JDK1.8目前在企業中已經廣泛被應用,今天我們將學習以下方面的新特性:
· Lambda表達式
· 函數式接口
· 方法引用
· 接口的默認方法和靜態方法
· Optional
· Streams
· 並行數組
Lambda 表達式,也可稱為閉包,它是推動 Java 8 發布的最重要新特性。Lambda 允許把函數作為一個方法的參數(函數作為參數傳遞進方法中)。可以使代碼變的更加簡潔緊湊。
需要注意:
· 參數類型可省略,編譯器可以自己推斷
· 如果只有一個參數,圓括號可以省略
· 代碼塊如果只是一行代碼,大括號也可以省略
· 如果代碼塊是一行,且是有結果的表達式, return 可以省略
注意:事實上,把Lambda表達式可以看做是匿名內部類的一種簡寫方式。當然,前提是這個匿名內部類對應的必須
是接口,而且接口中必須只有一個函數!Lambda表達式就是直接編寫函數的:參數列表、代碼體、返回值等信息,
用函數來代替完整的匿名內部類 !
示例1:多個參數
準備一個集合:
假設我們要對集合排序,我們先看JDK7的寫法,需要通過匿名內部類來構造一個 Comparator :
如果是jdk8,我們可以使用新增的集合API:sort(Comparator c) 方法,接收一個比較器,我們用Lambda來代替Comparator 的匿名內部類:
對比一下 Comparator 中的 compare() 方法,你會發現:這裡編寫的Lambda表達式,恰恰就是 compare() 方法的簡寫形式,JDK8會把它編譯為匿名內部類。是不是簡單多了!
別著急,我們發現這裡的代碼塊只有一行代碼,符合前面的省略規則,我們可以簡寫為:
示例2:單個參數
還以剛才的集合為例,現在我們想要遍歷集合中的元素,並且列印。
先用jdk1.7的方式:
jdk1.8給集合添加了一個方法:foreach() ,接收一個對元素進行操作的函數:
實例3:把Lambda賦值給變量
Lambda表達式的實質其實還是匿名內部類,所以我們其實可以把Lambda表達式賦值給某個變量。
不過上面的用法很少見,一般都是直接把Lambda作為參數。
示例4:隱式final
Lambda表達式的實質其實還是匿名內部類,而匿名內部類在訪問外部局部變量時,要求變量必須聲明為 final !不過我們在使用Lambda表達式時無需聲明 final ,這並不是說違反了匿名內部類的規則,因為Lambda底層會隱式的把變量設置為 final ,在後續的操作中,一定不能修改該變量:
正確示範:
錯誤案例:
經過前面的學習,相信大家對於Lambda表達式已經有了初步的了解。總結一下:
· Lambda表達式是接口的匿名內部類的簡寫形式
· 接口必須滿足:內部只有一個函數
其實這樣的接口,我們稱為函數式接口,我們學過的 Runnable 、Comparator 都是函數式接口的典型代表。但是在實踐中,函數接口是非常脆弱的,只要有人在接口裡添加多一個方法,那麼這個接口就不是函數接口了,就會導致編譯失敗。Java 8提供了一個特殊的註解@FunctionalInterface 來克服上面提到的脆弱性並且顯示地表明函數接口。而且jdk8版本中,對很多已經存在的接口都添加了@FunctionalInterface 註解,例如 Runnable 接口:
另外,Jdk8默認提供了一些函數式接口供我們使用:
Function代表的是有參數,有返回值的函數。還有很多類似的Function接口:
看出規律了嗎?這些都是一類函數接口,在Function基礎上衍生出的,要麼明確了參數不確定返回結果,要麼明確結果不知道參數類型,要麼兩者都知道。
Consumer系列與Function系列一樣,有各種衍生接口,這裡不一一列出了。不過都具備類似的特徵:那就是不返回任何結果。
Supplier系列,英文翻譯就是「供應者」,顧名思義:只產出,不收取。所以不接受任何參數,返回T類型結果。
方法引用使得開發者可以將已經存在的方法作為變量來傳遞使用。方法引用可以和Lambda表達式配合使用。
可以看到這個方法接收兩個參數:
· List<T> list :需要進行轉換的集合
· Function<T,R> :函數接口,接收T類型,返回R類型。用這個函數接口對list中的元素T進行轉換,變為R類型
接下來,我們看具體案例:
① 類的靜態方法引用
我們需要把這個集合中的元素轉為十六進位保存,需要調用Integer.toHexString() 方法:
這個方法接收一個 i 類型,返回一個 String 類型,可以用來構造一個 Function 的函數接口:
我們先按照Lambda原始寫法,傳入的Lambda表達式會被編譯為 Function 接口,接口中通過Integer.toHexString(i) 對原來集合的元素進行轉換:
上面的Lambda表達式代碼塊中,只有對 Integer.toHexString() 方法的引用,沒有其它代碼,因此我們可以直接把方法作為參數傳遞,由編譯器幫我們處理,這就是靜態方法引用:
② 類的非靜態方法引用
接下來,我們把剛剛生成的 String 集合 hexList 中的元素都變成大寫,需要藉助於String類的toUpperCase()方法:
這次是非靜態方法,不能用類名調用,需要用實例對象,因此與剛剛的實現有一些差別,我們接收集合中的每一個字符串 s 。但與上面不同然後 s 不是 toUpperCase() 的參數,而是調用者:
因為代碼體只有對 toUpperCase() 的調用,所以可以把方法作為參數引用傳遞,依然可以簡寫:
下面一個需求是這樣的,我們先定義一個數字 Integer num = 2000 ,然後用這個數字和集合中的每個數字進行比較,比較的結果放入一個新的集合。比較對象,我們可以用 Integer 的 compareTo 方法:
與前面類似,這裡Lambda的代碼塊中,依然只有對 num.compareTo(i) 的調用,所以可以簡寫。但是,需要注意的是,這次方法的調用者不是集合的元素,而是一個外部的局部變量 num ,因此不能使用Integer::compareTo ,因為這樣是無法確定方法的調用者。要指定調用者,需要用 對象::方法名 的方式:
最後一個場景:把集合中的數字作為毫秒值,構建出 Date 對象並放入集合,這裡我們就需要用到Date的構造函數:
我們可以接收集合中的每個元素,然後把元素作為 Date 的構造函數參數:
上面的Lambda表達式實現方式,代碼體只有 new Date() 一行代碼,因此也可以採用方法引用進行簡寫。但問題是,構造函數沒有名稱,我們只能用 new 關鍵字來代替:
注意兩點:
· 上面代碼中的System.out::println 其實是 指定對象System.out的非靜態方法println的引用
· 如果構造函數有多個,可能無法區分導致傳遞失敗
Java 8使用兩個新概念擴展了接口的含義:默認方法和靜態方法。
默認方法使得開發者可以在 不破壞二進位兼容性的前提下,往現存接口中添加新的方法,即不強制那些實現了該接口的類也同時實現這個新加的方法。
默認方法和抽象方法之間的區別在於抽象方法需要實現,而默認方法不需要。接口提供的默認方法會被接口的實現類繼承或者覆寫,例子代碼如下:
Defaulable接口使用關鍵字default定義了一個默認方法notRequired()。DefaultableImpl類實現了這個接口,同時默認繼承了這個接口中的默認方法;OverridableImpl類也實現了這個接口,但覆寫了該接口的默認方法,並提供了一個不同的實現。
Java 8帶來的另一個有趣的特性是在接口中可以定義靜態方法,我們可以直接用接口調用這些靜態方法。例子代碼如下:
下面的代碼片段整合了默認方法和靜態方法的使用場景:
這段代碼的輸出結果如下:
由於JVM上的默認方法的實現在字節碼層面提供了支持,因此效率非常高。默認方法允許在不打破現有繼承體系的基礎上改進接口。該特性在官方庫中的應用是:給 java.util.Collection 接口添加新方法,如 stream() 、
parallelStream() 、 forEach() 和 removeIf() 等等。
儘管默認方法有這麼多好處,但在實際開發中應該謹慎使用:在複雜的繼承體系中,默認方法可能引起歧義和編譯錯誤。如果你想了解更多細節,可以參考官方文檔。
Java應用中最常見的bug就是空值異常。
