JDK8 新特性最全讲解，囊括面试高频知识点
JDK8 新特性最全讲解，囊括面试高频知识点
序言
JDK 8 日渐成为项目开发中的主流。
但平时在和很多小伙伴的交流和面试中，发现很多人仍停留在 JDK 7 及以前的认知层面，Lambda 表达式、方法引用、Stream 流、default 关键字，很少使用，甚至还有不少小伙伴不知道怎么用！！
不客气地说，不掌握 JDK 8 的新特性，面试通过基本很难很难。换位思考，若不掌握，你面试不慌吗？
本文会帮你详细梳理 JDK 8 中的新特性，有原理讲解，有示例实战，助力你面试起飞。
提前预警，本文很长！但一定是干货满满的，对于技术文章而言，短小精悍的特点并不是好事，因此我写的文章都偏长，注重干货，注重前因后果，做到知其然更要知其所以然。如果你有耐心读下去，一定会有较大收获。
如果没耐心看下去，或没时间看，请直接跳到最后的第四节，可微信公众号收藏留以备用~
一、Lambda 表达式
在 Java 语言中使用 Lambda 表达式，是 JDK 8 推出的最重要特性之一。它能够简化我们的传统操作。
在具体描述 Lambda 表达式之前，我们需要补充一些基础知识：什么是函数式接口。
1.1 函数式接口的定义
提到函数式接口（unctional interface），就牵扯到一个注解：@FunctionInterface。
所谓函数式接口，是指的一类添加了 @FunctionInterface 注解的接口。换言之，只要一个接口有 @FunctionInterface 注解，那这个接口就是函数式接口。
举个例子就明白了。
当你在对任务 taskA 处理时，如果想异步处理，不影响主干流程的继续进行，你会怎么做？
初级版：新增一个类，实现 Runnable 接口
你会说很简单呐，另起一个线程去执行任务 taskA 就可以了呀，喏，如下：
/\*\* \* @author: sss \*/
public class TaskAThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
// process taskA
...
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// new 一个新线程，执行任务A
Runnable taskA = new TaskAThread();
new Thread(taskA).start();
// 主线程继续做其他事情
System.out.println("do other things...");
}
}
这种方式是可以实现，但有没有其他方式呢？
进阶版：使用匿名内部类
有些小伙伴明显的发现了上面代码中的问题：繁琐！！只是为了创建一个线程并使用它的 run() 方法，还要新增一个类，没有必要，直接使用匿名类就解决啦：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 通过匿名类来创建一个新线程，执行任务A
Runnable taskA = new Runnable() {
@Override
public void run() {
// process taskA
...
}
};
new Thread(taskA).start();
// 主线程继续做其他事情
System.out.println("do other things...");
}
}
通过匿名类的方式，省去了新增一个类的操作，大大简化。但若使用 Lambda 的方式，会更加简洁。
高级版：使用 Lambda 表达式
public static void main(String[] args) {
// 通过匿名类来创建一个新线程，执行任务A
new Thread(() -> {
System.out.println("正在异步处理 taskA 中...");
// do things
...
}).start();
// 主线程继续做其他事情
System.out.println("do other things...");
}
有没有发现很神奇，类似 () -> {...} 的这种箭头式写法竟然能通过编译！而且还能运行（不信的小伙伴可以试试）！这种就是 Lambda 表达式的其中一种写法，不理解的小伙伴也没关系，我们后面会详细解释。
也许这种 Lambda 写法很多小伙伴见过，并习以为常，但为什么可以运行，你知道根本原因吗？
这里就体现出函数式接口的作用了。我们去看一下 JDK 7 和 JDK 8 中关于 Runnable 接口的定义，如下。大家有发现什么不同点了吗？
眼尖的小伙伴一定发现了，JDK 8 中多了个注解 @FunctionalInterface。这就是为何能在 JDK 8 中可以使用这种箭头式的 Lambda 写法。
本小节最开始时我们也提到了此注解。从上图也能看出，@FunctionalInterface 是JDK 8 中新引入的一个注解，它定义了一类新的接口（即函数式接口），该类接口有且只能有一个抽象方法。
它主要用于编译期的错误检查，如果一个接口不包含抽象方法（Serializable、Cloneable 等标记接口），或者包含多个抽象方法，都不符合 @FunctionalInterface 注解的定义，加了就会出错，如下这种：
// 错误示例 1
@FunctionalInterface
interface InvalidInterfaceA {
}
// 错误示例 2
@FunctionalInterface
interface InvalidInterfaceB {
void testA();
void testB();
}
正确示范：
@FunctionalInterface
interface InvalidInterfaceC {
void testC();
}
@FunctionalInterface
interface InvalidInterfaceD {
void testD();
default void testE() {
System.out.println("this is a default method.");
}
}
@FunctionalInterface 修饰的接口，只能有一个抽象方法，但并代表只能有一个方法声明，像上面的 InvalidInterfaceD 接口，还有 default 关键字修饰的 testE() 方法，但这是一个有默认实现的方法，并不是抽象方法，因此接口 InvalidInterfaceD 依然符合函数式接口的定义。
另外，我们仔细看下注解的描述片段： 第一块内容是使用 @FunctionalInterface 注解需满足的 2 个条件：
- 必须是接口，不能是注解、枚举或类，限定了使用的类型范围
- 被注解的接口，必须满足函数式接口的定义，即只能有一个抽象函数
第二块内容是 @FunctionalInterface 注解的功能已内置于编译器的处理逻辑中：不管一个接口是否添加了 @FunctionalInterface 注解，只要该接口满足函数式接口的定义，编译器都会把它当做函数式接口。
看下面的例子：
interface MathOperation {
int operation(int a, int b);
}
public static void main(String args[]) {
MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
}
上面的 MathOperation 接口，并没有添加 @FunctionalInterface 注解，但依然可以使用 Lambda 表达式，就是因为它符合函数式接口的定义，JDK 8 的编译器默认将其当做函数式接口（上面代码中的箭头表达式不懂没关系，我们下面会详细讲解）。
在 JDK 8 中，推出了一个新的包 java.util.function，它里面内置了一些我们常用的函数式接口，如 Predicate、Supplier、Consumer 等接口。
1.2 什么是 Lambda 表达式
总结了很久，发现还是很难用语言来定义什么是 Lambda 表达式，它更适合结合示例来说明。
1.2.1 示例 1
还是以上面的异步线程执行任务 A 为例。在 Lambda 表达式之前，我们最精简的写法就是使用匿名类，但若用 Labmda 表达式，则可直接简化成一行代码。看下面代码示例的对比：
public static void main(String[] args) {
// 使用匿名内部类
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("正在异步处理 taskA 中...");
}
}).start();
// 使用 Lambda 表达式
new Thread(() -> System.out.println("正在异步处理 taskA 中...")).start();
}
上面的示例中，使用 Lambda 表达式，进一步简化了匿名类，这也是 Lambda 表达式最常用的功能。
1.2.2 示例 2
为进一步强化大家对 Lambda 表达式的理解，再举一个最常用的示例，集合类的遍历操作。在 JDK 8 以前，List 的遍历操作，要么用 for 循环，要么用迭代器（Iterator）：
public static void main(String[] args) {
List strList = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");
// 方式1
for (int i = 0; i < strList.size(); i++) {
System.out.println(strList.get(i));
}
// 方式2，语法糖，本质还是下面的方式3
for (String str : strList) {
System.out.println(str);
}
// 方法3
Iterator iterator = strList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
上面的代码中，方式 2 是一种语法糖，本质上还是方法 3，大家可通过编译之后的 .class 文件来查看。但在 JDK 8 中，我们可使用 forEach() 方式来实现 Lambda 表达式下的遍历操作。
strList.forEach(str -> System.out.println(str));
进一步探究，forEach() 是怎么做到的，看下其源码：
default void forEach(Consumer\ action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
/\*\* \* Represents an operation that accepts a single input argument and returns no \* result. Unlike most other functional interfaces, {@code Consumer} is expected \* to operate via side-effects. \* \* \This is a \functional interface\ \* whose functional method is {@link \#accept(Object)}. \* \* @param \ the type of the input to the operation \* \* @since 1.8 \*/
@FunctionalInterface
public interface Consumer\ {
void accept(T t);
