春招面试阿里，面试官让我说说Java8的新特性
文章目录
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- 一、Lambda表达式和函数式接口
- 二、接口的默认方法和静态方法
- 三、方法引用
- 四、重复注解
- 五、更好的类型推断
- 六、拓宽注解的应用场景
- 七、Optional
- 八、Streams
- 九、Date/Time API(JSR 310)
- 十、Base64
- 十一、并行数组
- 十二、并发性
- 十三、JVM的新特性
Java 8是Java自Java 5（发布于2004年）之后的最重要的版本。
这个版本包含语言、编译器、库、工具和JVM等方面的十多个新特性。
Java8新特性官网
一、Lambda表达式和函数式接口
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。
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，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(1, 2, 3).forEach(System.out::println);
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> {
System.out.print( e );
System.out.print( e );
} );
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）。
final String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );
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。
Arrays.asList(1, 2, 3).sort(Integer::compareTo);
Lambda的设计者们为了让现有的功能与Lambda表达式良好兼容，考虑了很多方法，于是产生了函数接口这个概念。
函数接口指的是只有一个函数的接口，这样的接口可以隐式转换为Lambda表达式。java.lang.Runnable和java.util.concurrent.Callable是函数式接口的最佳例子。
在实践中，函数式接口非常脆弱：只要某个开发者在该接口中添加一个函数，则该接口就不再是函数式接口进而导致编译失败。
为了克服这种代码层面的脆弱性，并显式说明某个接口是函数式接口，Java 8 提供了一个特殊的注解@FunctionalInterface（Java 库中的所有相关接口都已经带有这个注解了），举个简单的函数式接口的定义。（默认方法和静态方法不会破坏函数式接口的定义，因此如下的代码是合法的）
@FunctionalInterface
public interface Functional {
void method();
}
二、接口的默认方法和静态方法
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。
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。
package com.issavior.javase.java8;
/**
* @author issavior
*/
public interface DefaultAndStaticDemo {
/**
* test
*/
public abstract void test();
/**
* default
*/
default void testDefault() {
System.out.println("run default function!!!");
}
/**
* static
*/
static void testStatic() {
System.out.println("run static function!!!");
}
}
class MyDemo1 implements DefaultAndStaticDemo {
@Override
public void test() {
System.out.println("MyDemo1重写的test方法");
}
}
class MyDemo2 implements DefaultAndStaticDemo {
@Override
public void test() {
System.out.println("MyDemo2重写的test方法");
}
@Override
public void testDefault() {
System.out.println("MyDemo2重写的default方法");
}
}
下面的代码片段测试了默认方法和静态方法的使用场景：
package com.issavior.javase.java8;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
class DefaultAndStaticDemoTest {
private static MyDemo1 myDemo1 = new MyDemo1();
private static MyDemo2 myDemo2 = new MyDemo2();
@Test
void test1() {
myDemo1.test();
myDemo2.test();
}
@Test
void testDefault() {
myDemo1.testDefault();
myDemo2.testDefault();
}
@Test
void testStatic() {
DefaultAndStaticDemo.testStatic();
}
}
// MyDemo1重写的test方法
// MyDemo2重写的test方法
//
// run default function!!!
// MyDemo2重写的default方法
//
// run static function!!!
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。
三、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。
Car类是不同方法引用的例子，可以帮助读者区分四种类型的方法引用。
public static class Car {
public static Car create( final Supplier< Car > supplier ) {
return supplier.get();
}
public static void collide( final Car car ) {
System.out.println( "Collided " + car.toString() );
}
public void follow( final Car another ) {
System.out.println( "Following the " + another.toString() );
}
public void repair() {
System.out.println( "Repaired " + this.toString() );
}
}
第一种方法引用的类型是构造器引用，语法是Class::new，或者更一般的形式：Class::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 );
四、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。
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。
五、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。
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;
}
}
六、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。
ElementType.TYPE_USER和ElementType.TYPE_PARAMETER是Java 8新增的两个注解，用于描述注解的使用场景。Java 语言也做了对应的改变，以识别这些新增的注解。
七、Optional
Optional仅仅是一个容易：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。
空指
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!" ) );
非空指
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();
八、Streams
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。
Steam之上的操作可分为中间操作和晚期操作。
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。
晚期操作（例如forEach或者sum），会遍历steam并得出结果或者附带结果；在执行晚期操作之后，steam处理线已经处理完毕，就不能使用了。在几乎所有情况下，晚期操作都是立刻对steam进行遍历。
案例：
// 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 );
steam的另一个价值是创造性地支持并行处理（parallel processing）。
// 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 );
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。
// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
.stream()
.collect( Collectors.groupingBy( Task::getStatus ) );
System.out.println( map );
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。
九、Date/Time API(JSR 310)
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()和TimeZone.getDefault()。
// Get the system clock as UTC offset
final Clock clock = Clock.systemUTC();
System.out.println( clock.instant() );
System.out.println( clock.millis() );
//2014-04-12T15:19:29.282Z
//1397315969360
十、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。
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 );
}
}
//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())
十一、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。
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
十二、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（更多内容可以参考我们的并发编程课程）。
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
十三、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和-XX:MaxMetaspaceSize代替原来的-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize。