【都 Java17 了，还不了解 Java 8 ? 】一文带你深入了解 Java 8 新特性

Java 8 (又称为 jdk 1.8) 是 Java 语言开发的一个主要版本。 Oracle 公司于 2014 年 3 月 18 日发布 Java 8 ，它支持函数式编程，新的 JavaScript 引擎，新的日期 API，新的Stream API 等。（文章很长，建议点赞收藏）

新特性

以下是Java 8 新增的部分特性，更多新特性了解请详细参考：What’s New in JDK 8

• Lambda 表达式
• 方法引用
• 函数式接口
• 默认方法
• Stream
• Optional 类
• Nashorn, JavaScript 引擎
• Date/Time API 新的日期时间 API
• Base64
• 新工具 − 新的编译工具，如：Nashorn引擎 jjs、 类依赖分析器jdeps。

一、Lambda 表达式

Lambda 表达式（也可称为闭包），它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。
Lambda 表达式允许把函数作为一个方法的参数，可以取代大部分的匿名内部类，写出更优雅的 Java 代码，尤其在集合的遍历和其他集合操作中，可以极大地优化代码结构。

什么是 Lambda 表达式

先来看看 Lambda 表达式的官方解释：
Lambda 表达式（lambda expression）是一个匿名函数，Lambda表达式基于数学中的λ演算得名，直接对应于其中的lambda抽象（lambda abstraction），是一个匿名函数，即没有函数名的函数。

这样的解释还是让人摸不着头脑，那我们接着往下看。

首先介绍， Lambda 表达式的语法格式：() -> {}

其中 () 用来描述参数列表，{} 用来描述方法体，-> 为 lambda运算符 ，读作(goes to)。
简单例子：
(int x, int y) -> x + y  //接收2个int型整数,返回他们的和
(String s) -> System.out.print(s) // 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void) 

前面我们说了 Lambda 表达式可以取代大部分的匿名内部类，举个例子：

@FunctionalInterface
public interface NoReturnMultiParam {
    void method(int a, int b);
}

public class Test {

    public void sayHello() {
        // 匿名类实现NoReturnMultiParam接口
        NoReturnMultiParam noReturnMultiParam = new NoReturnMultiParam() {
            @Override
            public void method(int a, int b) {
                System.out.println("param:{a=" + a + ",b=" + b + "}");
            }
        };
        // 调用接口
        noReturnMultiParam.method(1,2);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        test.sayHello();
    }
}

运行结果：param:{a=1,b=2}

接着，我们将匿名类实现替换为 Lambda表达式

 public class Test {

    public void sayHello() {
        // Lambda实现NoReturnMultiParam接口
        NoReturnMultiParam lambda = (a, b) -> System.out.println("param:{a=" + a + ",b=" + b + "}");
        // 调用接口
        lambda.method(1,2);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        test.sayHello();
    }
}

运行结果与之前相同，可以看到，Lambda 表达式可以来定义行内执行的方法类型接口，免去了使用匿名方法的麻烦。
简单来说，在 Java 中可以将 Lambda 表达式看成一个接口的实现，但并不是所有的接口都可以使用 Lambda 表达式来实现。

Lambda 规定接口中只能有一个需要被实现的方法，即函数式接口，不是规定接口中只能有一个方法。

闭包问题

lambda 表达式只能引用标记了 final 的外层局部变量，这就是说不能在 lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。

public static void main(String[] args) {
        int c = 10;
        NoReturnMultiParam lambda = (a, b) -> System.out.println("param:{a=" + a + ",b=" + b + "},c="+c);
        lambda.method(1,2);
}

这里c没有标识为final，但是没有被后续代码修改，所以在编译期间虚拟机会帮我们加上 final 修饰关键字（即隐性的具有 final 的语义）

修改代码，出现错误java: 从lambda 表达式引用的本地变量必须是最终变量或实际上的最终变量

public static void main(String[] args) {
        int c = 10;
        NoReturnMultiParam lambda = (a, b) -> System.out.println("param:{a=" + a + ",b=" + b + "},c="+c);
        c = c + 2;
        lambda.method(1,2);
}