default Consumer\ andThen(Consumer\ after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}
forEach() 的形参是一个 Consumer 对象，而 Comsumer 接口又是一个有 @FunctionalInterface 注解的函数式接口，其抽象方法是 accept(T t)。
此时，如果我们撇开 Lambda 表达式，使用匿名类，依然可以做到，如下：
strList.forEach(new Consumer() {
@Override
public void accept(String str) {
System.out.println(str);
}
});
既然 Consumer 是一个函数式接口，就可以使用更简洁的 Lambda 表达式：
strList.forEach(str -> System.out.println(str));
1.2.3 小结
有了前面两个示例，你应该对 Lambda 表达式有个大体的印象了。
若一个方法的形参是一个接口类型，且该接口是一个函数式接口（即只有一个抽象方法），那么就可以使用 Lambda 表达式来替代其对应的匿名类，达到易读、简化的目的。
通常，Lambda 表达式的格式如下：
() -> {...}
或
(xxx) -> {...}
从前面的示例也可以看到，Lambda 表达式其实就代表了一个接口的实例对象，并且这个接口还得是一个函数式接口，即只能有一个抽象方法，这个抽象方法的具体实现，就是 Lambda 表达式中箭头的右侧 body 部分。
1.3 Lambda 表达式特性及示例
前面我们初识了 Lambda 表达式，那么，它又有哪些特性呢？
特性 1：由箭头将表达式分为左、右两个部分
必须是形如 () -> {...} 的形式。
特性 2：入参可为零个、一个、多个
当为零个时，箭头左侧的括号不可省略：
() -> {System.out.println("test expression!");};
() -> 123;
当入参为 1 个时，箭头左侧的圆括号可省略：
(x) -> {System.out.println(x);};
x => x + 2;
当入参为多个时，左侧括号不能省略：
(x, y, z) -> {
System.out.println(x);
System.out.println(y);
System.out.println(z);
};
以上都是合法表达式。但是，这并不意味着他们可以独立存在。若不给这些表达式赋左值，则编译器会报错：Not s statement。
前面我们也有提到，Lambda 表达式其实是一个实例对象，因此，赋左值，自然是赋值给某个特定类型的实例。它是如何赋值的呢？可手动指定，也可根据 IDE 自动生成（此时编译器会自动推断左值类型）。在正常使用过程中，我们往往都会有目的的手动赋左值。
特性 3：入参类型声明可省略，编译器会做自动类型推断
List strList = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");
strList.forEach(str -> {
System.out.println(str);
});
上方代码中，Lambda 表达式中的 str 局部变量，不需要再次声明类型，因为编译器会从 strList 变量中推断出 str 变量的类型为 String。
特性 4：表达式右侧的 body 中，只有一条语句，则可省略大括号，否则不可省略
上面的 strList 变量的 forEach() 方式的遍历，可简化为如下形式：
strList.forEach(str -> System.out.println(str));
特性 5：表达式的返回值是可选的
上面的 forEach() 方式，就是没有返回值的，也可认为是 void。
1.4 为何引入 Lambda 表达式
我们先来简述下几种常见的编程范式。
1.4.1 几种常见的编程范式
编程范式代表了计算机编程语言的典型风格和编程方式，通俗来说，编程范式就是对各种编程语言的分类，分类的依据，就是对各类编程语言的行为和处理方式进行抽象拔高，再看是否都是一类。
这么说比较抽象，举几种常见的编程范式：命令式编程、声明式编程和函数式编程。
我们看一个具体示例：
你眼前有一个水果篮，里面放了一堆的苹果和桔子。这时候，你老板跟你说：“小张，交给你一个事儿，你从水果篮中一个个拿出水果，如果是桔子，则放回，继续从水果篮中拿下一个水果，如果是苹果，再看是否有 M 标签，如果没有，则放回，如果有 M 标签，再看这个苹果是否已坏掉，如果坏掉，则返回，如果没坏掉，则把该苹果挑出来”，然后你很快就按老板的指示圆满完成了任务。
这时，如果你老板是程序员，你是计算机，那么你老板就在使用命令式编程。他会把每一步该怎么做都告诉你，然后你只需要严格按照他要求的去做就可以完成任务。
但是，我们考虑另外一种情况：
你老板跟你说：“小张，交给你一件事，把水果篮里的贴了 M 标签的没有坏掉的苹果都捡出来”。然后你按照老板的要求，一个个把符合条件的苹果捡出来。
此时，老板并没有告诉你该怎么一步步的把符合条件的苹果捡出来，它只是告诉了你他想要的是什么（what），但并没有告诉你该怎么做（how），这种就是声明式编程。
一般来说，绝大多数的程序员都是使用的命令式编程的风格，像 Java、C、C++ 等，都属于命令式编程语言，它们都需要由程序员来严格指定每一步该怎么做，语言本身是不会做任何特殊逻辑处理。这和冯诺依曼体系的计算机一致，指令存储在内存中，由 CPU 一条条执行指令做运算，并将数据再放回内存。
从编程范式的角度来看，像 Java、C++ 等这些高级编程语言，本质上和更接近机器语言的汇编语言没有区别，都是基于冯诺依曼体系计算机模式的思想，都是命令式编程。相比汇编语言，高级语言只是更符合我们人类认知的习惯和便于理解、编写，但编译后，还是变成了天书般的机器语言。
我们经常接触的 SQL 语句，其实就是声明式编程。如下面的语句：
#### 找出所有学生的数学成绩
select name,
age,
course,
score
from student
where course= "math";
上面的 SQL 语句，只是声明了需要什么（找出所有学生的数学成绩），但至于怎么找，语言层面不需要关心，交给数据库系统来处理。
函数式编程，是近几年火起来的一种编程范式，但其早就存在于我们周围，像 JavaScript 就是一种函数式编程语言。函数式语言最鲜明的特点，是允许将函数作为入参传递给另一个函数，且也可以返回一个函数。像我们常用的 Java 语言，其函数是无法独立存在的，必须声明在某个类的内部，换句话说，Java 中的函数是依附于某个特定类的，且服务于该类的域变量。因此若要按等级来划分，对象或变量的级别是高于函数的。但在函数式编程语言中，函数可当做参数传递，也可作为返回值，我们称之为高阶函数。看下面的示例：
def sum(x):
def add(y):
return x + y;
return add;
sum2 = sum(2);
elementB = sum(7);
a = sum2(3); \#\#\# 2 + 3 = 5
b = elementB(1); \#\#\# 7 + 1 = 8
print a; \#\#\# 输出5
print b; \#\#\# 输出8
示例中，sum() 函数内部定义了 add() 函数，两者各自有一个入参，且 sum() 函数的返回值是 add() 函数。那么这里的 sum() 就是一个高阶函数。它做了件什么事情呢？很简单，求两个数值的和。在 Java 中，它是怎么实现的呢？
public int sum(int x, int y) {
return x + y;
}
这是 Java 中的写法，但函数式编程的计算思想和我们常规理解的不同，它使用了两个函数来实现。比如前面的示例中，要计算 2+3，首先通过函数 sum(2) 得到一个变量 sum2，它同时也是一个函数，即 add() 函数，我们再次把数字 3 作为参数传进去：sum2(3)，就得到了求和的值 6。
通过以上的示例对比，就能发现函数式编程的核心思想：通过函数来操作数据，复杂逻辑的实现是通过多个函数的组合来实现的。相比声明式编程和命令式编程，它是一种更高级别的抽象：汇编语言要求我们如何用机器能理解的语言来写代码（指令）；高级语言如 Java、C++ 则是使用易于人理解的方式，但如何做，还需要我们来一步步设定，仍未逃脱指令式的思维模式；函数式编程，通过函数来操作数据，至于函数内部做了什么，交给其他函数来组合实现。
1.4.2 为何引入 Lambda
因为 Lambda 表达式是属于函数式编程的范围（将函数视作变量或对象），且后面要讲到的 Stream 流，都属于函数式编程的范围，所以，这个问题的问法是可以再扩大化，即：为何会引入函数式编程的用法？
原因 1：使得代码更简洁，可读性强
如果你有仔细阅读前面的介绍，你会发现，Lambda 表达式本质上就是一个函数，就是其对应的函数式接口的那个唯一抽象方法的具体实现！再来回顾一下代码：
new Thread(() -> System.out.println("this is a Lambda expression!")).start();
Thread 类的有参构造函数 Thread(Runnable runnable)，本来参数是一个 Runnable 对象，
但 Java 作为一枚面向对象的编程语言，除了像 int、double、char 等 8 种基本数据类型，其他的一切都是对象，包括类（class）、接口（interface）、枚举（Enum）、数组（Array）。但函数并不是对象，它只能依附于对象而存在，按层级划分的话，函数是低于对象的，它是无法作为一个方法的入参或者返回值的。
在这种限制下，Java 的部分功能代码就难免出现臃肿的现象。比如：难看又无法避免的匿名内部类、集合类的过滤、求和、转换等操作。而 Lambda 表达式的出现，就避免了这种臃肿。
而函数式编程的优点就是使用简洁、可读性高（只看函数名就知道要做什么操作），如下的 Stream 流操作：
List nameList = Arrays.asList("tom", "kate", "jim", "david");
List newNameList = nameList
.stream()
.filter(name -> name.length() > 3)
.map(name -> name.toUpperCase())
.sorted()
.collect(Collectors.toList());
上面代码要实现的功能一目了然，没有大量的匿名内部类，没有多余的中间变量，没有复杂的逻辑计算。若摒弃 JDK 8 的写法，则需要使用又臭又长的代码，耗费两倍不止的时间才能实现。
所以，从可读性、易用性角度讲，函数式编程的写法完胜 JDK 7 以前的 Java 式写法。
原因 2：传递行为，而不止是传递值，更便于功能复用
因为函数是代表了一连串行为的集合，代表的是一组动作，而不止是一个数据，举个例子就明白了，看下面的示例：
// 给定一个整数集合
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
// 求所有元素的和
private Integer sumAll(List\ list) {
int sum = 0;
for (Integer ele : list) {
sum += ele;
}
return sum;
}
// 求所有偶数元素的和
private Integer sumEven(List\ list) {
int sum = 0;
for (Integer ele : list) {
if (ele % 2 == 0) {
sum += ele;
