Java 8和Java 11的新特性和优化=必应写的

Java 8和Java 11的新特性和优化

• 引言
• 函数式编程
  • lambda表达式
  • 方法引用
  • 函数式接口
• 流式处理
  • 流的创建和操作
  • 并行流和顺序流
  • Optional类
• 模块化
  • 模块的概念和结构
  • 模块的声明和使用
  • 模块的依赖和服务
• 其他新特性和优化
  • 接口中的默认方法和静态方法
  • 局部变量类型推断
  • 字符串、数组、集合等类的改进
• 总结

引言

Java是一门非常流行和实用的编程语言，它不断地进行更新和改进，为开发者提供了更多的功能和性能。自从2014年发布了Java 8以来，Java引入了一些重大的变化和创新，如函数式编程、流式处理、模块化等，让Java更加简洁、高效、灵活、易用。在2018年发布了Java 11后，Java又进行了一些优化和增强，如局部变量类型推断、字符串、数组、集合等类的改进等，让Java更加稳定、安全、便捷。

本文旨在介绍一些Java 8和Java 11的新特性和优化，以及一些常用的函数式编程、流式处理、模块化等技巧。通过本文，你可以了解一些Java的最新发展和趋势，以及如何使用这些新特性和优化来提高你的编程水平和效率。

函数式编程

函数式编程是一种编程范式，它强调函数的使用和组合，而不是对象和状态的变化。函数式编程可以让代码更简洁、清晰、易读、易测试、易并发。Java 8引入了一些函数式编程的特性，如lambda表达式、方法引用、函数式接口等。

lambda表达式

lambda表达式是一种匿名函数，它可以作为参数传递给其他方法，或者赋值给函数式接口的变量。lambda表达式的语法如下：

(parameters) -> expression
// 或者
(parameters) -> { statements; }
例如，我们可以使用lambda表达式来创建一个Runnable对象：

Runnable r = () -> System.out.println("Hello lambda!");
或者使用lambda表达式来实现一个Comparator接口：

Comparator<String> c = (s1, s2) -> s1.length() - s2.length();
lambda表达式可以让我们省去了创建匿名类的繁琐过程，让代码更简洁。

方法引用
方法引用是一种特殊的lambda表达式，它可以直接引用一个已有的方法，而不需要显式地写出参数和返回值。方法引用的语法如下：

object::instanceMethod
Class::staticMethod
Class::instanceMethod
例如，我们可以使用方法引用来创建一个Consumer对象：

Consumer<String> c = System.out::println;
或者使用方法引用来创建一个Predicate对象：

Predicate<String> p = String::isEmpty;
方法引用可以让我们更简洁地引用一个已有的方法，而不需要重复地写出方法名和参数。

函数式接口
函数式接口是只有一个抽象方法的接口，它可以被lambda表达式或者方法引用赋值。Java 8提供了一些常用的函数式接口，如Runnable、Comparator、Consumer、Supplier、Predicate等。我们也可以自定义函数式接口，只需要使用@FunctionalInterface注解来标记即可。例如：

@FunctionalInterface
interface Adder {
    int add(int a, int b);
}
然后我们就可以使用lambda表达式或者方法引用来创建Adder对象：

Adder a1 = (x, y) -> x + y;
Adder a2 = Integer::sum;
函数式接口可以让我们更灵活地使用lambda表达式或者方法引用，而不需要为每个功能创建一个新的接口。


## 流式处理

流式处理是一种对集合或数组进行操作的方式，它可以让我们以声明式的方式对数据进行过滤、映射、排序、聚合等操作。流式处理使用了惰性求值和短路求值的策略，可以提高性能和效率。Java 8引入了一些流式处理的特性，如Stream API、并行流、Optional类等。

### 流的创建和操作

流是一种抽象的数据结构，它可以表示一个有序的数据序列。我们可以使用Stream API来创建和操作流。Stream API提供了两种类型的方法：中间操作和终端操作。中间操作返回一个新的流，可以进行链式调用；终端操作返回一个非流的结果，或者对流进行消费，结束流的操作。

