Java8的特性复习

Java8特性

目录

1. FunctionalInterface注解的作用
2. java.util.function包下的常用接口
3. 方法引用
4. Stream的常用方法
5. LocalDate和LocalDateTime以及LocalTime的使用

1.1 @FunctionalInterface注解

用于添加在接口上的注解。它的作用是：在编译时抛出异常,除非满足下面两种情况：

• 被注解标注的类型是一个interface类型，并且不是一个annotation类型、enum类型、或class类型
• 被注解的对象满足方法接口的要求

那么问题来了，方法接口的要求是什么呢？

注释的文档是这样写的

Conceptually, a functional interface has exactly one abstract method.

从概念上来讲，一个方法结构只有一个抽象的方法。 欸？只有一个 抽象的 方法？

注意，有两个词被加粗了分别是 一个 和 抽象的

一个 这个量词容易理解，之前也使用过，无非是接口里面就只留下一个方法呗。

但是 抽象的 方法 为什么还要单独拿出来说呢？

是因为在java8之后，接口里面不再只有抽象的方法，还可以添加两种非抽象的方法，他们分别是：default method 和 static method， 默认方法和静态方法。

1.2 默认方法和静态方法

• 默认方法：提供默认的实现，不能够重写Object的方法，但是却可以重载， 默认方法允许我们在接口里添加新的方法，而不会破坏实现这个接口的已有类的兼容性，也就是说不会强迫实现接口的类实现默认方法。 default方法可以被重写。
• 静态方法：就像类中的静态方法一样，可以给出方法的实现，并且这个方法属于方法接口。

class Ca implements Ia {
    @Override
    public void fun3() {
    }
}

@FunctionalInterface
interface Ia {
    default void fun1() {
        System.out.println("fun1 invoked");
    }
    static void fun2() {
        System.out.println("fun2 invoked");
    }
    abstract void fun3();
}

就像上面的例子，接口Ia里面有三个方法，同时它使用了@FunctionalInterface注解，此时编译器不会抛异常。因为它满足方法接口的条件，只有一个抽象方法。

class Ca实现方法接口Ia，此时编译器只强制要求我们实现抽象方法fun3(),此例可以证明我们上面说的关于@FunctionalInterface， 默认方法和静态方法的部分特征。

值得一提的是：@FunctionalInterface的作用只体现在编译期，通俗的讲：只要任何一个接口满足了 只有一个抽象接口 这个条件，我们就可以说他是方法接口，与是否标注注解无关，注解的作用只是帮助我们检查。

2. java.util.function包下的常用接口

   只会介绍典型的几种方法接口， 其他的都是这几种的变形，所以不着重介绍，以下是重点的几个接口：

   1. Function
   2. Consumer
   3. Predicate
   4. Supplier

   2.1 Function接口的使用

   既然是方法接口，那么它肯定满足只有一个抽象方法，那么它的抽象方法是什么呢？打开文档，可以看到它的抽象方法是这样的：

   R apply(T t);
   

   其中T和R是方法接口声明的泛型类型

   public interface Function
   

   那么apply方法的作用是什么呢，通过参数和返回值类型不难看出，这个方法要求调用者传入一个T类型的参数，然后返回一个R类型的值。T和R在实现接口的时候就已经明确了。

   那么，我们通常怎么使用这个方法接口呢？举一个简单的实例，如果我现在有一个String类型的对象，想要统计这个对象包含‘a’这个字符的个数，应该怎么做呢？

   我们之前的做法通常会写一个方法，把String类型的参数传进来，然后返回一个Integer类型的值，像是这样：

   public static void main(String[] args) {
     String str = "aaaaabcdefg";
     int cnt = countFun(str);
     System.out.println("a 的个数是" + cnt);
   }
   
   public static int countFun(String str) {
     int res = 0;
     int len = str.length();
     for (int i = 0;i < len;i++) {
         if (str.charAt(i) == 'a') {
             ++res;
         }
     }
     return res;
   }
   