}
}
return sum;
}
// 求所有奇数元素的和
private Integer sumOdd(List\ list) {
int sum = 0;
for (Integer ele : list) {
if (ele % 2 == 1) {
sum += ele;
}
}
return sum;
}
// 求所有大于3的元素的和
private Integer sumLargerThan3(List\ list) {
int sum = 0;
for (Integer ele : list) {
if (ele > 3) {
sum += ele;
}
}
return sum;
}
作为一个有追求的程序员，对上面的这种代码是不能忍的，重复度太高了有木有！除了元素的判断条件不同，其他处理方式都相同。
那，对于上面的代码，我们能怎么优化呢？大家也许会想到策略模式，每一种处理，都对应一个不同的计算策略，设计模式用起来：
public interface sumStrategy {
Integer sum(List\ list);
}
public class SumAllStrategy implements sumStrategy {
@Override
public Integer sum(List\ list) {
int sum;
for (Integer ele : list) {
sum += ele;
}
return sum;
}
}
public class SumEvenStrategy implements sumStrategy {
@Override
public Integer sum(List\ list) {
...
}
}
// 实际调用
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
// 示例1：当想求所有元素的和时，使用 SumAllStrategy 类
Strategy strategy1 = new SumAllStrategy();
strategy1.sum(list);
// 示例2：当想求所有偶数元素的和时，使用 SumEvenStrategy 类
Strategy strategy2 = new SumEvenStrategy();
strategy2.sum(list);
虽然设计模式用起来了，逼格也高起来了，然并卵，代码量依然没有减少，代码并没有做到复用的目的。
有了 Lambda 表达式，以上的一切都变得简单起来，我们可以依赖一个函数式接口：Predicate 接口。
// @since 1.8
@FunctionalInterface
public interface Predicate\ {
/\*\* \* Evaluates this predicate on the given argument. \* \* @param t the input argument \* @return {@code true} if the input argument matches the predicate, \* otherwise {@code false} \*/
boolean test(T t);
...
}
里面唯一的抽象方法 test(T t)，一个入参，然后返回一个布尔值，很符合这里的元素判断。
Lambda 的使用如下：
private Integer sum(List\ list, Predicate condition) {
int sum = 0;
for (Integer ele : list) {
if (condition.test(ele)) {
sum += ele;
}
}
return sum;
}
// 实际使用
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
// 示例1：求所有元素的和
int sum = sum(list, x -> true);
// 示例2：求所有偶数元素的和
sum = tester.sum(list, x -> (int)x % 2 == 0);
// 示例3：求所有大于5的元素的和
sum = tester.sum(list, x -> (int)x > 5);
通过 Lambda 表达式，使用一个函数就搞定一切。
在上面的示例中，多个重复代码片段的唯一异同点，就是对元素的判断行为不同。而 Lambda 表达式，就可以把不同的判断行为当做参数传入 sum() 方法中，达到复用的目的。
原因 3：流的并行化操作
新引入的 Stream 流操作，可以串行，也可以并行：
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
// 串行
Integer reduce = list.stream().reduce((a, b) -> a + b).get();
// 并行，相比串行多了 parallel() 函数
Integer reduce = list.stream().parallel().reduce((a, b) -> a + b).get();
1.5 与匿名类的区别
在一定程度上，Lambda 表达式是对匿名内部类的一种替代，避免了冗余丑陋的代码风格，但又不能完全取而代之。
我们知道，Lambda 表达式简化的是符合函数式接口定义的匿名内部类，如果一个接口有多个抽象方法，那这种接口不是函数式接口，也无法使用 Lambda 表达式来替换。
举个示例：
public interface DataOperate {
public boolean accept(Integer value);
public Integer convertValue(Integer value);
}
public static List\ process(List\ valueList, DataOperate operate) {
return valueList.stream()
.filter(value -> operate.accept(value))
.map(value -> operate.convertValue(value))
.collect(Collectors.toList());
}
public static void main(String[] args) {
List valueList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
// 示例场景1: 将大于3的值翻倍，否则丢弃，得到新数组
List newValueList1 = process(valueList, new DataOperate() {
@Override
public boolean accept(Integer value) {
return value > 3 ? true : false;
}
@Override
public Integer convertValue(Integer value) {
return value * 2;
}
});
// 示例场景2：将为偶数的值除以2，否则丢弃，得到新数组
List newValueList2 = process(valueList, new DataOperate() {
@Override
public boolean accept(Integer value) {
return value % 2 == 0 ? true : false;
}
@Override
public Integer convertValue(Integer value) {
return value / 2;
}
});
}
上面示例中的 DataOperate 接口，因存在两个接口，是无法使用 Lambda 表达式的，只能在调用的地方通过匿名内部类来实现。
若 DataOperate 接口多种不同的应用场景，要么使用匿名内部类来实现，要么就优雅一些，使用设计模式中的策略模式来封装一下，Lambda 在这里是不适用的。
1.6 变量作用域
不少人在使用 Lambda 表达式的尝鲜阶段，可能都遇到过一个错误提示：
Variable used in lambda expression should be final or effectively final
以上报错，就涉及到外部变量在 Labmda 表达式中的作用域，且有以下几个语法规则。
1.6.1 变量作用域的规则
规则 1：局部变量不可变，域变量或静态变量是可变的
何为局部变量？局部变量是指在我们普通的方法内部，且在 Lambda 表达式外部声明的变量。
在 Lambda 表达式内使用局部变量时，该局部变量必须是不可变的。如下的代码展示中，变量 a 就是一个局部变量，因在 Lambda 表达式中调用且改变了值，在编译期就会报错：
public class AClass {
private Integer num1 = 1;
private static Integer num2 = 10;
public void testA() {
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
a++;
new Thread(() -> {
System.out.println("a=" + a); // 在 Lambda 表达式使用前有改动，编译报错
b++; // 在 Lambda 表达式中更改，报错
System.out.println("c=" + c); // 在 Lambda 表达式使用之后有改动，编译报错
System.out.println("num1=" + this.num1++); // 对象变量，或叫域变量，编译通过
AClass.num2 = AClass.num2 + 1;
System.out.println("num2=" + AClass.num2); // 静态变量，编译通过
}).start();
c++;
}
}
上面的代码中，变量 a、b、c 都是局部变量，无论在 Lambda 表达式前、表达式中或表达式后修改，都是不允许的，直接编译报错。而对于域变量 num1，以及静态变量 num2，不受此规则限制。
规则 2：表达式内的变量名不能与局部变量重名，域变量和静态变量不受限制
不解释，看代码示例：
public class AClass {
private Integer num1 = 1;
private static Integer num2 = 10;
public void testA() {
int a = 1;
new Thread(() -> {
int a = 3; // 与外部的局部变量重名，编译报错
Integer num1 = 232; // 虽与域变量重名，允许，编译通过
Integer num2 = 11; // 虽与静态变量重名，允许，编译通过
}).start();
}
}
友情提醒：虽然域变量和静态变量可以重名，从可读性的角度考虑，最好也不用重复，养成良好的编码习惯。
规则 3：可使用 this、super 关键字，等同于在普通方法中使用
public class AClass extends ParentClass {
@Override
public void printHello() {
System.out.println("subClass: hello budy!");
}
@Override
public void printName(String name) {
System.out.println("subClass: name=" + name);
}
public void testA() {
this.printHello(); // 输出：subClass: hello budy!
