疾风步行者

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2022/08/26阅读:12主题:自定义主题1

Java 8 新特性

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
  • 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 ) );

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 ) );

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.Runnablejava.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 createfinal Supplier<Car> supplier ) {
        return supplier.get();
    }              
 
    public static void collidefinal Car car ) {
        System.out.println( "Collided " + car.toString() );
    }
 
    public void followfinal 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.getAnnotationsByTypeFilter.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_USERElementType.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 );
        forfinal 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( "First Name is set? " + firstName.isPresent() );        
System.out.println( "First Name: " + firstName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
System.out.println( firstName.map(s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
System.out.println();

这个例子的输出是:

First Name is set? true
First Name: Tom
Hey Tom!

如果想了解更多的细节,请参考官方文档Optional源码

package java.util;

import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.Supplier;

/**
 * A container object which may or may not contain a non-null value.
 * If a value is present, {@code isPresent()} will return {@code true} and
 * {@code get()} will return the value.
 *
 * <p>Additional methods that depend on the presence or absence of a contained
 * value are provided, such as {@link #orElse(java.lang.Object) orElse()}
 * (return a default value if value not present) and
 * {@link #ifPresent(java.util.function.Consumer) ifPresent()} (execute a block
 * of code if the value is present).
 *
 * <p>This is a <a href="../lang/doc-files/ValueBased.html">value-based</a>
 * class; use of identity-sensitive operations (including reference equality
 * ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on instances of
 * {@code Optional} may have unpredictable results and should be avoided.
 *
 * @since 1.8
 */

public final class Optional<T{
    /**
     * Common instance for {@code empty()}.
     */

    private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();

    /**
     * If non-null, the value; if null, indicates no value is present
     */

    private final T value;

    /**
     * Constructs an empty instance.
     *
     * @implNote Generally only one empty instance, {@link Optional#EMPTY},
     * should exist per VM.
     * 
     * 无参构造
     */

    private Optional() {
        this.value = null;
    }

    /**
     * Returns an empty {@code Optional} instance.  No value is present for this
     * Optional.
     *
     * @apiNote Though it may be tempting to do so, avoid testing if an object
     * is empty by comparing with {@code ==} against instances returned by
     * {@code Option.empty()}. There is no guarantee that it is a singleton.
     * Instead, use {@link #isPresent()}.
     *
     * @param <T> Type of the non-existent value
     * @return an empty {@code Optional}
     * 
     *  返回一个空Optional实例。
     */

    public static<T> Optional<T> empty() {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
        return t;
    }

    /**
     * Constructs an instance with the value present.
     *
     * @param value the non-null value to be present
     * @throws NullPointerException if value is null
     *
     * 有参构造
     */

    private Optional(T value) {
        this.value = Objects.requireNonNull(value);
    }

    /**
     * Returns an {@code Optional} with the specified present non-null value.
     *
     * @param <T> the class of the value
     * @param value the value to be present, which must be non-null
     * @return an {@code Optional} with the value present
     * @throws NullPointerException if value is null
     *
     * 返回一个具有指定当前非空值的Optional实例。
     */

    public static <T> Optional<T> of(T value) {
        return new Optional<>(value);
    }

    /**
     * Returns an {@code Optional} describing the specified value, if non-null,
     * otherwise returns an empty {@code Optional}.
     *
     * @param <T> the class of the value
     * @param value the possibly-null value to describe
     * @return an {@code Optional} with a present value if the specified value
     * is non-null, otherwise an empty {@code Optional}
     *
     * 如果非空,返回一个指定值Optional实例,否则返回一个空Optional。
     */

    public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
        return value == null ? empty() : of(value);
    }

    /**
     * If a value is present in this {@code Optional}, returns the value,
     * otherwise throws {@code NoSuchElementException}.
     *
     * @return the non-null value held by this {@code Optional}
     * @throws NoSuchElementException if there is no value present
     *
     * @see Optional#isPresent()
     *
     * 如果 this 中存在Optional值,则返回该值,否则抛出NoSuchElementException。
     */

    public T get() {
        if (value == null) {
            throw new NoSuchElementException("No value present");
        }
        return value;
    }