二、方法引用

方法引用通过方法的名字来指向一个方法，在使用 Lambda 表达式时，有时候我们不是必须要自己重写某个匿名内部类的方法，而是可以利用 Lambda 表达式的接口快速指向一个已经被实现的方法。

语法：​ 方法归属者::方法名 静态方法的归属者为类名，普通方法归属者为对象

Java 中 4 种不同方法的引用：
• 构造器引用 ClassName::new
• 静态方法引用 Class::static_method
• 特定类的任意对象的方法引用 Class::method
• 特定对象的方法引用 instance::method

代码示例：

package com.local.springboot.springbootservice.sysuser;

interface InstanceCreate {
    Test get();
}

@FunctionalInterface
interface ReturnMultiParam {
    int method(int a, int b);
}
public class Test {
    public static int addNum(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int deleteNum(int a, int b) {
        return a - b;
    }
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello World");
    }
    public static void main(String[] args) {

        ReturnMultiParam lambda = (a, b) -> addNum(a, b);
        System.out.println(lambda.method(1, 2));


        // 构造器引用
        InstanceCreate create = Test::new;
        System.out.println(create.get());

        // 静态方法引用
        ReturnMultiParam result = Test::addNum;
        System.out.println(result.method(1, 2));

        // 特定对象的方法引用
        Test test = new Test();
        ReturnMultiParam result2 = test::deleteNum;
        System.out.println(result2.method(2, 2));
    }

}

运行结果：

3
com.local.springboot.springbootservice.sysuser.Test@179d3b25
3
0

三、函数式接口

上面提到接口中只有一个需要被实现的方法的接口，叫做函数式接口。

函数式接口需要用@FunctionalInterface注解修饰，要求接口中的抽象方法只有一个，但可以有多个非抽象方法。

函数式接口实例

函数式接口可以对现有的函数友好地支持 lambda。比如常用的Comparator或者Consumer接口。

比如常见的集合内元素的排序

List<Cat> list = new ArrayList<>();
list.add(new Cat(5,"Tom"));
list.add(new Cat(2,"Aimi"));
list.add(new Cat(3,"Doe"));

list.sort(new Comparator<Cat>() {
    @Override
    public int compare(Cat o1, Cat o2) {
        return o1.getIndex()- o2.getIndex();
    }
});
list.forEach(item -> {
    System.out.println(item.toString());
});

在以前我们若要为集合内的元素排序，就必须调用 sort 方法，传入比较器匿名内部类重写 compare 方法，我们现在可以使用 lambda 表达式来简化代码。

list.sort((o1,o2)->o1.getIndex()-o2.getIndex());
//list.sort((Comparator.comparing(Cat::getIndex)));
list.forEach(item -> {
    System.out.println(item.toString());
});

更多函数式接口

JDK 1.8 之前已有的函数式接口:

• java.lang.Runnable
• java.util.concurrent.Callable
• java.security.PrivilegedAction
• java.util.Comparator
• java.io.FileFilter
• java.nio.file.PathMatcher
• java.lang.reflect.InvocationHandler
• java.beans.PropertyChangeListener
• java.awt.event.ActionListener
• javax.swing.event.ChangeListener

JDK 1.8 新增加的函数接口：

• java.util.function
java.util.function 它包含了很多类，用来支持 Java的 函数式编程，详细的函数式接口请查看源码。

四、默认方法

简单说，默认方法就是接口可以有实现方法，而且不需要实现类去实现其方法。
用法：只需在方法名前面加个 default 关键字即可实现默认方法。

被 default 修饰的方法会有默认实现，不是必须被实现的方法，所以不影响 Lambda 表达式的使用

相同的默认方法

当一个类实现多个接口，而且这些接口存在相同的默认方法，会发生什么情况呢？

interface Interface1{
    default void print() {
        System.out.println("我是接口1默认方法实现!");
    }
}

interface Interface2{
    default void print() {
        System.out.println("我是接口2默认方法实现!");
    }
}


public class InterfaceImpl implements Interface1, Interface2{
    @Override
    public void print() {
    	// 可以使用 super 来调用指定接口的默认方法
    	// Interface1.super.print();
        System.out.println("我是接口实现类!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        InterfaceImpl interfaceImpl = new InterfaceImpl();
        interfaceImpl.print();
    }
}

运行结果：

我是接口实现类!