super.printName("susu"); // 输出：ParentClass: name=susu
new Thread(() -> {
this.printHello(); // 输出：subClass: hello budy!
super.printName("susu"); // 输出：ParentClass: name=susu
}).start();
}
}
class ParentClass {
public void printHello() {
System.out.println("ParentClass: hello budy!");
}
public void printName(String name) {
System.out.println("ParentClass: name=" + name);
}
}
对于 this、super 关键字，大家记住一点就行啦：在 Lambda 表达式中使用，跟在普通方法中使用没有区别！
规则 4：不能使用接口中的默认方法（default 方法）
public class AClass implements testInterface {
public void testA() {
new Thread(() -> {
String name = super.getName(); // 编译报错：cannot resolve method 'getName()'
}).start();
}
}
interface testInterface {
// 默认方法
default public String getName() {
return "susu";
}
}
1.6.2 为何要 final？
不管是 Lambda 表达式，还是匿名内部类，编译器都要求了变量必须是 final 类型的，即使不显式声明，也要确保没有修改。那大家有没有想过，为何编译器要强制设定变量为 final 或 effectively final 呢？
原因 1：引入的局部变量是副本，改变不了原本的值
看以下代码：
public static void main(String args[]) {
int a = 3;
String str = "susu";
Susu123 susu123 = (x) -> System.out.println(x * 2 + str);
susu123.print(a);
}
interface Susu123 {
void print(int x);
}
在编译器看来，main 方法所在类的方法是如下几个：
public class Java8Tester {
public Java8Tester(){
}
public static void main(java.lang.String[]){
...
}
private static void lambda$main$0(java.lang.String, int);
...
}
}
可以看到，编译后的文件中，多了一个方法 lambda$main$0(java.lang.String, int)，这个方法就对应了 Lambda 表达式。它有两个参数，第一个是 String 类型的参数，对应了引入的 局部变量 str，第二个参数是 int 类型，对应了传入的变量 a。
若在 Lambda 表达式中修改变量 str 的值，依然不会影响到外部的值，这对很多使用者来说，会造成误解，甚至不理解。既然在表达式内部改变不了，那就索性直接从编译器层面做限制，把有在表达式内部使用到的局部变量强制为 final 的，直接告诉使用者：这个局部变量在表达式内部不能改动，在外部也不要改啦！
原因 2：局部变量存于栈中，多线程中使用有问题
大家都知道，局部变量是存于 JVM 的栈中的，也就是线程私有的，若 Lambda 表达式中可直接修改这边变量，会不会引起什么问题？
很多小伙伴想到了，如果这个 Lambda 表达式是在另一个线程中执行的，是拿不到局部变量的，因此表达式中拥有的只能是局部变量的副本。
如下的代码：
public static void main(String args[]) {
int b = 1;
new Thread(() -> System.out.println(b++));
}
假设在 Lambda 表达式中是可以修改局部变量的，那在上面的代码中，就出现矛盾了。变量 b 是一个局部变量，是当前线程私有的，而 Lambda 表达式是在另外一个线程中执行的，它又怎么能改变这个局部变量 b 的值呢？这是矛盾的。
原因 3：线程安全问题
举一个经常被列举的一个例子：
public void test() {
boolean flag = true;
new Thread(() -> {
while(flag) {
...
flag = false;
}
});
flag = false;
}
先假设 Lambda 表达式中的 flag 与外部的有关联。那么在多线程环境中，线程 A、线程 B 都在执行 Lambda 表达式，那么线程之间如何彼此知道 flag 的值呢？且外部的 flag 变量是在主线程的栈（stack）中，其他线程也无法得到其值，因此，这是自相矛盾的。
**小结：**前面我们列举了多个局部变量必须为 final 或 effectively final 的原因，而 Lambda 表达式并没有对实例变量或静态变量做任何约束。
虽然没做约束，大家也应该明白，允许使用，并不代表就是线程安全的，看下面的例子：
// 实例变量
private int a = 1;
public static void main(String args[]) {
Java8Tester java8Tester = new Java8Tester();
java8Tester.test();
System.out.println(java8Tester.a);
}
public void test() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> this.a++).start();
}
}
以上的代码，并不是每次执行的结果都是 11，因此也存在线程安全问题。
1.7 Java 中的闭包
前面已经把 Lmabda 表达式讲的差不多了，是时候该讲一下闭包了。
闭包是函数式编程中的一个概念。在介绍 Java 中的闭包前，我们先看下 JavaScript 语言中的闭包。
function func1() {
var s1 = 32;
incre = function() {
s1 + 1;
};
return function func2(y) {
return s1 + y;
};
}
tmp = func1();
console.log(tmp(1)); // 33
incre();
console.log(tmp(1)); // 34
上面的 JavaScript 示例代码中，函数 func2(y) 就是一个闭包，特征如下：
- 第一点，它本身是一个函数，且是一个在其他函数内部定义的函数；
- 第二点，它还携带了它作用域外的变量 s1，即外部变量。
正常来说，语句 tmp = func1(); 在执行完之后，func1() 函数的声明周期就结束啦，并且变量 s1 还使用了 var 修饰符，即它是一个方法内的局部变量，是存在于方法栈中的，在该语句执行完后，是要随 func1() 函数一起被回收的。
但在执行第二条语句 console.log(tmp(1)); 时，它竟然没有报错，还仍然保有变量 s1 的值！
继续往下看。在执行完第三条语句 incre(); 后，再次执行语句 console.log(tmp(1));，会发现输出值是 34。这说明在整个执行的过程中，函数 func2(y) 是持有了变量 s1 的引用，而不单纯是数值 32！
通过以上的代码示例，我们可以用依据通俗的话来总结闭包：
闭包是由函数和其外部的引用环境组成的一个实体，并且这个外部引用必须是在堆上的（在栈中就直接回收掉了，无法共享）。
在上面的 JavaScript 示例中，变量 s1 就是外部引用环境，而且是 capture by Reference。
说完 JavaScript 中的闭包，我们再来看下 Java 中的闭包是什么样子的。Java 中的内部类就是一个很好的阐述闭包概念的例子。
public class OuterClass {
private String name = "susu";
private class InnerClass {
private String firstName = "Shan";
public String getFullName() {
return new StringBuilder(firstName).append(" ").append(name).toString();
}
public OuterClass getOuterObj() {
// 通过 外部类.this 得到对外部环境的引用
return OuterClass.this;
}
}
public static void main(String[] args) {
OuterClass outerClass = new OuterClass();
InnerClass innerClass = outerClass.new InnerClass();
System.out.println(innerClass.getFullName());
outerClass.name = "susu1";
System.out.println(innerClass.getFullName());
System.out.println(Objects.equals(outerClass, innerClass.getOuterObj()));
}
}
###### 输出 ####
Shan susu
Shan susu1
true
上面的例子中，函数 getFullName() 就是一个闭包函数，其持有一个外部引用的变量 name，从输出结果可以看到，引用的外部变量变化，输出值也会跟随变化的，也是 capture by reference。
内部类可以通过 外部类.this 来得到对外部环境的引用，上面示例的输出结果为 true 说明了这点。在内部类的 getFullName() 方法中，可直接引用外部变量 name，其实也是通过内部类持有的外部引用来调用的，比如，该方法也可以写成如下形式：
public String getFullName() {
return new StringBuilder(firstName).append(" ").append(OutClass.this.name).toString();
}
OutClass.this 就是内部类持有的外部引用。
内部类可以有多种形式，比如匿名内部类，局部内部类，成员内部类（上面的示例中 InnerClass 类就是），静态内部类（可用于实现单例模式），这里不再一一列举。
对于 Lambda 表达式，在一定条件下可替换匿名内部类，但都是要求引入的外部变量必须是 final 的，前面也解释了为何变量必须是 final 的。宽泛理解，Lambda 表达式也是一种闭包，也是在函数内部引入了外部环境的变量，但不同于 JavaScript 语言中的闭包，函数内一直持有外部变量，即使对应的外部函数已经销毁，外部变量依然可以存在并可以修改，Java 中 Lambda 表达式中对外部变量的持有，是一种值拷贝，Lambda 表达式内并不持有外部变量的引用，实际上是一种 capture by value，所以 Java 中的 Lambda 表达式所呈现的闭包是一种伪闭包。