    /**
     * Return {@code true} if there is a value present, otherwise {@code false}.
     *
     * @return {@code true} if there is a value present, otherwise {@code false}
     *
     * 如果存在值(不为null)则返回true,否则返回false。
     */

    public boolean isPresent() {
        return value != null;
    }

    /**
     * If a value is present, invoke the specified consumer with the value,
     * otherwise do nothing.
     *
     * @param consumer block to be executed if a value is present
     * @throws NullPointerException if value is present and {@code consumer} is
     * null
     *
     * 如果存在值,则使用该值调用指定的使用者,否则不执行任何操作。
     */

    public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
        if (value != null)
            consumer.accept(value);
    }

    /**
     * If a value is present, and the value matches the given predicate,
     * return an {@code Optional} describing the value, otherwise return an
     * empty {@code Optional}.
     *
     * @param predicate a predicate to apply to the value, if present
     * @return an {@code Optional} describing the value of this {@code Optional}
     * if a value is present and the value matches the given predicate,
     * otherwise an empty {@code Optional}
     * @throws NullPointerException if the predicate is null
     *
     * 如果存在一个值,并且该值与给定的谓词匹配,则返回一个Optional描述该值的值,否则返回一个空值Optional。
     */

    public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
        Objects.requireNonNull(predicate);
        if (!isPresent())
            return this;
        else
            return predicate.test(value) ? this : empty();
    }

    /**
     * If a value is present, apply the provided mapping function to it,
     * and if the result is non-null, return an {@code Optional} describing the
     * result.  Otherwise return an empty {@code Optional}.
     *
     * @apiNote This method supports post-processing on optional values, without
     * the need to explicitly check for a return status.  For example, the
     * following code traverses a stream of file names, selects one that has
     * not yet been processed, and then opens that file, returning an
     * {@code Optional<FileInputStream>}:
     *
     * <pre>{@code
     *     Optional<FileInputStream> fis =
     *         names.stream().filter(name -> !isProcessedYet(name))
     *                       .findFirst()
     *                       .map(name -> new FileInputStream(name));
     * }</pre>
     *
     * Here, {@code findFirst} returns an {@code Optional<String>}, and then
     * {@code map} returns an {@code Optional<FileInputStream>} for the desired
     * file if one exists.
     *
     * @param <U> The type of the result of the mapping function
     * @param mapper a mapping function to apply to the value, if present
     * @return an {@code Optional} describing the result of applying a mapping
     * function to the value of this {@code Optional}, if a value is present,
     * otherwise an empty {@code Optional}
     * @throws NullPointerException if the mapping function is null
     *
     * 如果存在值,则对其应用提供的映射函数,如果结果为非 null,则返回Optional描述结果。
     */

    public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
        Objects.requireNonNull(mapper);
        if (!isPresent())
            return empty();
        else {
            return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
        }
    }

    /**
     * If a value is present, apply the provided {@code Optional}-bearing
     * mapping function to it, return that result, otherwise return an empty
     * {@code Optional}.  This method is similar to {@link #map(Function)},
     * but the provided mapper is one whose result is already an {@code Optional},
     * and if invoked, {@code flatMap} does not wrap it with an additional
     * {@code Optional}.
     *
     * @param <U> The type parameter to the {@code Optional} returned by
     * @param mapper a mapping function to apply to the value, if present
     *           the mapping function
     * @return the result of applying an {@code Optional}-bearing mapping
     * function to the value of this {@code Optional}, if a value is present,
     * otherwise an empty {@code Optional}
     * @throws NullPointerException if the mapping function is null or returns
     * a null result
     *
     * 如果存在值,则将提供的Optional-bearing 映射函数应用于它,返回该结果,否则返回空 Optional。
     */

    public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
        Objects.requireNonNull(mapper);
        if (!isPresent())
            return empty();
        else {
            return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
        }
    }