当出现这种接口冲突，一般有两种解决方案 覆盖重写接口的默认方法、使用 super 来调用指定接口的默认方法

静态默认方法

Java 8 中接口是可以声明静态方法（并且可以提供实现）的。例如：

interface Interface2{
    default void print() {
        System.out.println("我是接口2默认方法实现!");
    }
   // 静态方法
   static void doSomething(){
      System.out.println("我是接口2中的静态方法");
   }
}

为什么要有这个特性

说了这么多，那么问题来了，为什么要新增这个特性？

新增默认方法是为了解决接口的修改与现有的实现不兼容的问题。
我们都知道接口是面向抽象而不是面向具体编程的，所以当需要修改接口时，就需要修改全部实现改接口的类。
所以对于以前发布的版本，是做不到在修改接口的同时不影响已有的实现。

五、Stream

Java 8 API 添加了一个新的抽象称为流 Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。

语法糖 Stream 以一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。简单来说流是Java 8 中对Collection对象功能的加强。

流操作

【数据集合】 ->【数据源】 - > 【转换（聚合）操作】 ->【终点操作】

• Intermediate（转换操作）：中间操作都会返回流对象本身。就是说，仅仅调用到这类方法，并没有真正开始流的遍历。多次的转换操作只会在遇到终点操作之后，才会依次执行。

转换操作：map (mapToInt, flatMap 等)、 filter、 distinct、 sorted、 peek、 limit、 skip、 parallel…

• Terminal（终点操作）：一个流只能有一个 terminal 操作，当这个操作执行后，流就被使用“光”了，无法再被操作。所以这必定是流的最后一个操作。Terminal 操作的执行，才会真正开始流的遍历，并且会生成一个结果，或者一个 side effect。

终点操作：forEach、 forEachOrdered、 toArray、 reduce、 collect、 min、 max、 count、 anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny…

• Short-Circuiting（短路操作）：短路操作其实和终点操作也是一样的，可能不再返回一个流，或是返回一个被截取过的流。比如anyMatch方法，通过Predicate接口返回了一个真值。由于流Stream在理论上是无限大的，短路操作被用以对流进行截取，把无限的变成有限的流，比如limit方法，可以限制获取数据源的数量。

短路操作：anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 limit…

外部迭代与内部迭代

这里值得一提的是以前对集合遍历都是通过Iterator或者for-each的方式，显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭代。与以前的Collection操作不同，流操作提供了内部迭代的方式， 通过访问者模式(Visitor)实现。

那什么是外部迭代和内部迭代呢？举个简单的列子：

比如你请人打扫房间，但有觉得不放心，于是你觉得现场指示工人先擦桌子，再拖地，最后洗碗…直到打扫完毕，这就是所谓的外部迭代，即显示地取出元素进行处理。
后来你和清洁工人熟悉之后，你只需要和她说把房间打扫干净，清洁工人自己选择先做什么，再做什么，你等着接收成果就行了。这就是内部迭代。

生成流

顶层集合类Collection添加了两个方法：stream()、parallelStream()。
• stream() − 为集合创建串行流。
• parallelStream() − 为集合创建并行流。

开启流计算时根据操作的数据量选择调用stream()或者parallelStream()

使用实例

forEach

Stream 提供了新的方法 ‘forEach’ 来迭代流中的每个数据。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "bc", "efg", "abd","jkl");
strings.forEach(System.out::println); 

map

map 方法用于映射每个元素到对应的结，以下代码片段使用 map 输出了元素对应的大写

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "bc", "efg", "abd","jkl");
strings.stream().map(String::toUpperCase).sorted((a, b) -> b.compareTo(a)).forEach(System.out::println);

filter

filter 方法用于通过设置的条件过滤出元素。把除了abc的字符串过滤出来

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "bc", "efg", "abd","jkl");
strings.stream().filter(string -> !"abc".equals(string)).forEach(System.out::println);

limit

limit 方法用于获取指定数量的流。 打印3条数据

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "bc", "efg", "abd","jkl");
strings.stream().limit(3).forEach(System.out::println);

流操作简单说明

• filter：用于过滤出满足条件的元素
• distinct：去重，需要重写equals（）和hashCode（）
• sorted：对元素进行排序
• limit：返回前n个元素
• skip：去掉前n个元素
• map：方法用于映射每个元素对应的结果
• flapMap：将流中的每一个元素T映射成为一个流，再把每一个流连接成一个流
• anyMatch：是否存在任意一个元素满足条件（返回布尔值）
• allMatch：是否所有元素都满足条件（返回布尔值）
• noneMatch：是否所有元素都不满足条件（返回布尔值）
• findAny：找到其中一个元素 （使用 stream() 时找到的是第一个元素；使用 parallelStream() 并行时找到的是其中一个元素）
• findFirst：找到第一个元素
• reduce：用于组合流中的元素，如求和，求积，求最大值等
• count：返回流中元素个数，结果为 long 类型
• collect：收集方法，我们很常用的是 collect(toList())，当然还有 collect(toSet()) 等，参数是一个收集器接口

Stream流式计算的使用

说了这么多，那么流使用好处以及对性能的影响如何呢？

Stream API 可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

通过实际示例对比了常规的集合类的过滤、封装、统计操作，几百的小数据量操作，常规外部迭代更快；数据量再大一点，stream()串行的流式计算会更快；上万级别的数据量后，parallelStream()并行流式计算会更快。

六、Optional 类

相信大家在编码中最常遇见的就是空指针异常，而Optional 类的引入就是为了很好地解决空指针异常。

Optional 是个容器：它可以保存类型T的值，或者仅仅保存null。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

常用类方法

方法	描述
T get()	如果在这个Optional中包含这个值，返回值，否则抛出异常：NoSuchElementException
void ifPresent(Consumer consumer)	如果值存在则使用该值调用 consumer , 否则不做任何事情。
boolean isPresent()	如果值存在则方法会返回true，否则返回 false。
Optional map(Function mapper)	如果有值，则对其执行调用映射函数得到返回值。如果返回值不为 null，则创建包含映射返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。
T orElse(T other)	如果存在该值，返回值， 否则返回 other。
T orElseGet(Supplier other)	如果存在该值，返回值， 否则触发 other，并返回 other 调用的结果。

简单举例

orElse 存在则返回aa，不存在则返回bb

Optional<String> string= Optional.of("aa");
string.orElse("bb");

七、日期时间 API

旧版日期时间API问题：
• 非线程安全： java.util.Date 是非线程安全的，所有的日期类都是可变的，这是Java日期类最大的问题之一。
• 日期/时间类的定义并不一致：在java.util和java.sql的包中都有日期类
• 时区处理麻烦：日期类并不提供国际化，没有时区支持

Java 8 在 java.time 包下提供了很多新的 API：
• Local(本地)：简化了日期时间的处理，没有时区的问题。
• Zoned(时区：通过制定的时区处理日期时间。

新的java.time包涵盖了所有处理日期，时间，日期/时间，时区，时刻（instants），过程（during）与时钟（clock）的操作。

使用时区的日期时间API

时区使用 ZoneId 来表示，使用静态方法of来获取时区

 // 获取当前时间日期
ZonedDateTime date = ZonedDateTime.parse("2021-11-13T10:15:30+05:30[Asia/Shanghai]");
System.out.println("date: " + date);
        
ZoneId id = ZoneId.of("Europe/Paris");
System.out.println("ZoneId: " + id);
        
ZoneId currentZone = ZoneId.systemDefault();
System.out.println("当期时区: " + currentZone);

本地化日期时间API

LocalDate、LocalTime 、LocalDateTime 都是用于处理日期时间的 API，在处理日期时间时可以不用强制性指定时区

// 获取当前的日期时间
LocalDateTime currentTime = LocalDateTime.now();
System.out.println("当前时间: " + currentTime);//当前时间: 2016-04-15T16:55:48.668
  
LocalDate date1 = currentTime.toLocalDate();
System.out.println("date1: " + date1);//date1: 2016-04-15
  
Month month = currentTime.getMonth();
int day = currentTime.getDayOfMonth();
int seconds = currentTime.getSecond();
  
System.out.println("月: " + month +", 日: " + day +", 秒: " + seconds);//月: APRIL, 日: 15, 秒: 48
  
LocalDateTime date2 = currentTime.withDayOfMonth(10).withYear(2012);
System.out.println("date2: " + date2);//date2: 2012-04-10T16:55:48.668
  
// 12 december 2014
LocalDate date3 = LocalDate.of(2014, Month.DECEMBER, 12);
System.out.println("date3: " + date3);//date3: 2014-12-12
  
// 22 小时 15 分钟
LocalTime date4 = LocalTime.of(22, 15);
System.out.println("date4: " + date4);//date4: 22:15
  
// 解析字符串
LocalTime date5 = LocalTime.parse("20:15:30");
System.out.println("date5: " + date5);//date5: 20:15:30

自定义格式使用DateTimeFormatter，它是不可变的（线程安全）

LocalDateTime currentTime = LocalDateTime.now();
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
System.out.println(formatter.format(currentTime));// 2021-11-13 10:34:55.731

八、Base64

在Java 8中，Base64编码已经成为Java类库的标准。
至于它的使用则十分简单，来看个例子：

// 编码
String base64encodedString = Base64.getEncoder().encodeToString("Java8-Base64".getBytes("utf-8"));
System.out.println(base64encodedString);

// 解码
String base64decodedString = new String(Base64.getDecoder().decode(base64encodedString), "utf-8");
System.out.println(base64decodedString);

输出结果为：

SmF2YTgtQmFzZTY0
Java8-Base64

此外，Base64工具类还提供了URL、MIME编解码器

方法	描述
static Base64.Decoder getMimeDecoder()	返回一个 Base64.Decoder ，解码使用 MIME 型 base64 编码方案。
static Base64.Encoder getMimeEncoder()	返回一个 Base64.Encoder ，编码使用 MIME 型 base64 编码方案。
static Base64.Decoder getUrlDecoder()	返回一个 Base64.Decoder ，解码使用 URL 和文件名安全型 base64 编码方案。
static Base64.Encoder getUrlEncoder()	返回一个 Base64.Encoder ，编码使用 URL 和文件名安全型 base64 编码方案。

九、Nashorn JavaScript引擎

Nashorn 是一个 javascript 引擎，使得JavaScript 代码可以在 Java 中执行，如下：

ScriptEngineManager scriptEngineManager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine nashorn = scriptEngineManager.getEngineByName("JavaScript");
System.out.println(engine.eval("function f(){return 10;}; f() + 1;"));//12

jjs

jjs是个基于Nashorn引擎的命令行工具。它接受一些JavaScript源代码为参数，并且执行这些源代码。

使用Nashorn运行脚本的示例

jjs script.js

在交互模式下运行Nashorn的示例

jjs
jjs> println(“Hello, World!”)
Hello, World!
jjs> quit()

将参数传递给Nashorn的示例

$ jjs – a b c
jjs> arguments.join(", ")
a, b, c
jjs>

值得注意的是：

随着ECMAScript语言标准的快速发展，维护Nashorn引擎变得越发挑战，因此该引擎将在Java中废弃。Java11将声明弃用Nashorn JavaScript脚本引擎，被标注为@Deprecated(forRemoval=true)。

十、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

参考资料：
Lambda表达式详解
Java8 新特性之八---------类依赖分析器：jdeps

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