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Java8新增方法使用

“Java is still not dead—and people are starting to figure that out.”

接口的默认方法

Java8允许我们使用default关键字为接口添加非抽象的方法。这个特点也被称为扩展方法,下面是例子:

interface Formula {
    double calculate(int a);

    default double sqrt(int a) {
        return Math.sqrt(a);
    }
}

在接口Formula里定义了抽象方法calculate和默认方法sqrt。实现类只需要实现抽象方法calculate即可,默认方法也可以在实现类使用。

Formula formula = new Formula() {
    @Override
    public double calculate(int a) {
        return sqrt(a * 100);
    }
};

formula.calculate(100);     // 100.0
formula.sqrt(16);           // 4.0

formula是一个匿名的实现类,代码比较多,为了实现sqrt(a * 100)方法用了6行代码,在下一部分,我们在Java8将使用更好的方式实现一个方法。

Lambda表达式

先看一下在之前的版本如何对一个string的list排序。

List<String> names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");

Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String a, String b) {
        return b.compareTo(a);
    }
});

静态方法Collections.sort接受一个list和一个比较器来对list的元素排序,你发现经常会创建许多匿名的比较器并且将他们传给sort方法。

Java8使用短的语法——lamdba表达式来代替创建匿名类:

Collections.sort(names, (String a, String b) -> {
    return b.compareTo(a);
});

你可以看出代码比之前变短,还可以变得更短:

Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));

对于一行方法,我们可以省略{}和return关键字,但是他还可以更短:

Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));

Java编译器知道参数的类型,所以我们可以省略它们。让我们更加深入了解lamdba表达式的使用。

Functional Interfaces

lamdba表达式如何适用于Java的类型呢?每个lambda对应于由接口指定的给定类型。一个functional interface一定声明一个抽象的方法。每一个lamdba表达式都将与一个抽象方法匹配。你可以给你的接口添加default方法,因为它不是抽象的。

只要接口只包含一个抽象方法,我们就可以使用任意接口作为lambda表达式。为确保你的接口符合要求,你应该添加@FunctionalInterface注解。编译器知道此注解,如果向接口添加第二个抽象方法声明时立即抛出编译器错误。

例:

@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> {
    T convert(F from);
}

Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);    // 123

如果省略@FunctionalInterface,代码也是有效的。

方法和构造器引用

上面的例子使用静态方法的引用会更简单:

Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);   // 123

Java8允许你使用::符号忽略方法引用或者构造函数。上面的例子展示如何引用一个静态方法,我们也可以引用一个对象方法:

class Something {
    String startsWith(String s) {
        return String.valueOf(s.charAt(0));
    }
}

Something something = new Something();
Converter<String, String> converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted);    // "J"

让我们看看::符号对于构造函数是怎么工作的。首先我们定义一个有不同构造函数的Javabean:

class Person {
    String firstName;
    String lastName;

    Person() {}

    Person(String firstName, String lastName) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    }
}

然后我们定义一个person factory来创建person类:

interface PersonFactory<P extends Person> {
    P create(String firstName, String lastName);
}

我们不是手动实现工厂方法,而是通过构造函数引用将所有对象创建:

PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;
Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");

我们通过Person::new创建一个构造器引用。Java编译器通过匹配签名来自动选择正确的构造函数。

lamdba作用域

lambda表达式访问外部作用域变量与匿名对象非常相似,你可以从本地外部作用域以及实例字段和静态变量访问最终变量。

可访问的本地变量

我们可以从使用lamdba表达式外部的本地final变量:

final int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

但是不同的匿名对象的变量num不用声明为final,下面的代码也是正确的:

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

但是对于编译器来说num必须是final的,下面的代码是错误的:

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);
num = 3;

也禁止从lambda表达式写入num。

访问实例属性和静态变量

对于类的实例属性和静态变量,lamdba表达式是允许读取和写入的。这种行为在匿名对象中是众所周知的。

class Lambda4 {
    static int outerStaticNum;
    int outerNum;

    void testScopes() {
        Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {
            outerNum = 23;
            return String.valueOf(from);
        };

        Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {
            outerStaticNum = 72;
            return String.valueOf(from);
        };
    }
}

使用接口默认方法

在第一部分的Formula接口定义了sqrt默认方法,默认方法可以被任意一个Formula实例以及匿名内部类调用,但是lamdba表达式不可以。

默认方法不能被lamdba表达式访问,下面的例子不能被调用:

Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);

内置接口方法

JDK1.8包含很多内置接口方法。一些像Comparator或Runnable在之前的Java版本就有了。这些存在的接口使用@FunctionalInterface注解被扩展成支持lamdba表达式。

Java8的API也有很多新的接口方法让你的编码更容易。一些接口的方法非常出名像Google Guava库。即使你对这些库非常熟悉,你也应该认真查看这些扩展的接口方法。

断言(Predicates)

断言是只传一个参数的boolean函数。这个接口包含很多默认方法组成复杂的断言逻辑。

Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;

predicate.test("foo");              // true
predicate.negate().test("foo");     // false

Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;

Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;
Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();