   仔细一观察，发现这个方法似乎可以用方法接口来实现，就像这样：

   public static void main(String[] args) {
     String str = "aaaaabcdefg";
     Function counter = new Function() {
         @Override
         public Integer apply(String str) {
             int res = 0;
             int len = str.length();
             for (int i = 0;i < len;i++) {
                 if (str.charAt(i) == 'a') {
                     ++res;
                 }
             }
             return res;
         }
     };
     //        int cnt = countFun(str);
     int cnt = counter.apply(str);
     System.out.println("a 的个数是" + cnt);
   }
   

   这两种方法会得到的结果无疑是一样的，都是5个‘a’，使用方法接口的方式相较于之前的那种方式，counter仿佛变成了一种行为，这个行为描述了“有一个String类型的对象，想要统计这个对象包含‘a’这个字符的个数”这件事情，似乎增加了代码的可阅读性，但是下面的方式略显臃肿。别着急，其实java给提供了一种语法糖，可以让我们简化这种写法，我们可以这样做：

   public static void main(String[] args) {
     String str = "aaaaabcdefg";
     Function counter = str1 -> {
         int res = 0;
         int len = str1.length();
         for (int i = 0;i < len;i++) {
             if (str1.charAt(i) == 'a') {
                 ++res;
             }
         }
         return res;
     };
     //        int cnt = countFun(str);
     int cnt = counter.apply(str);
     System.out.println("a 的个数是" + cnt);
   }
   

   这种方式是java8的新特性之一：使用lambda表达式的形式！

   2.1.1 Java的lambda表达式(此处是参考的菜鸟教程的描述)

   (parameters) -> expression

   或

   (parameters) ->{ statements; }

   • 可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
   • 可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
   • 可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
   • 可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定明表达式返回了一个数值。

   ​ 实例：我们实例化一个Thread的时候通常要实现一个Runnable的子类的对象，而Runnable其实也是一个方法接口，也就是说只有一个抽象的方法run（）待实现。其实没必要用匿名内部类的方式，使用lambda的形式会显得更简洁，更能容易被阅读。

   new Thread(() -> {
               System.out.println("这是用lambda形式实现的Runnable方法哦~");
           }).start();
   

   2.1.2 Function接口的其他方法

   /**
        * Returns a composed function that first applies the {@code before}
        * function to its input, and then applies this function to the result.
        * If evaluation of either function throws an exception, it is relayed to
        * the caller of the composed function.
        *
        * @param  the type of input to the {@code before} function, and to the
        *           composed function
        * @param before the function to apply before this function is applied
        * @return a composed function that first applies the {@code before}
        * function and then applies this function
        * @throws NullPointerException if before is null
        *
        * @see #andThen(Function)
        */
       default  Function compose(Function before) {
           Objects.requireNonNull(before);
           return (V v) -> apply(before.apply(v));
       }
   
       /**
        * Returns a composed function that first applies this function to
        * its input, and then applies the {@code after} function to the result.
        * If evaluation of either function throws an exception, it is relayed to
        * the caller of the composed function.
        *
        * @param  the type of output of the {@code after} function, and of the
        *           composed function
        * @param after the function to apply after this function is applied
        * @return a composed function that first applies this function and then
        * applies the {@code after} function
        * @throws NullPointerException if after is null
        *
        * @see #compose(Function)
        */
       default  Function andThen(Function after) {
           Objects.requireNonNull(after);
           return (T t) -> after.apply(apply(t));
       }
   
       /**
        * Returns a function that always returns its input argument.
        *
        * @param  the type of the input and output objects to the function
        * @return a function that always returns its input argument
        */
       static  Function identity() {
           return t -> t;
       }
   

   有三个方法，分别是：

   • default Function compose(Function before)
   • default Function andThen(Function after)
   • static Function identity()