    /**
     * Return the value if present, otherwise return {@code other}.
     *
     * @param other the value to be returned if there is no value present, may
     * be null
     * @return the value, if present, otherwise {@code other}
     *
     * 对自身判断,如果存在则返回自身,否则返回other。
     * 对自身判断,如果不为null则返回自身,否则返回一个指定的值。
     */

    public T orElse(T other) {
        return value != null ? value : other;
    }

    /**
     * Return the value if present, otherwise invoke {@code other} and return
     * the result of that invocation.
     *
     * @param other a {@code Supplier} whose result is returned if no value
     * is present
     * @return the value if present otherwise the result of {@code other.get()}
     * @throws NullPointerException if value is not present and {@code other} is
     * null
     *
     * 如果存在则返回该值,否则调用other并返回该调用的结果。
     */

    public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
        return value != null ? value : other.get();
    }

    /**
     * Return the contained value, if present, otherwise throw an exception
     * to be created by the provided supplier.
     *
     * @apiNote A method reference to the exception constructor with an empty
     * argument list can be used as the supplier. For example,
     * {@code IllegalStateException::new}
     *
     * @param <X> Type of the exception to be thrown
     * @param exceptionSupplier The supplier which will return the exception to
     * be thrown
     * @return the present value
     * @throws X if there is no value present
     * @throws NullPointerException if no value is present and
     * {@code exceptionSupplier} is null
     *
     * 如果存在(不为null),则返回该值,否则抛出由提供的供应商创建的异常。
     */

    public <X extends Throwable> orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
        if (value != null) {
            return value;
        } else {
            throw exceptionSupplier.get();
        }
    }

    /**
     * Indicates whether some other object is "equal to" this Optional. The
     * other object is considered equal if:
     * <ul>
     * <li>it is also an {@code Optional} and;
     * <li>both instances have no value present or;
     * <li>the present values are "equal to" each other via {@code equals()}.
     * </ul>
     *
     * @param obj an object to be tested for equality
     * @return {code true} if the other object is "equal to" this object
     * otherwise {@code false}
     *
     * 判断某个其他对象是否“等于”此 Optional。 相等返回true,不想等返回false
     */

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }

        if (!(obj instanceof Optional)) {
            return false;
        }

        Optional<?> other = (Optional<?>) obj;
        return Objects.equals(value, other.value);
    }

    /**
     * Returns the hash code value of the present value, if any, or 0 (zero) if
     * no value is present.
     *
     * @return hash code value of the present value or 0 if no value is present
     *
     * 返回当前值的哈希码值(如果有);如果不存在值,则返回 0(零)。
     */

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hashCode(value);
    }

    /**
     * Returns a non-empty string representation of this Optional suitable for
     * debugging. The exact presentation format is unspecified and may vary
     * between implementations and versions.
     *
     * @implSpec If a value is present the result must include its string
     * representation in the result. Empty and present Optionals must be
     * unambiguously differentiable.
     *
     * @return the string representation of this instance
     *
     * 返回此 Optional 适合调试的非空字符串表示形式。
     */

    @Override
    public String toString() {
        return value != null
            ? String.format("Optional[%s]", value)
            : "Optional.empty";
    }
}

Stream

新增的Stream API(java.util.stream)将生成环境的函数式编程引入了Java库中。这是目前为止最大的一次对Java库的完善,以便开发者能够写出更加有效、更加简洁和紧凑的代码。 Steam API极大得简化了集合操作(后面我们会看到不止是集合),首先看下这个叫Task的类:

public class Streams  {
    private enum Status {
        OPEN, CLOSED
    };
 
    private static final class Task {
        private final Status status;
        private final Integer points;
 
        Task( final Status status, final Integer points ) {
            this.status = status;
            this.points = points;
        }
 
        public Integer getPoints() {
            return points;
        }
 
        public Status getStatus() {
            return status;
        }
 
        @Override
        public String toString() {
            return String.format( "[%s, %d]", status, points );
        }
    }
}

Task类有一个分数(或伪复杂度)的概念,另外还有两种状态:OPEN或者CLOSED。现在假设有一个task集合:

final Collection< Task > tasks = Arrays.asList(
    new Task( Status.OPEN, 5 ),
    new Task( Status.OPEN, 13 ),
    new Task( Status.CLOSED, 8 ) 
);