我们可以使用多种方式来创建流，例如：

- 使用集合或数组的stream()或parallelStream()方法；
- 使用Stream.of()或Arrays.stream()方法；
- 使用Stream.iterate()或Stream.generate()方法；
- 使用BufferedReader.lines()或Files.lines()方法；

例如，我们可以使用以下代码来创建一个字符串流：

```java
Stream<String> stream = Stream.of("Java", "Python", "C++");
或者使用以下代码来创建一个整数流：

Stream<Integer> stream = Arrays.stream(new int[]{1, 2, 3});
我们可以使用多种中间操作来对流进行转换和过滤，例如：

使用filter()方法来根据条件过滤元素；
使用map()方法来对元素进行映射或转换；
使用distinct()方法来去除重复元素；
使用sorted()方法来对元素进行排序；
使用limit()或skip()方法来截取或跳过元素；
例如，我们可以使用以下代码来对一个字符串流进行过滤、映射和排序：

Stream<String> stream = Stream.of("Java", "Python", "C++");
stream.filter(s -> s.length() > 3) // 过滤长度大于3的字符串
      .map(s -> s.toUpperCase()) // 将字符串转换为大写
      .sorted() // 按字典顺序排序
      .forEach(System.out::println); // 对每个元素进行打印
输出结果为：

JAVA
PYTHON
我们可以使用多种终端操作来对流进行计算或消费，例如：

使用count()方法来统计元素个数；
使用max()或min()方法来获取最大或最小元素；
使用reduce()方法来对元素进行归约操作；
使用collect()方法来将元素收集到集合或其他数据结构中；
使用forEach()或forEachOrdered()方法来对每个元素进行消费；
例如，我们可以使用以下代码来对一个整数流进行求和：

Stream<Integer> stream = Arrays.stream(new int[]{1, 2, 3});
int sum = stream.reduce(0, Integer::sum); // 将所有元素相加
System.out.println(sum); // 打印结果
输出结果为：

6

## 模块化

模块化是一种对软件进行分解和组合的方式，它可以让我们将软件划分为多个独立的、可复用的、可互操作的单元。模块化可以提高软件的可维护性、可扩展性、可测试性、可安全性。Java 9引入了一些模块化的特性，如模块系统、模块描述符、模块路径等。

### 模块的概念和结构

模块是一种新的代码组织单元，它可以包含多个包、类、资源等。每个模块都有一个唯一的名称，以及一个模块描述符。模块描述符是一个名为module-info.java的文件，它位于模块根目录下，用来声明模块的名称、依赖、导出、提供等信息。例如：

```java
// module-info.java
module com.example.hello { // 声明模块名称
    requires java.base; // 声明依赖的其他模块
    exports com.example.hello.api; // 声明导出的包
    provides com.example.hello.api.HelloService // 声明提供的服务接口
        with com.example.hello.impl.HelloServiceImpl; // 声明提供服务接口实现类
}
一个模块可以有以下几种类型：

系统模块：Java平台自带的模块，如java.base、java.sql等；
应用模块：开发者自定义的模块，如com.example.hello等；
自动模块：没有显式声明模块描述符的第三方库，如log4j.jar等；
未命名模块：没有显式声明模块名称的类路径下的代码；
模块的声明和使用
要创建一个模块，我们需要在项目根目录下创建一个module-info.java文件，并在其中声明模块的名称和其他信息。然后我们可以在项目中创建多个包和类，并将它们放在合适的位置。例如：

// src/com.example.hello/module-info.java
module com.example.hello {
    requires java.base;
    exports com.example.hello.api;
    provides com.example.hello.api.HelloService
        with com.example.hello.impl.HelloServiceImpl;
}

// src/com.example.hello/com/example/hello/api/HelloService.java
package com.example.hello.api;

public interface HelloService {
    void sayHello(String name);
}

// src/com.example.hello/com/example/hello/impl/HelloServiceImpl.java
package com.example.hello.impl;

import com.example.hello.api.HelloService;

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    @Override
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println("Hello, " + name + "!");
    }
}
要使用一个模块，我们需要在另一个项目中创建一个module-info.java文件，并在其中声明依赖的模块名称。然后我们可以在项目中导入和使用依赖模块中导出的包和类。例如：