   这三个方法有一个共同点，那就是它们的返回值都是Function类型的，用函数式的思想来看，可以把它们理解成返回的某种行为。

   compose 要求传入一个Function参数before，返回一个在调用当前Function的apply之前先调用参数的apply之前的Function。可以看做是这样的一个过程：本来当前的Function会通过调用apply传入一个T类型的参数得到一个R类型的返回值，而compose返回的复合函数的会通过调用apply传入一个V 类型的参数，得到一个R类型的返回值，其中的过程是这样的 T ------》 V -------》 R。假设有以下场景：有一个class Person有一个name属性，现在我们通过Person获取name的长度，可以这样写：

   class Person {
       String name;
   
       public Person(String name) {
           this.name = name;
       }
   
       public String getName() {
           return name;
       }
   
       public void setName(String name) {
           this.name = name;
       }
   }
   public class FunctionTest {
       public static void main(String[] args) {
           Function function = String::length;
   
           Function nameLengthGetter = function.compose(Person::getName);
   
           Person person = new Person("张三");
           System.out.println(nameLengthGetter.apply(person)); // 将会输出person名字的个数
       }
   }
   

   andThen 和 compose 类似，区别是顺序变了andThen的顺序将会是T ------》 R -------》 V，复合函数最终得到的值将会是在本身的apply的结果之上又进行操作的值。不再详细说明。

   // TODO 其他的方法接口与Function大同小异，暂时不详细说明，进行完下面的部分后再继续这部分

3. 方法引用

   简单的来说，方法引用，就是借助目前已有的方法，将其作为某个方法接口的实现。这些方法需要具备这样的特征，参数类型或者本身的类型符合方法引用的类型，返回值类型也需要符合方法接口的 R 类型。

   引用方法有下面几种方式

   • 对象引用::实例方法名
   • 类名::静态方法名
   • 类名::实例方法名

   还可以引用构造器，像是这样:ClassName::new, int[]::new

4. Stream的常用方法

   关于流和其它集合具体的区别：

   1. 不存储数据。流是基于数据源的对象，它本身不存储数据元素，而是通过管道将数据源的元素传递给操作。
   2. 函数式编程。流的操作不会修改数据源，例如filter不会将数据源中的数据删除。
   3. 延迟操作。流的很多操作如filter,map等中间操作是延迟执行的，只有到终止操作才会将操作执行。
   4. 可以解绑。对于无限数量的流，有些操作是可以在有限的时间完成的，比如limit(n) 或 findFirst()，这些操作可是实现"短路"(Short-circuiting)，访问到有限的元素后就可以返回。
   5. 纯消费。流的元素只能访问一次，类似Iterator，操作没有回头路，如果你想从头重新访问流的元素，对不起，你得重新生成一个新的流。

   流的操作是以管道的方式串起来的。流管道包含一个数据源，接着包含零到N个中间操作，最后以一个终点操作结束。

   创建流的方式

   可以通过多种方式创建流：

   1、通过集合的stream()方法或者parallelStream()，比如Arrays.asList(1,2,3).stream()。
   2、通过Arrays.stream(Object[])方法, 比如Arrays.stream(new int[]{1,2,3})。
   3、使用流的静态方法，比如Stream.of(Object[]), IntStream.range(int, int) 或者 Stream.iterate(Object, UnaryOperator)，如Stream.iterate(0, n -> n * 2)，或者generate(Supplier s)如Stream.generate(Math::random)。
   4、BufferedReader.lines()从文件中获得行的流。
   5、Files类的操作路径的方法，如list、find、walk等。
   6、随机数流Random.ints()。

   中间操作

   Stream提供的方法中有许多方法会返回一个流，并且是延迟执行的，只有遇到终止操作的时候才会执行。

   这些方法有：

   • distinct

     distinct保证输出的流中包含唯一的元素，它是通过Object.equals(Object)来检查是否包含相同的元素。

   • filter

     filter返回的流中只包含满足断言(predicate)的数据。

   • map

     map方法将流中的元素映射成另外的值，新的值类型可以和原来的元素的类型不同。

   • flatmap

     flatmap方法混合了map + flattern的功能，它将映射后的流的元素全部放入到一个新的流中。它的方法定义如下：

      Stream flatMap(Function> mapper)
     

     可以看到mapper函数会将每一个元素转换成一个流对象，而flatMap方法返回的流包含的元素为mapper生成的所有流中的元素。

   • peek

     peek方法主要用来做调试用，比如可以这么做

     Stream.of("one", "two", "three", "four")
                   .filter(e -> e.length() > 3)
                   .peek(e -> System.out.println("Filtered value: " + e))
                   .map(String::toUpperCase)
                   .peek(e -> System.out.println("Mapped value: " + e))
                   .collect(Collectors.toList());
     