1.8 Consumer、Supplier 等函数式接口
说实话，在第一次看到这类函数式接口的定时时，我是一脸懵逼的，这类接口有什么用？看不懂有什么含义，这类接口定义的莫名其妙。
就像 Consumer 接口的定义：
@FunctionalInterface
public interface Consumer\ {
/\*\* \* Performs this operation on the given argument. \* \* @param t the input argument \*/
void accept(T t);
default Consumer\ andThen(Consumer\ after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}
单看 accept(T t) 抽象方法，需传入一个入参，没有返回值。这个方法做了啥？有什么语义上的功能吗？木有！我们都知道，Java 是一门面向对象的语言，一切皆对象。我们自定义的类（比如：HashMap、ArrayList）或方法（如：getName()、execute()），都是有一定的语义（semantic）信息的，是暗含了它的使用范围和场景的，通俗点说，我们明显的可以知道它们可以干啥。
但回过头看 accept(T t) 这个抽象方法，你却不知道它是干啥的。其实，对于函数式接口中的抽象方法，它们是从另外一个维度去定义的，即结构化（structure）的定义。它们就是一种结构化意义的存在，本身就不能从语义角度去理解。
这里介绍几种常见的函数式接口的用法。
Consumer 接口：消费型函数式接口
从其抽象方法 void accept(T t) 来理解，就是一个参数传入了进去，整个方法的具体实现都与当前这个参数有关联。这与列表元素的循环获取很像，比如集合类的 Foreach() 方法：
default void forEach(Consumer\ action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
再举一个例子。在日常开发中，可能会遇到连接，如数据库的连接，网络的连接等，假设有这么一个连接类：
public class Connection {
public Connection() {
}
public void operate() {
System.out.println("do something.");
}
public void close() {
}
每次使用时，都需要创建连接、使用连接和关闭连接三个步骤，比如：
public void executeTask() {
Connection conn = new Connection();
try {
conn.operate();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
conn.close();
}
}
当有多处代码都需要用到此类用法时，就需要在多处去创建连接、使用和关闭连接等操作。这样有没有什么问题呢？万一某处代码忘记关闭其创建的连接对象，就可能会导致内存泄漏！
有没有比较好的方式呢？
可以将这部分常用代码做抽象，且不允许外部随意创建连接对象，只能自己创建自己的对象，如下：
public class Connection {
private Connection() {
}
public void operate() {
System.out.println("do something.");
}
public void close() {
}
public static void useConnection(Consumer\ consumer) {
Connection conn = new Connection();
try {
consumer.accept(conn);
} catch (Exception e) {
} finally {
conn.close();
}
}
}
注意，上面的构造函数是私有的，从而避免了由外部创建 Connection 对象，同时在其内部提供了一个静态方法 useConnection()，入参就是一个 Consumer 对象。当我们外部想使用时，使用如下调用语句即可：
Connection.useConnection(conn -> conn.operate());
- Supplier 接口：供给型函数式接口
接口定义如下：
public interface Supplier\ {
/\*\* \* Gets a result. \* \* @return a result \*/
T get();
}
抽象方法 T get() 没有入参，返回一个对象，和前面的 Consumer 接口的 void accept(T t) 抽象方法正好相反。
看下基本用法：
// 示例 1
Supplier supplier1 = () -> Integer.valueOf(32);
System.out.println(supplier1.get()); // 32
// 示例 2
Supplier supplier2 = () -> () -> System.out.println("abc");
supplier2.get().run(); // abc
第 2 个示例，你有没有看糊涂？其等价代码如下：
Supplier supplier2 = () -> {
Runnable runnable = () -> System.out.println("abc");
return runnable;
};
supplier2.get().run();
像 Predicate、BiConsumer 等其他函数式接口，这里不再一一列举，感兴趣的小伙伴可自行查阅学习。
二、方法引用
一句话介绍：
方法引用（Method Reference）是在 Lambda 表达式的基础上引申出来的一个功能。
先不铺展概念，从一个示例开始说起。
2.1 小示例
List list = Arrays.asList(1, 2, 3);
list.forEach(num -> System.out.println(num));
上面是一个很普通的 Lambda 表达式：遍历打印列表的元素。
相比 JDK 8 版本以前的 for 循环或 Iterator 迭代器方式，这种 Lambda 表达式的写法已经是一种很精简且易读的改进。但有没有更精简的改进？
答案是有！下面就有请方法引用出场：
list.forEach(System.out::println);
没用过这种方式的小伙伴，可能会纳闷：这是什么鬼？为什么编译器竟然不报错？该怎么理解？
这其实就是一种方法引用。中间的两个冒号“::”，就是 Java 语言中方法引用的特有标志，出现它，就说明使用到了方法引用。
因为 Foreach() 方法的形参是 Consume
Consumer consumer = System.out::print;
list.forEach(consumer);
有木有很神奇？System.out::print 语句的左值可以是一个 Consumer
下面来细细拆分一下输出语句：System.out.println();。
System 是一个可不变类，包含了多个域变量和静态方法，之所以能使用 System.out 这种形式，就因为 out 是它的一个静态变量，且是一个 PrintStream 对象：
/\*\* \* The "standard" output stream. This stream is already \* open and ready to accept output data. Typically this stream \* corresponds to display output or another output destination \* specified by the host environment or user. \* \ \* For simple stand-alone Java applications, a typical way to write \* a line of output data is: \* \\ \* System.out.println(data) \* \ \ \* \ \* See the \println\ methods in class \PrintStream\ . \* \* @see java.io.PrintStream\#println() \* @see java.io.PrintStream\#println(boolean) \* @see java.io.PrintStream\#println(char) \* @see java.io.PrintStream\#println(char[]) \* @see java.io.PrintStream\#println(double) \* @see java.io.PrintStream\#println(float) \* @see java.io.PrintStream\#println(int) \* @see java.io.PrintStream\#println(long) \* @see java.io.PrintStream\#println(java.lang.Object) \* @see java.io.PrintStream\#println(java.lang.String) \*/
public final static PrintStream out = null;
而 println(xxx) 是 PrintStream 类里一个普通方法。println(xxx) 方法有多个重载，不同点在入参的类型，可以使 int、float、double、char、char[]、boolean、long 等。
public void println(T x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}
前面啰嗦那么多，重点来了！
println(xxx) 方法的特点是只有一个入参，没有出参。这个和 Consumer
只要一个已存在的方法，其入参类型、入参个数和函数式接口的抽象方法相同（不考虑两者的返回值），就可以使用该方法（如本例中的 println(xxx)），来指代函数式接口的抽象方法（如本例中的 accept(T t) 方法），等于是该抽象方法的一种实现，也不需要继承该函数式接口。
直接用已存的类名 + 两个冒号 + 方法名即可：类名::方法名。注意，这里的方法名是不带括号的。
这个比 Lambda 表达式还省事，Lambda 表达式是在不继承接口的基础上，直接用形如 () -> {} 的方式变相实现了抽象方法，方法引用是直接用已存的方法来指代该抽象方法！
总结一下，方法引用解决了什么问题？
它解决了代码功能复用的问题，使得表达式更为紧凑，可读性更强，借助已有方法来达到传统方式下需多行代码才能达到的目的。
2.2 方法引用的语法
方法引用的语法很简单。
使用一对冒号 :: 来完成，分为左右两个部分，左侧为类名或对象名，右侧为方法名或 new 关键字。有以下四种类型：
- 构造器引用，形式为
类名::new - 静态方法引用，形式为
类名::方法名 - 类特定对象的方法引用，形式为
类对象::方法名 - 类的任意对象引用，形式为
类名::方法名
看个非常简单的示例，对应了上面的四种引用类型。
public class Animal {
private String name;
public Animal() {
}