Optional 僅僅是一個容器,可以存放T類型的值或者 null 。它提供了一些有用的接口來避免顯式的 null 檢查,可以參考Java 8官方文檔了解更多細節。
接下來看一點使用Optional的例子:可能為空的值或者某個類型的值:
如果 Optional 實例持有一個非空值,則 isPresent() 方法返回 true ,否則返回 false ;如果 Optional 實例持有null , orElseGet() 方法可以接受一個lambda表達式生成的默認值;map() 方法可以將現有的 Optional 實例的值轉換成新的值;orElse() 方法與 orElseGet() 方法類似,但是在持有null的時候返回傳入的默認值,而不是通過Lambda來生成。
上述代碼的輸出結果如下:
這個例子的輸出是:
新增的Stream API(java.util.stream)將生成環境的函數式編程引入了Java庫中。這是目前為止最大的一次對Java庫的完善,以便開發者能夠寫出更加有效、更加簡潔和緊湊的代碼。
Steam API極大得簡化了集合操作(後面我們會看到不止是集合),首先看下這個叫Task的類:
Task類有一個points屬性,另外還有兩種狀態:OPEN或者CLOSED。現在假設有一個task集合:
首先看一個問題:在這個task集合中一共有多少個OPEN狀態的?計算出它們的points屬性和。在Java 8之前,要解決這個問題,則需要使用foreach循環遍歷task集合;但是在Java 8中可以利用steams解決:包括一系列元素的列表,並且支持順序和並行處理。
運行這個方法的控制臺輸出是:
這裡有很多知識點值得說。首先, tasks 集合被轉換成 steam 表示;其次,在 steam 上的 filter 操作會過濾掉所有CLOSED 的 task ;第三, mapToInt 操作基於 tasks 集合中的每個 task 實例的 Task::getPoints 方法將 task流轉換成 Integer 集合;最後,通過 sum 方法計算總和,得出最後的結果。
在學習下一個例子之前,還需要記住一些steams(點此更多細節)的知識點。Steam之上的操作可分為中間操作和晚期操作。
中間操作會返回一個新的steam——執行一個中間操作(例如filter)並不會執行實際的過濾操作,而是創建一個新的steam,並將原steam中符合條件的元素放入新創建的steam。
晚期操作(例如forEach或者sum),會遍歷steam並得出結果或者附帶結果;在執行晚期操作之後,steam處理線已經處理完畢,就不能使用了。在幾乎所有情況下,晚期操作都是立刻對steam進行遍歷。
steam的另一個價值是創造性地支持並行處理(parallel processing)。對於上述的tasks集合,我們可以用下面的代碼計算所有task的points之和:
這裡我們使用parallel方法並行處理所有的task,並使用reduce方法計算最終的結果。控制臺輸出如下:
對於一個集合,經常需要根據某些條件對其中的元素分組。利用steam提供的API可以很快完成這類任務,代碼如下:
控制臺的輸出如下:
最後一個關於tasks集合的例子問題是:如何計算集合中每個任務的點數在集合中所佔的比重,具體處理的代碼如下:
控制臺輸出結果如下:
最後,正如之前所說,Steam API不僅可以作用於Java集合,傳統的IO操作(從文件或者網絡一行一行得讀取數據)可以受益於steam處理,這裡有一個小例子:
Stream的方法 onClose() 返回一個等價的有額外句柄的Stream,當Stream的 close() 方法被調用的時候這個句柄會被執行。Stream API、Lambda表達式還有接口默認方法和靜態方法支持的方法引用,是Java 8對軟體開發的現代範式的響應。
Java8版本新增了很多新的方法,用於支持並行數組處理。最重要的方法是 parallelSort() ,可以顯著加快多核機器上的數組排序。下面的例子論證了parallexXxx系列的方法:
上述這些代碼使用parallelSetAll()方法生成20000個隨機數,然後使用parallelSort()方法進行排序。這個程序會輸出亂序數組和排序數組的前10個元素。上述例子的代碼輸出的結果是: