拥抱变化，面向Java17，Java8-18全系列特性详解
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了拥抱变化，面向Java17，Java8-18全系列特性详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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前言
当我们大部分Javaer还沉浸在Java 8 的特性中时，Java 19 预计在2022年9月20号发布，现在半年发布一次的节奏真让人应接不暇，况且Spring Boot 3.0开始最低版本为Java 17，Spring Security、KafKa等也都宣布在后期版本最低需要Java 17 ，所以我们恶补一下Java 8-18的特性很有必要。
Java 8 新特性
Java 8 带来了大量的新特性。主要分为以下几个方面：语言、它的编译器、库、工具和 JVM（Java 虚拟机）。
这个教程包含Java开发者经常面对的几类问题：
- 语言
- 编译器
- 库
- 工具
- 运行时（JVM）
感兴趣的话，可以看下官网的描述：
https://docs.oracle.com/en/java/javase/index.html
语言新特性
Lambda表达式和函数式接口
一个概念：函数式接口：只有一个方法的接口。
Lambda表达式（也称为闭包）是Java 8中最大和最令人期待的语言改变。
它允许我们将函数当成参数传递给某个方法，或者把代码本身当作数据处理：函数式开发者非常熟悉这些概念。很多JVM平台上的语言（Groovy、Scala等）从诞生之日就支持Lambda表达式，但是Java开发者没有选择，只能使用匿名内部类代替Lambda表达式。
Lambda的设计耗费了很多时间和很大的社区力量，最终找到一种折中的实现方案，可以实现简洁而紧凑的语言结构。最简单的Lambda表达式可由逗号分隔的参数列表、-> 符号和语句块组成。
示例1：
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );
在上面这个代码中的参数e的类型是由编译器推理得出的，你也可以显式指定该参数的类型，例如：
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( ( String e ) -> System.out.println( e ) );
示例2：
如果Lambda表达式需要更复杂的语句块，则可以使用花括号将该语句块括起来，类似于Java中的函数体，例如
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e ->
System.out.print( e );
System.out.print( e );
);
示例3：
Lambda表达式可以引用类成员和局部变量（会将这些变量隐式得转换成final的），例如下列两个代码块的效果完全相同：
String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );
和
final String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );
示例4：
Lambda表达式有返回值，返回值的类型也由编译器推理得出。如果Lambda表达式中的语句块只有一行，则可以不用使用return语句，下列两个代码片段效果相同：
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );
和
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) ->
int result = e1.compareTo( e2 );
return result;
);
Lambda的设计者们为了让现有的功能与Lambda表达式良好兼容，考虑了很多方法，于是产生了 函数接口 这个概念。
函数接口指的是只有一个函数的接口，这样的接口可以隐式转换为Lambda表达式。java.lang.Runnable和java.util.concurrent.Callable是函数式接口的最佳例子。
在实践中，函数式接口非常脆弱：只要某个开发者在该接口中添加一个函数，则该接口就不再是函数式接口进而导致编译失败。
为了克服这种代码层面的脆弱性，并显式说明某个接口是函数式接口，Java 8 提供了一个特殊的注解 @FunctionalInterface（Java 库中的所有相关接口都已经带有这个注解了），举个简单的函数式接口的定义：
@FunctionalInterface
public interface Functional
void method();
Lambda表达式作为Java 8的最大卖点，它有潜力吸引更多的开发者加入到JVM平台，并在纯Java编程中使用函数式编程的概念。如果你需要了解更多Lambda表达式的细节，可以参考官方文档。
接口默认方法和静态方法
Java 8使用两个新概念扩展了接口的含义：默认方法和静态方法。
接口中可用定义默认方法
默认方法使得接口有点类似traits，不过要实现的目标不一样。默认方法使得开发者可以在不破坏二进制兼容性的前提下，往现存接口中添加新的方法，即不强制那些实现了该接口的类也同时实现这个新加的方法。
默认方法和抽象方法之间的区别在于抽象方法需要实现，而默认方法不需要。接口提供的默认方法会被接口的实现类继承或者覆写，例子代码如下：
private interface Defaulable
// Interfaces now allow default methods, the implementer may or
// may not implement (override) them.