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public static Animal getInstance(Supplier\ supplier) {
return supplier.get();
}
public void guard(Animal animal) {
System.out.println(this.getName() + " guard " + animal.getName());
}
public void sleep() {
System.out.println(this.getName() + " sleep.");
}
public static void bodyCheck(Animal animal) {
System.out.println("body check " + animal.getName());
}
}
定义了一个简单的 Animal 类，包含了静态方法、普通方法、有参构造函数等。
接下来，我们看下基于这个 Animal 类，四种方法引用类型的使用：
public static void main(String[] args) {
List animalList = new ArrayList() {{
add(new Animal("sheep"));
add(new Animal("cow"));
}};
System.out.println("---- 构造器引用 ----");
Animal pig = Animal.getInstance(Animal::new);
pig.sleep();
System.out.println("\\n---- 静态对象的引用 ----");
animalList.forEach(Animal::bodyCheck);
System.out.println("\\n---- 类特定对象的引用 ----");
Animal dog = new Animal("dog");
animalList.forEach(dog::guard);
System.out.println("\\n---- 类的任意对象的引用 ----");
animalList.forEach(Animal::sleep);
}
如果上面的代码你都理解了，那方法引用你也已经基本掌握了。
下面，针对方法引用的这几种类型，各自再详细解释。
2.3 方法引用的几种类型
2.3.1 构造器引用
语法很简单：类名::方法名，使用方式如下：
// 示例 1
Supplier> supplier1 = ArrayList::new;
List list = supplier1.get();
// 示例 2
Supplier supplier2 = Animal::new;
Animal animal = supplier2.get();
之所以能赋值给 Supplier 接口，是因为其抽象方法 get() 没有入参，与类的无参构造函数一致。
@FunctionalInterface
public interface Supplier\ {
/\*\* \* Gets a result. \* \* @return a result \*/
T get();
}
这里还需要注意一点，自定义的类必须有“无参构造函数”，否则编译器会报错。
我们都知道，当创建一个类后，如果不显式声明构造函数，编译器会默认加一个无参构造函数。但如果有显式声明一个或多个有参构造函数，则编译器不再默认追加无参构造函数。如下：
public class Animal {
private String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
上面代码中的 Animal 类只有一个构造函数 Animal(String name)，不再有无参构造函数。这种方式下使用构造器引用就会报错：
Supplier supplier = Animal::new; // 编译报错：Cannot resolve constructor 'Animal'
2.3.2 静态方法引用
语法为 类名::静态方法名。
还是以上面的 Animal 类为例，为了更好展示静态方法引用，相比上面的示例，我们适当做一下调整：
public class Animal {
private String name;
private Integer weight;
public Animal() {
}
public Animal(String name, Integer weight) {
this.name = name;
this.weight = weight;
}
public String getName() {
return name;
}
public Integer getWeight() {
return weight;
}
...
public static void bodyCheck(Animal animal) {
System.out.println("body check " + animal.getName());
}
public static Integer compareByName(Animal one, Animal another) {
return one.getName().compareTo(another.getName());
}
public Integer compareByWeight(Animal one, Animal another) {
return one.getWeight() - another.getWeight();
}
}
Animal 类有两个成员变量 name 和 weight，它有多个方法，其中包括两个静态方法 compareByName() 和 compareByWeight()。
给定一个 Animal 对象列表，如果我们想根据名称排序，可以怎么做？你想到了几种方式？
第一种：利用 Collections.sort(List 方法
这种方式，需要 Animal 类实现 Coparable
public class Animal implements Comparable {
...
@Override
public int compareTo(Object o) {
Animal another = (Animal)o;
return this.getName().compareTo(another.toString());
}
}
// 调用
Collections.sort(animalList);
这种方式在 JDK 7 版本及以前使用的比较多。
第二种：利用 Collections.sort(List 方法
在集合类 Collectionssort(List list, Comparator c)。
使用该方法，Animal 类就无需再实现 Comparable
Collections.sort(animalList, new Comparator() {
@Override
public int compare(Animal o1, Animal o2) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
});
第三种：利用 Lambda 表达式
和第二种类似，只不过随着 JDK 8 版本中 Lambda 表达式的出现，可替换以往的匿名内部类，代码实现上做到更简洁：
// Lambda 表达式的实现
Collections.sort(animalList, (a, b) -> a.getName().compareTo(b.getName()));
第四种：借助方法引用
在第一种方式中，Animal 类还要实现 Comparable
有了方法引用，就可以大大减轻这种不必要的形式化。因为 Animal 类中已经有了类似的比较方法，即静态方法 compareByName()。
直接用这个方法代替 compare() 方法不就行啦，如下：
Collections.sort(animalList, Animal::compareByName);
是不是很简单！没有接口实现，也没有匿名内部类，以一种优雅的方式达到了相同的目的，这也是方法引用的魅力之处。
我个人理解，方法引用的出现，就是为了去优化冗余且过于形式化的代码，直接用短平快的方式解决。
第五种：利用 List 接口的 sort() 默认方法
除了 Collections 集合类，List 接口中，也提供了列表的排序方法。
// 匿名内部类实现
animalList.sort(new Comparator() {
@Override
public int compare(Animal o1, Animal o2) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
});
// Lambda 表达式实现
animalList.sort((a, b) -> a.getName().compareTo(b.getName()));
// 静态方法引用的实现
animalList.sort(Animal::compareByName);
第六种：Stream() 流排序
Stream() 流是 JDK 8 中新引入的功能，排序代码如下：
// 方式 1：Lambda 表达式实现
animalList = animalList
.stream()
.sorted((a, b) -> a.getName().compareTo(b.getName()))
.collect(Collectors.toList());
// 方式 2：静态方法引用
animalList = animalList
.stream()
.sorted(Animal::compareByName)
.collect(Collectors.toList());
2.3.3 类特定对象的引用
在前一节的第五种方式中，我们可以替换为类特定对象的引用。
语法：类对象::普通方法名。
在上面的 Animal 类中，有一个普通方法：
public Integer compareByWeight(Animal one, Animal another) {
return one.getWeight() - another.getWeight();
}
compareByWeight() 就是一个普通的实例方法，但它的定义依然与 Comparable 接口的 compare() 抽象方法定义是一致的。所以也可以使用在方法引用中。
怎么使用呢？方式如下：
Animal dog = new Animal("dog", 40);
animalList.sort(dog::compareByWeight);
类特定对象的引用、静态方法引用，两者在使用上没有区别，都达到一样的目的，只是方式不同，一个是类 + 静态方法名，一个是类对象 + 普通方法名。
2.3.4 类的任意对象的引用
语法：类名::普通方法名。
从语法上看，与前面 2.3.2 小节的静态方法引用类似，都是类名 + 方法名的方式，只不过一个是普通方法，一个是静态方法，但这是不是意味着两者在含义上也是类似的呢？
答案是否定的。
对于 2.3.2 节的静态方法引用，以及 2.3.3 节的类特定对象的引用，它们的重点都是在引出方法，只不过引出的方式不同。
public class Animal {
private String name;
private Integer weight;
public Animal(String name, Integer weight) {
this.name = name;
this.weight = weight;
}
...