首先看一个问题:在这个task集合中一共有多少个OPEN状态的点? 在Java 8之前,要解决这个问题,则需要使用 foreach 循环遍历task集合; 但是在Java 8中可以利用steams解决:包括一系列元素的列表,并且支持顺序和并行处理。

// Calculate total points of all active tasks using sum()
final long totalPointsOfOpenTasks = tasks
    .stream()
    .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN )
    .mapToInt( Task::getPoints )
    .sum();
 
System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );

运行这个方法的控制台输出是:

Total points: 18

这里有很多知识点值得说。

  • 首先,tasks集合被转换成steam表示;
  • 其次,在steam上的 filter 操作会过滤掉所有CLOSED的task;
  • 第三,mapToInt 操作基于每个task实例的 Task::getPoints 方法将task流转换成Integer集合;
  • 最后,通过sum方法计算总和,得出最后的结果。

在学习下一个例子之前,还需要记住一些steams(点此更多细节)的知识点。Steam之上的操作可分为中间操作和终止操作。详情可参考:Stream API 中间操作会返回一个新的steam——执行一个中间操作(例如 filter )并不会执行实际的过滤操作,而是创建一个新的steam,并将原steam中符合条件的元素放入新创建的steam。 终止操作(例如 forEach 或者 sum ),会遍历steam并得出结果或者附带结果;在执行终止操作之后,steam处理线已经处理完毕,就不能使用了。在几乎所有情况下,终止操作都是立刻对steam进行遍历。 steam的另一个价值是创造性地支持并行处理(parallel processing)。对于上述的tasks集合,我们可以用下面的代码计算所有任务的点数之和:

// Calculate total points of all tasks
final double totalPoints = tasks
   .stream()
   .parallel()
   .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints ) 
   .reduce( 0, Integer::sum );
 
System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );

这里我们使用parallel方法并行处理所有的task,并使用reduce方法计算最终的结果。控制台输出如下:

Total points(all tasks): 26.0

对于一个集合,经常需要根据某些条件对其中的元素分组。利用steam提供的API可以很快完成这类任务,代码如下:

// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
    .stream()
    .collect( Collectors.groupingBy(Task::getStatus));
System.out.println( map );

控制台的输出如下:

{CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]}

最后一个关于tasks集合的例子问题是:如何计算集合中每个任务的点数在集合中所占的比重,具体处理的代码如下:

// Calculate the weight of each tasks (as percent of total points) 
final Collection< String > result = tasks
    .stream()                                        // Stream< String >
    .mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream
    .asLongStream()                                  // LongStream
    .mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream
    .boxed()                                         // Stream< Double >
    .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
    .mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String> 
    .collect( Collectors.toList() );                 // List< String > 
 
System.out.println( result );

控制台输出结果如下:

[19%, 50%, 30%]

最后,正如之前所说,Steam API不仅可以作用于Java集合,传统的IO操作(从文件或者网络一行一行得读取数据)可以受益于steam处理,这里有一个小例子:

final Path path = new File( filename ).toPath();
try( Stream<String> lines = Files.lines(path, StandardCharsets.UTF_8)) {
    lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
}

Stream的方法 onClose 返回一个等价的有额外句柄的Stream,当Stream的 close() 方法被调用的时候这个句柄会被执行。 Stream API、Lambda表达式还有接口默认方法和静态方法支持的方法引用,是Java 8对软件开发的现代范式的响应。 Stream流与Lambda表达式、方法引用等结合使用,效果还是比较不错的,可以多加练习。

Date/Time API(JSR 310)

Java 8引入了新的Date-Time API(JSR 310)来改进时间、日期的处理。时间和日期的管理一直是最令Java开发者痛苦的问题。java.util.Date和后来的java.util.Calendar一直没有解决这个问题(甚至令开发者更加迷茫)。 因为上面这些原因,诞生了第三方库Joda-Time,可以替代Java的时间管理API。Java 8中新的时间和日期管理API深受Joda-Time影响,并吸收了很多Joda-Time的精华。新的java.time包包含了所有关于日期、时间、时区、Instant(跟日期类似但是精确到纳秒)、duration(持续时间)和时钟操作的类。新设计的API认真考虑了这些类的不变性(从java.util.Calendar吸取的教训),如果某个实例需要修改,则返回一个新的对象。 我们接下来看看java.time包中的关键类和各自的使用例子。首先,Clock 类使用时区来返回当前的纳秒时间和日期。Clock 可以替代 System.currentTimeMillis()TimeZone.getDefault()