default String notRequired()
return "Default implementation";
private static class DefaultableImpl implements Defaulable
private static class OverridableImpl implements Defaulable
@Override
public String notRequired()
return "Overridden implementation";
Defaulable接口使用关键字default定义了一个默认方法notRequired()。
DefaultableImpl类实现了这个接口，同时默认继承了这个接口中的默认方法；
OverridableImpl类也实现了这个接口，但覆写了该接口的默认方法，并提供了一个不同的实现。
接口中可用定义静态方法
Java 8带来的另一个有趣的特性是在接口中可以定义静态方法，例子代码如下：
private interface DefaulableFactory
// Interfaces now allow static methods
static Defaulable create( Supplier<Defaulable> supplier )
return supplier.get();
下面的代码片段整合了默认方法和静态方法的使用场景：
public static void main( String[] args )
Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new );
System.out.println( defaulable.notRequired() );
defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new );
System.out.println( defaulable.notRequired() );
这段代码的输出结果如下：
Default implementation
Overridden implementation
由于JVM上的默认方法的实现在字节码层面提供了支持，因此效率非常高。默认方法允许在不打破现有继承体系的基础上改进接口。该特性在官方库中的应用是：给java.util.Collection接口添加新方法，如stream()、parallelStream()、**forEach()和removeIf()**等等。
尽管默认方法有这么多好处，但在实际开发中应该谨慎使用：在复杂的继承体系中，默认方法可能引起歧义和编译错误。如果你想了解更多细节，可以参考官方文档。
方法引用
方法引用使得开发者可以直接引用现存的方法、Java类的构造方法或者实例对象。方法引用和Lambda表达式配合使用，使得java类的构造方法看起来紧凑而简洁，没有很多复杂的模板代码。
下面的例子中，Car类是不同方法引用的例子，可以帮助读者区分四种类型的方法引用。
public static class Car
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() );
第一种方法引用的类型是构造器引用，语法是Class::new，或者更一般的形式：Class< T>::new。注意：这个构造器没有参数。
final Car car = Car.create( Car::new );
final List<Car> cars = Arrays.asList( car );
第二种方法引用的类型是静态方法引用，语法是Class::static_method。注意：这个方法接受一个Car类型的参数。
cars.forEach( Car::collide );
第三种方法引用的类型是某个类的成员方法的引用，语法是Class::method，注意，这个方法没有定义入参：
cars.forEach( Car::repair );
第四种方法引用的类型是某个实例对象的成员方法的引用，语法是instance::method。注意：这个方法接受一个Car类型的参数：
final Car police = Car.create( Car::new );
cars.forEach( police::follow );
运行上述例子，可以在控制台看到如下输出（Car实例可能不同）：
Collided com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Repaired com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Following the com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
重复注解
自从Java 5中引入注解以来，这个特性开始变得非常流行，并在各个框架和项目中被广泛使用。不过，注解有一个很大的限制是：在同一个地方不能多次使用同一个注解。Java 8打破了这个限制，引入了重复注解的概念，允许在同一个地方多次使用同一个注解。
在Java 8中使用**@Repeatable**注解定义重复注解，实际上，这并不是语言层面的改进，而是编译器做的一个trick，底层的技术仍然相同。可以利用下面的代码说明：
package com.javacodegeeks.java8.repeatable.annotations;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Repeatable;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
public class RepeatingAnnotations
@Target( ElementType.TYPE )
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
public @interface Filters
Filter[] value();
@Target( ElementType.TYPE )
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
@Repeatable( Filters.class )
public @interface Filter
String value();
;
@Filter( "filter1" )
@Filter( "filter2" )
public interface Filterable
public static void main(String[] args)
for( Filter filter: Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) )
System.out.println( filter.value() );
正如我们所见，这里的Filter类使用**@Repeatable(Filters.class)注解修饰，而Filters是存放Filter注解的容器，编译器尽量对开发者屏蔽这些细节。这样，Filterable接口可以用两个Filter注解注释（这里并没有提到任何关于Filters**的信息）。
另外，反射API提供了一个新的方法：getAnnotationsByType()，可以返回某个类型的重复注解，例如Filterable.class.getAnnoation(Filters.class)将返回两个Filter实例，输出到控制台的内容如下所示：
filter1
filter2
如果你希望了解更多内容，可以参考官方文档。
更好的类型推断
Java 8编译器在类型推断方面有很大的提升，在很多场景下编译器可以推导出某个参数的数据类型，从而使得代码更为简洁。例子代码如下：
package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
public class Value<T>
public static<T> T defaultValue()
return null;
public T getOrDefault(T value, T defaultValue )
return ( value != null ) ? value : defaultValue;
下列代码是 Value< String> 类型的应用：
package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
public class TypeInference
public static void main(String[] args)
final Value<String> value = new Value<>();
value.getOrDefault("22", Value.defaultValue() );
参数 Value.defaultValue() 的类型由编译器推导得出，不需要显式指明。在Java 7中这段代码会有编译错误，除非使用Value.defaultValue()。
拓宽注解的应用场景
Java 8拓宽了注解的应用场景。现在，注解几乎可以使用在任何元素上：局部变量、接口类型、超类和接口实现类，甚至可以用在函数的异常定义上。下面是一些例子：
package com.javacodegeeks.java8.annotations;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Annotations
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
@Target( ElementType.TYPE_USE, ElementType.TYPE_PARAMETER )
public @interface NonEmpty
public static class Holder< @NonEmpty T > extends @NonEmpty Object
public void method() throws @NonEmpty Exception
@SuppressWarnings( "unused" )
public static void main(String[] args)
final Holder< String > holder = new @NonEmpty Holder< String >();
@NonEmpty Collection< @NonEmpty String > strings = new ArrayList<>();
ElementType.TYPE_USER 和 ElementType.TYPE_PARAMETER 是Java 8新增的两个注解，用于描述注解的使用场景。Java 语言也做了对应的改变，以识别这些新增的注解。
编译器的新特性
参数名称
在运行时获得Java程序中方法的参数名称
为了在运行时获得Java程序中方法的参数名称，老一辈的Java程序员必须使用不同方法，例如Paranamer liberary。Java 8终于将这个特性规范化，在语言层面（使用反射API和 Parameter.getName()方法 ）和字节码层面（使用新的javac编译器以及 -parameters 参数）提供支持。
package com.javacodegeeks.java8.parameter.names;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;
public class ParameterNames
public static void main(String[] args) throws Exception
Method method = ParameterNames.class.getMethod("main", String[].class );
for( final Parameter parameter: method.getParameters() )
System.out.println( "Parameter: " + parameter.getName() );
在Java 8中这个特性是默认关闭的，因此如果不带 -parameters 参数编译上述代码并运行，则会输出如下结果：
Parameter: arg0
如果带 -parameters 参数，则会输出如下结果（正确的结果）：
Parameter: args
如果你使用Maven进行项目管理，则可以在 maven-compiler-plugin 编译器的配置项中配置**-parameters**参数：
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>3.1</version>
<configuration>
<compilerArgument>-parameters</compilerArgument>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
</configuration>
</plugin>
官方库的新特性
Optional
Java应用中最常见的bug就是空值异常。在Java 8之前，Google Guava引入了Optionals类来解决NullPointerException，从而避免源码被各种null检查污染，以便开发者写出更加整洁的代码。
Java 8也将Optional加入了官方库。
Optional仅仅是一个功能：存放T类型的值或者null。它提供了一些有用的接口来避免显式的null检查，可以参考Java 8官方文档了解更多细节。
接下来看一点使用Optional的例子：可能为空的值或者某个类型的值：
Optional<String> fullName = Optional.ofNullable( null );
System.out.println( "Full Name is set? " + fullName.isPresent() );
System.out.println( "Full Name: " + fullName.orElseGet( () -> "[none]" ) );
System.out.println( fullName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
如果**Optional **实例持有一个非空值，则 **isPresent() **方法返回true，否则返回false；
**orElseGet() **方法，**Optional **实例持有null，则可以接受一个lambda表达式生成的默认值；
**map() **方法可以将现有的 **Opetional **实例的值转换成新的值；
orElse() 方法与 **orElseGet() **方法类似，但是在持有null的时候返回传入的默认值。
上述代码的输出结果如下：
Full Name is set? false
Full Name: [none]
Hey Stranger!
再看下另一个简单的例子：
Optional<String> firstName = Optional.of( "Tom" );
System.out.println( 程序员要拥抱变化，聊聊Android即将支持的Java 8