public static Integer compareByName(Animal one, Animal another) {
return one.getName().compareTo(another.getName());
}
public Integer compareByWeight(Animal one, Animal another) {
return one.getWeight() - another.getWeight();
}
}
// 静态方法引用
animalList.sort(Animal::compareByName);
// 类的特定对象的引用
Animal dog = new Animal("dog", 40);
animalList.sort(dog::compareByWeight);
就像上面的代码中，“类的特定对象的引用”示例中，换个 Animal 对象，依然能达到同样的效果：
Animal cat = new Animal("cat", 15);
animalList.sort(cat::compareByWeight);
好了，现在回到本小节的主题：类的任意对象的引用。我们可以怎么用呢？
在继续讲之前，我们先回头再观察下前面面代码中的 compareByWeight(xx, xxx) 方法。有没有发现它的两个参数有点儿冗余？另外，如果是两个参数，这个方法放在任何一个类中都可以使用，完全可以把它抽到一个工具类中使用，没必要放在这个类中。如果要放在该类中，可以换一种方式，传递一个参数即可：
public Integer compareByWeight(Animal another) {
return this.getWeight() - another.getWeight();
}
调用代码如下：
animalList.sort(Animal::compareByWeight);
这里很多人都会疑惑，方法引用的前提，不都是入参个数都要一样吗？但 compareByWeight(Animal another) 方法只有一个参数，而 sort() 方法的形参 Comparator
default void sort(Comparator\ c) {
Object[] a = this.toArray();
Arrays.sort(a, (Comparator) c);
ListIterator i = this.listIterator();
for (Object e : a) {
i.next();
i.set((E) e);
}
}
@FunctionalInterface
public interface Comparator\ {
int compare(T o1, T o2);
}
这就是“类的任意对象的引用”这种类型的特殊之处。方法引用会默认将第一个入参作为当前类的一个调用对象，其余参数继续作为方法的入参。在本例中，compare(T o1, T o2) 方法是需要接入两个 Animal 对象的，但第一个对象 o1 可以作为当前 Animal 类的一个对象，剩下的 o2 继续作为引用方法 compareByWeight() 的参数，即：
o1.compareByWeight(o2)
这也是为何称为“类的任意对象的引用”。
为加深理解，我们再举一个例子。
前面的 Animal 类中，有一个 sleep() 普通方法和 bodyCheck(xx) 静态方法：
public class Animal {
private String name;
...
public void sleep() {
System.out.println(this.getName() + " sleep.");
}
public static void bodyCheck(Animal animal) {
System.out.println("body check " + animal.getName());
}
}
Animal::sleep 构成了“类的任意对象的引用”，Animal::bodyCheck 构成了“静态方法引用”，它们都可以用在如下表达式中：
animalList.forEach(Animal::sleep);
animalList.forEach(Animal::bodyCheck);
sleep() 方法虽然没有入参，但依然可以用在 forEach() 方法中，因为 Consumer
2.4 小结
如上所述，方法引用有多种类型，在实际使用过程中，可灵活运用。
说到底，跟 Lambda 表达式一样，它还是一种语法糖，为我们的开发工作提效。为达到同样的目标，相比传统实现方式，这种语法糖减轻了代码量，使用更轻便，不再拘泥于特定场景下囿于面向对象语言规则而产生的笨重表达，是对它们的一种轻量级替代。
三、default 关键字
default 是 Java 中的关键字之一，其他像 while、long、boolean、for、static 等，也都是已经在用的关键字，自身不能作为变量名称使用，下面的代码中，就将 default 作为 String 类型的一个变量名，编译器会报错：
String default= "abc"; // compile error!
在 JDK 7 及以前的版本中，default 关键字要么被用在了 switch 控制语句中，作为默认兜底条件，或者被用在注解（annotation）定义中，用于定义字段的默认值。
但在 JDK 8 中，它被赋予了更广的应用，还可以用在接口中，用来修饰非抽象的方法，称为默认方法（default method），其他地方也有称为 defender method 或 virtual extension method。
3.1 使用示例
- 首先，default 关键字用在接口中，用来修饰方法；
- 其次，该方法不能使抽象方法，即必须是一个已经有了实现的方法，称为默认方法；
- 最后，同一个接口内，可以有多个默认方法。
自定义接口和默认方法：
public interface InterfaceA {
default void testMethod(); // compile error! 会提示：Extension method should have a body.
// 默认方法一
default void print() {
System.out.println("InterfaceA: an ordinary method.");
}
// 默认方法二
default String getName(){
return "InterfaceA";
}
}
在方法 testMethod() 前添加 default 关键字，编译器不通过。
我们再自定义一个类，继续以示例说明 default 这种关键字的用法：
// 示例 1
class MainTest1 implements InterfaceA {
}
// 示例 2
class MainTest2 implements InterfaceA {
@Override
public void print() {
System.out.println("MainTest2: override from InterfaceA.");
}
}
public static void main(String[] args) {
MainTest1 mainTest1 = new MainTest1();
mainTest1.print();
MainTest2 mainTest2 = new MainTest2();
mainTest2.print();
}
--- 输出 ----
InterfaceA: an ordinary method.
MainTest2: override from InterfaceA.
在实现类 MainTest1 中，并没有做任何动作，编译依然通过；在实现类 MainTest2 中，对接口中的默认方法做了重写 @Override。
从输出结果看，接口中的默认方法可以直接作为实现类的方法使用。当然，也可以在实现类中重写该默认方法。因此，默认方法的这种方式，和父类与子类的模式相同。
既然实现类能重写接口中的默认方法，那么，在实现类中可以直接使用接口中的默认方法吗？
答案是可以。示例如下：
public class MainTest1 implements InterfaceA {
public void testMethod() {
// 方式 1：直接使用，跟调用在本类中声明的方法一样
print();
// 方式 2：使用接口名 + super 关键字
InterfaceA.super.print();
}
}
下面我们看下 JDK 8 的类库中使用默认方法的示例。
在 Java 的类库中，也有很多接口添加了 default 方法，最有名的莫过于像 List、Set 等集合类的 Foreach() 方法：
public interface Iterable\ {
Iterator\ iterator();
default void forEach(Consumer\ action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
}
List、Set 接口的父接口是 Collection 接口，而 Collection 的父接口是 Iterable 接口。
另外，这里多提一个知识点。像 HashMap、ConcurrentHashMap 类的 Foreach() 方法，是来自于 Map 接口的默认方法：
public interface Map\ {
...
default void forEach(BiConsumer\ action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (Map.Entry entry : entrySet()) {
K k;
V v;
try {
k = entry.getKey();
v = entry.getValue();
} catch(IllegalStateException ise) {
// this usually means the entry is no longer in the map.