   • sorted

     sorted方法将流中的元素排升序，如果元素没有实现Comparable接口，会抛出 java.lang.ClassCastException异常。

     sorted(Comparator comparator)可以指定排序的方式。

   • skip

     skip放弃了流中前n个元素，如果流中元素个数小于或等于n则会返回一个空的流。

   终止操作

   • Math相关

     这一组方法用来检查流中的元素是否满足断言。
     allMatch只有在所有的元素都满足断言时才返回true,否则flase,流为空时总是返回true

     anyMatch只有在任意一个元素满足断言时就返回true,否则flase,

     noneMatch只有在所有的元素都不满足断言时才返回true,否则flase

   • count

     count方法返回此时流中的元素的个数

   • collect

      R collect(Collector collector)
      R collect(Supplier supplier, BiConsumer accumulator, BiConsumer combiner)
     

     辅助类Collectors提供了很多的collector，可以满足我们日常的需求，你也可以创建新的collector实现特定的需求。

     我们也可以使用第二种重载方法，第一个参数是一个用来构造容器的Supplier，第二个参数是用来把元素整合在一起的累加器，第三个参数是用来合并两个容器的。

   • find

     findAny()返回任意一个元素，如果流为空，返回空的Optional，对于并行流来说，它只需要返回任意一个元素即可，所以性能可能要好于findFirst()，但是有可能多次执行的时候返回的结果不一样。
     findFirst()返回第一个元素，如果流为空，返回空的Optional。

   • forEach

     forEach遍历流的每一个元素， 跟peek用法相似，区别是peek是中间操作，forEach是终止操作

   • max/min

     max返回流中的最大值，
     min返回流中的最小值。

   • reduce

     reduce是常用的一个方法，常用来做累加操作，事实上很多操作都是基于它实现的。
     它有几个重载方法

     第一个方法使用流中的第一个值作为初始值，后面两个方法则使用一个提供的初始值。

   • toArray

     toArray 将流中的元素放入一个数组。

5. LocalDate和LocalDateTime以及LocalTime的使用

   java1.8之前的Date类一直被各种诟病，在1.8版本中对这点进行了增强（此处以下文字来源)

   处理日期的 LocalDate

   不同于 Calendar 既能处理日期又能处理时间，java.time 的新式 API 分离开日期和时间，用单独的类进行处理。LocalDate 专注于处理日期相关信息。

   LocalDate 依然是一个不可变类，它关注时间中年月日部分，我们可以通过以下的方法构建和初始化一个 LocalDate 实例：

   • public static LocalDate now()：截断当前系统时间的年月日信息并初始化一个实例对象
   • public static LocalDate of(int year, int month, int dayOfMonth)：显式指定年月日信息
   • public static LocalDate ofYearDay(int year, int dayOfYear)：根据 dayOfYear 可以推出 month 和 dayOfMonth
   • public static LocalDate ofEpochDay(long epochDay)：相对于格林零时区时间的日偏移量

   处理时间的 LocalTime

   类似于 LocalDate，LocalTime 专注于时间的处理，它提供小时，分钟，秒，毫微秒的各种处理，我们依然可以通过类似的方式创建一个 LocalTime 实例。

   • public static LocalTime now()：根据系统当前时刻获取其中的时间部分内容
   • public static LocalTime of(int hour, int minute)：显式传入小时和分钟来构建一个实例对象
   • public static LocalTime of(int hour, int minute, int second)：通过传入时分秒构造实例
   • public static LocalTime of(int hour, int minute, int second, int nanoOfSecond)：传入时分秒和毫微秒构建一个实例
   • public static LocalTime ofSecondOfDay(long secondOfDay)：传入一个长整型数值代表当前日已经过去的秒数
   • public static LocalTime ofNanoOfDay(long nanoOfDay)：传入一个长整型代表当前日已经过去的毫微秒数