// Get the system clock as UTC offset 
final Clock clock = Clock.systemUTC();
System.out.println( clock.instant() );
System.out.println( clock.millis() );

这个例子的输出结果是:

2014-04-12T15:19:29.282Z
1397315969360

第二,关注下 LocalDateLocalTime 类。LocalDate 仅仅包含ISO-8601日历系统中的日期部分;LocalTime则仅仅包含该日历系统中的时间部分。这两个类的对象都可以使用Clock对象构建得到。

// Get the local date and local time
final LocalDate date = LocalDate.now();
final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );
 
System.out.println( date );
System.out.println( dateFromClock );
 
// Get the local date and local time
final LocalTime time = LocalTime.now();
final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock );
 
System.out.println( time );
System.out.println( timeFromClock );

上述例子的输出结果如下:

2014-04-12
2014-04-12
11:25:54.568
15:25:54.568

LocalDateTime 类包含了LocalDate和LocalTime的信息,但是不包含ISO-8601日历系统中的时区信息。这里有一些关于LocalDate和LocalTime的例子

// Get the local date/time
final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();
final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );
 
System.out.println( datetime );
System.out.println( datetimeFromClock );

上述这个例子的输出结果如下:

2014-04-12T11:37:52.309
2014-04-12T15:37:52.309

如果你需要特定时区的data/time信息,则可以使用ZoneDateTime,它保存有ISO-8601日期系统的日期和时间,而且有时区信息。下面是一些使用不同时区的例子:

// Get the zoned date/time
final ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of( "America/Los_Angeles" ) );
 
System.out.println( zonedDatetime );
System.out.println( zonedDatetimeFromClock );
System.out.println( zonedDatetimeFromZone );

这个例子的输出结果是:

2014-04-12T11:47:01.017-04:00[America/New_York]
2014-04-12T15:47:01.017Z
2014-04-12T08:47:01.017-07:00[America/Los_Angeles]

最后看下Duration类,它持有的时间精确到秒和纳秒。这使得我们可以很容易得计算两个日期之间的不同,例子代码如下:

// Get duration between two dates
final LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2014, Month.APRIL, 16000 );
final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2015, Month.APRIL, 16235959 );
 
final Duration duration = Duration.between( from, to );
System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );
System.out.println( "Duration in hours: " + duration.toHours() );

这个例子用于计算2014年4月16日和2015年4月16日之间的天数和小时数,输出结果如下:

Duration in days: 365
Duration in hours: 8783

对于Java 8的新日期时间的总体印象还是比较积极的,一部分是因为Joda-Time的积极影响,另一部分是因为官方终于听取了开发人员的需求。如果希望了解更多细节,可以参考官方文档

Nashorn JavaScript引擎

Java 8提供了新的Nashorn JavaScript引擎,使得我们可以在JVM上开发和运行JS应用。Nashorn JavaScript引擎是javax.script.ScriptEngine的另一个实现版本,这类Script引擎遵循相同的规则,允许Java和JavaScript交互使用,例子代码如下:

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName( "JavaScript" );
System.out.println( engine.getClass().getName() );
System.out.println( "Result:" + engine.eval( "function f() { return 1; }; f() + 1;" ) );

这个代码的输出结果如下:

jdk.nashorn.api.scripting.NashornScriptEngine
Result: 2

Base64

对Base64编码的支持已经被加入到Java 8官方库中,这样不需要使用第三方库就可以进行Base64编码,例子代码如下:

package com.javacodegeeks.java8.base64;
 
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
 
public class Base64s {
    public static void main(String[] args) {
        final String text = "Base64 finally in Java 8!";
 
        final String encoded = Base64
            .getEncoder()
            .encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) );
        System.out.println( encoded );
 
        final String decoded = new String( 
            Base64.getDecoder().decode( encoded ),
            StandardCharsets.UTF_8 );
        System.out.println( decoded );
    }
}

这个例子的输出结果如下:

QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==
Base64 finally in Java 8!

新的Base64API也支持URL和MINE的编码解码。 (Base64.getUrlEncoder() / Base64.getUrlDecoder(), Base64.getMimeEncoder() / Base64.getMimeDecoder())。

并行数组

Java8版本新增了很多新的方法,用于支持并行数组处理。最重要的方法是 parallelSort() ,可以显著加快多核机器上的数组排序。下面的例子论证了parallexXxx 系列的方法:

package com.javacodegeeks.java8.parallel.arrays;
 
import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
 
public class ParallelArrays {
    public static void main( String[] args ) {
        long[] arrayOfLong = new long [ 20000 ];        
 
        Arrays.parallelSetAll( arrayOfLong, 
            index -> ThreadLocalRandom.current().nextInt( 1000000 ) );
        Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( 
            i -> System.out.print( i + " " ) );
        System.out.println();
 
        Arrays.parallelSort( arrayOfLong );        
        Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( 
            i -> System.out.print( i + " " ) );
        System.out.println();
    }
}

上述这些代码使用**parallelSetAll()方法生成20000个随机数,然后使用parallelSort()**方法进行排序。这个程序会输出乱序数组和排序数组的前10个元素。上述例子的代码输出的结果是:

Unsorted: 591217 891976 443951 424479 766825 351964 242997 642839 119108 552378 
Sorted: 39 220 263 268 325 607 655 678 723 793

并发性

基于新增的lambda表达式和steam特性,为Java 8中为java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类添加了新的方法来支持聚焦操作;另外,也为java.util.concurrentForkJoinPool 类添加了新的方法来支持通用线程池操作(更多内容可以参考并发编程)。 Java 8还添加了新的java.util.concurrent.locks.StampedLock 类,用于支持基于容量的锁——该锁有三个模型用于支持读写操作(可以把这个锁当做是java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock 的替代者)。 在**java.util.concurrent.atomic **包中也新增了不少工具类,列举如下:

  • DoubleAccumulator
  • DoubleAdder
  • LongAccumulator
  • LongAdder

新的Java工具

Nashorn引擎:jjs

jjs是一个基于标准Nashorn引擎的命令行工具,可以接受js源码并执行。例如,我们写一个func.js文件,内容如下:

function f(
     return 1
}; 
 
print( f() + 1 );

可以在命令行中执行这个命令:jjs func.js,控制台输出结果是:

2

如果需要了解细节,可以参考官方文档

类依赖分析器:jdeps

jdeps是一个相当棒的命令行工具,它可以展示包层级和类层级的Java类依赖关系,它以**.class**文件、目录或者Jar文件为输入,然后会把依赖关系输出到控制台。 我们可以利用jedps分析下Spring Framework库,为了让结果少一点,仅仅分析一个JAR文件:org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar。

jdeps org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar

这个命令会输出很多结果,我们仅看下其中的一部分:依赖关系按照包分组,如果在classpath上找不到依赖,则显示"not found".

org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar -> C:\Program Files\Java\jdk1.8.0\jre\lib\rt.jar
   org.springframework.core (org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar)
      -> java.io                                            
      -> java.lang                                          
      -> java.lang.annotation                               
      -> java.lang.ref                                      
      -> java.lang.reflect                                  
      -> java.util                                          
      -> java.util.concurrent                               
      -> org.apache.commons.logging                         not found
      -> org.springframework.asm                            not found
      -> org.springframework.asm.commons                    not found
   org.springframework.core.annotation (org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar)
      -> java.lang                                          
      -> java.lang.annotation                               
      -> java.lang.reflect                                  
      -> java.util

更多的细节可以参考官方文档

JVM的新特性

使用 Metaspace (JEP 122)代替持久代(PermGen space)。 在JVM参数方面,使用 -XX:MetaSpaceSize-XX:MaxMetaspaceSize 代替原来的 -XX:PermSize-XX:MaxPermSize


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分类:

后端

标签:

Java

作者介绍

疾风步行者
V1

还在奔跑的老程序员