throw new ConcurrentModificationException(ise);
}
action.accept(k, v);
}
}
}
从以上的示例中，可以发现，default 关键字使用起来很简单，就是在接口中添加一个有具体实现的普通方法，唯一与普通方法不同的是，在接口中需要使用 default 关键字来修饰。
3.2 为何新增 default 方法？
上一小节中，给大家展示了 default 关键字的用法。使用起来很容易，但是，我们更应该去进一步思考下，好端端的在接口中添加一个默认方法，背后有着什么样的思考和考量。
在继续读下文之前，你知道为何要在接口中设置这种默认方法吗？
我们知道，按 Java 语言的规范，一个实现类要实现其接口，要么实现接口中的所有抽象方法，要么该实现类声明为抽象类（使用 abstract 修饰符）。你有没有想过，这种规范，会带来什么问题？
也许有些同学想到了！那就是不够灵活，扩展性变差！
因为，一旦一个接口发布了（比如 Collection 接口），且它的实现类较多时（比如 HashSet、ArrayList 类等），那么这个接口就无法再做结构性的改动！当你想在该接口中新增一个抽象方法时，那么其所有的实现类都要改动去实现该方法，这是 JDK 7 及以前的版本中带来的问题。
世上所有的事物都是迭代发展的，谁都没办法在初始时就设计好一切，能够应付往后遇到的所有场景。
在 Java 语言中，因为接口和实现类的诸多规范，使得 Java 设计者不得不在最初定义接口时，就得定好接口所有的场景和操作方法，因为往后随着实现类的逐渐增多，再想在该接口中添加一个新的方法，那是不太现实的！
当发展到 JDK 8 的时候，这种蹩脚的扩展性已经无以为继了，并且 JDK 8 中还出现了 Lambda 表达式这种高阶语法。况且集合类的操作在平时使用的太频繁了，如果不在原本的集合类接口中新增能使用 Lambda 表达式的方法，Lambda 表达式的推出就没有了意义！
为了解决扩展性差的问题，同时解决 Lambda 表达式的更广泛使用，default 方法就诞生了。它的出现，实现了新增方法的向前兼容（Backward Compatibility）特性，可在接口中随意添加默认方法，灵活性和扩展性大大提高！
3.3 菱形继承问题（Diamond Problem）
在享受 default 关键字带来的便利时，也引入了一个旧的问题——菱形继承问题（Diamond Problem）。
什么是菱形继承问题？简单来说，就是指一个类 A 有两个父类（比如 C++ 语言），且这两个父类都有一个同名的公共方法 test(xxx)，那么通过子类对象调用该方法时，会引起歧义，编译器也不知道该调用哪个父类中的 test(xxx) 方法。
因为 Java 语言的单继承特性，JDK 8 及以前的版本中，是不存在菱形继承问题的。但 default 关键字的出现，又引出了这种问题。
先看下面的示例，你觉得会编译通过吗？
// 接口 A
public interface InterfaceA {
default void print() {
System.out.println("InterfaceA: an ordinary method.");
}
}
// 接口 B
public interface InterfaceB {
default void print() {
System.out.println("interfaceB : ordinary method.");
}
}
// 这里编译会报错吗？
public class MainTest implements InterfaceA, InterfaceB {
}
上面的 MainTest 类会编译报错，错误信息如下：
错误信息：MainTest inherits unrelated defaults for print() from types InterfaceA and InterfaceA
原因在于，MainTest 类实现了两个接口 InterfaceA 和 InterfaceB，且这个两个接口都有同名的默认方法 print()，编译器是不知道调用哪个方法的。
对于这种情况，必须要重写接口的默认方法了。可以重新写方法体，如果就是想用默认方法，那就利用 super 关键字来实现。
public class MainTest implements InterfaceA, InterfaceB {
@Override
public void print() {
....
}
}
或
public class MainTest implements InterfaceA, InterfaceB {
@Override
public void print() {
InterfaceA.super.print();
}
}
3.4 静态方法
对于 JDK 8 版本，接口内不仅可以定义默认方法，还可以定义静态方法。
什么是静态方法？举个示例：
public interface InterfaceA {
default void print() {
System.out.println("InterfaceA: an ordinary method.");
}
static void sayHello(String name) {
System.out.println("InterfaceA: hello " + name);
}
}
sayHello(String name) 就是一个定义在接口中的静态方法。
可以看到，对于静态方法，是不需要使用 default 关键字来修饰的，直接添加一个 static 修饰符即可。
下面看下其特性。
public interface InterfaceA {
default void print() {
System.out.println("InterfaceA: an ordinary method.");
}
// 静态默认方法
static void sayHello(String name) {
System.out.println("InterfaceA: hello " + name);
}
}
public interface InterfaceB {
default void print() {
System.out.println("interfaceB : ordinary method.");
}
static void sayHello(String name) {
System.out.println("InterfaceB: hello " + name);
}
}
public class MainTest implements InterfaceA {
@Override
public void print() {
System.out.println("MainTest: an Override Method.");
}
public void testMethod() {
print(); // 输出：MainTest: an Override Method.
InterfaceA.super.print(); // 输出：InterfaceA: an ordinary method.
}
void sayHello(String name) {
System.out.println("MainTest: hello " + name);
}
}
// 调用
public static void main(String[] args) {
MainTest mainTest = new MainTest();
mainTest.print();
mainTest.sayHello("susu");
InterfaceA.sayHello("susu");
InterfaceB.sayHello("susu");
}
---- 输出 ----
MainTest: an Override Method.
MainTest: hello susu
InterfaceA: hello susu
InterfaceB: hello susu
从以上执行结果，总结几条特性：
- 特性 1：静态方法不可被重写（即 @Override），会编译报错：
Method does not override method from its superclass； - 特性 2：同一个实现类实现多个接口，允许这多个接口中声明同名的静态方法；
- 特性 3：调用方式只有一种：
接口名.静态方法，eg:InterfaceA.sayHello("susu");。
下面，再举一个类库中的集合排序示例。
List list = Arrays.asList(6, 8, 10, 4, 3, 2, 1);
Collections.sort(list);
list.sort(Integer::compareTo);
在 Comparator
public static > Comparator\ comparing( Function\ keyExtractor) {
Objects.requireNonNull(keyExtractor);
return (Comparator & Serializable)
(c1, c2) -> keyExtractor.apply(c1).compareTo(keyExtractor.apply(c2));
}
有了该方法，列表的排序我们还可以这么用：
list.sort(Comparator.comparing(a -> a));
虽然这么写有点儿冗余，但这种方式给我们提供了扩展的可能性。
比如，最常见的手写面试题，就是将一组数据，按奇偶性分开，偶数在前，奇数在后，相对顺序保持不变。这个可以咋做？你可以新开两个数组，然后各自放奇偶数，然后再合并。
但在 Java 中，你可以直接用 1 行代码搞定：
List list = Arrays.asList(6, 8, 10, 4, 3, 2, 1);
list.sort(Comparator.comparing(a -> a % 2));
---- list 数组 ----
[6, 8, 10, 4, 2, 11, 7, 3, 1]
在此基础上，如果再在奇偶数内部做排序，你想到怎么做了吗？你可以用归并，也可以使用冒泡。但在 Java 中，你可以使用 2 行搞定：
List list = Arrays.asList(11, 6, 8, 7, 10, 4, 3, 2, 1);
list.sort(Integer::compareTo);
list.sort(Comparator.comparing(a -> a % 2));
---- list 数组 ----
[2, 4, 6, 8, 10, 1, 3, 7, 11]
如果想让奇数在前，偶数在后，直接调用 reversed() 方法即可：
list.sort(Integer::compareTo);
list.sort(Comparator.comparing((Integer a) -> a % 2).reversed());
---- list 数组 ----
[1, 3, 7, 11, 2, 4, 6, 8, 10]
如果想在奇偶数内部做降序：
List list = Arrays.asList(11, 6, 8, 7, 10, 4, 3, 2, 1);
Collections.sort(list, Collections.reverseOrder());
list.sort(Comparator.comparing((Integer a) -> a % 2));
---- list 数组 ----
[10, 8, 6, 4, 2, 11, 7, 3, 1]
集合类的 sort() 排序方法，内部使用的是 TimeSort 排序方法，它是一种结合了归并排序和插入排序的排序算法，这里不再赘述，感兴趣的同学可自行了解。
3.5 小结
default 关键字，极大的提高了接口的扩展性，这也使得 Lambda 表达式在集合类的诸多接口中被广泛使用。
本文就是在展示 default 关键字如何使用的基础上，更进一步的解释了为何允许在接口中添加 default 方法，希望对你有所帮助！
四、收尾
本文对 JDK 8 中的 Lambda 表达式、闭包、Stream 流、方法引用、default 关键字等诸多新特性做了详细介绍，不仅以示例来展示如何使用，更将其背后这么设计的原因也都一并深挖了出来。
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