在 Java 8 被推荐使用的做法。

Optional<String> optional = Optional.of("bam");

optional.isPresent();           // true
optional.get();                 // "bam"
optional.orElse("fallback");    // "bam"

optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));     // "b"

六、Stream 流

Stream 流简单来说，我们可以使用 java.util.Stream 对一个包含一个或多个元素的集合做各种操作。这些操作可能是 中间操作 亦或是 终端操作。 终端操作会返回一个结果，而中间操作会返回一个 Stream 流。

注：只能对实现了 java.util.Collection 接口的类做流的操作。Map 不支持Stream 流。
Stream 流支持同步执行，也支持并发执行。

1.Filter 过滤

首先，我们创建一个 List 集合：

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");

Filter 的入参是一个 Predicate, 上面已经说到，Predicate 是一个断言的中间操作，它能够帮我们筛选出我们需要的集合元素。它的返参同样 是一个 Stream 流，我们可以通过 foreach 终端操作，来打印被筛选的元素：

stringCollection
    .stream()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa2", "aaa1"

注：foreach 是一个终端操作，它的返参是 void, 我们无法对其再次进行流操作。

2.Sorted 排序

Sorted 同样是一个中间操作，它的返参是一个 Stream 流。另外，我们可以传入一个 Comparator 用来自定义排序，如果不传，则使用默认的排序规则。

stringCollection
    .stream()
    .sorted()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa1", "aaa2"

需要注意，sorted 不会对 stringCollection 做出任何改变，stringCollection 还是原有的那些个元素，且顺序不变：

System.out.println(stringCollection);
// ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bbb2, ddd1

3.Map 转换

中间操作 Map 能够帮助我们将 List 中的每一个元素做功能处理。例如下面的示例，通过 map 我们将每一个 string 转成大写：

stringCollection
    .stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
    .forEach(System.out::println);

// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

另外，我们还可以做对象之间的转换，业务中比较常用的是将 DO（数据库对象） 转换成 BO（业务对象&