Functions

Functions接收一个参数生成一个结果,默认方法可用于将多个函数链接在一起(compose,andThen)。

Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);

backToString.apply("123");     // "123"

Suppliers

Suppliers会生成一个被给的类型,和Functions不同Suppliers不接收参数。

Supplier<Person> personSupplier = Person::new;
personSupplier.get();   // new Person

Consumers

Consumers表示要对单个输入参数执行的操作。

Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println("Hello, " + p.firstName);
greeter.accept(new Person("Luke", "Skywalker"));

Comparators

在之前的Java版本就使用Comparators,Java8增加了很多默认方法。

Comparator<Person> comparator = (p1, p2) -> p1.firstName.compareTo(p2.firstName);

Person p1 = new Person("John", "Doe");
Person p2 = new Person("Alice", "Wonderland");

comparator.compare(p1, p2);             // > 0
comparator.reversed().compare(p1, p2);  // < 0

Optionals

Optionals不是一个接口方法,但是它是防止NullPointerException的实用方法。这是下一节的重点,现在让我们看一下Optionals怎么使用。

Optionals是一个简单的参数容器,参数可能是null或non-null。想一下当一个方法返回另一个non-null结果,但有时却返回null。在Java8你可以使用Optionals来代替null返回。

Optional<String> optional = Optional.of("bam");

optional.isPresent();           // true
optional.get();                 // "bam"
optional.orElse("fallback");    // "bam"

optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));     // "b"

Streams

java.util.Stream表示可以在其上执行一个或多个操作的元素序列。Stream是中间或者终端操作。终端操作返回一个确定的类型结果,中间操作返回流本身,所以你可以连接多个方法调用。Stream需要在一个源头上创建,例如像list或者set的java.util.Collection(map不支持)。Stream的操作也可以串行执行或者并行执行。

让我先来看一下串行流如何使用。首先创建另一个string的list的源:

List<String> stringCollection = new ArrayList<>();
stringCollection.add("ddd2");
stringCollection.add("aaa2");
stringCollection.add("bbb1");
stringCollection.add("aaa1");
stringCollection.add("bbb3");
stringCollection.add("ccc");
stringCollection.add("bbb2");
stringCollection.add("ddd1");

Java8扩展了集合,你也可以使用Collection.stream()或者Collection.parallelStream()更简单的创建流。下一节解释了一些常见的流的操作。

Filter

Filter接收一个断言过滤流的所有元素。这个操作是中间操作,我们可以使用另一个流的操作for each遍历结果。foreach接收可以执行流的每一个元素的消费者。foreach是一个终端操作,它是void类型的,所以我们不能调用另一个流的操作。

stringCollection
    .stream()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa2", "aaa1"

Sorted

sorted是一个中间操作,返回一个排序的流。除非传一个Comparator,否则按自然顺序排序。

stringCollection
    .stream()
    .sorted()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa1", "aaa2"

记住sorted只是创建一个有序的流的视图,不会改变原来的集合的顺序。stringCollection的顺序没有被改变。

System.out.println(stringCollection);
// ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bbb2, ddd1

Map

中间操作map通过给定的方法将每个元素转变为另一个元素。接下来的例子将每个字符串转变成大写的字符串。但是你还可以使用map将每个对象转变另一个类型。结果流的类型取决于你的m传递map方法的类型。

stringCollection
    .stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
    .forEach(System.out::println);

// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

Match

可以使用各种匹配操作来检查某个断言是否与流匹配。所有的这些操作都是终端操作,并且返回boolean类型。

boolean anyStartsWithA =
    stringCollection
        .stream()
        .anyMatch((s) -> s.startsWith("a"));

System.out.println(anyStartsWithA);      // true

boolean allStartsWithA =
    stringCollection
        .stream()
        .allMatch((s) -> s.startsWith("a"));

System.out.println(allStartsWithA);      // false

boolean noneStartsWithZ =
    stringCollection
        .stream()
        .noneMatch((s) -> s.startsWith("z"));

System.out.println(noneStartsWithZ);      // true

Count

Count是一个终端操作,返回流中元素的数量为long类型。

long startsWithB =
    stringCollection
        .stream()
        .filter((s) -> s.startsWith("b"))
        .count();

System.out.println(startsWithB);    // 3

Reduce

这个终端操作通过给定的方法减少流中元素。返回一个Optional的结果。

Optional<String> reduced =
    stringCollection
        .stream()
        .sorted()
        .reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2);

reduced.ifPresent(System.out::println);
// "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"

Parallel Streams

上面有提到流可以是串行和并行的。串行流的操作是在单线程上执行的,并行流的操作是在多线程上并发的执行。以下实例演示了使用并行流来提高性能是多简单。

首先我们创建一个有不同元素的list:

int max = 1000000;
List<String> values = new ArrayList<>(max);
for (int i = 0; i < max; i++) {
    UUID uuid = UUID.randomUUID();
    values.add(uuid.toString());
}

下面我们将计算排序流的耗时。

串行流排序

long t0 = System.nanoTime();

long count = values.stream().sorted().count();
System.out.println(count);

long t1 = System.nanoTime();

long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);
System.out.println(String.format("sequential sort took: %d ms", millis));

// sequential sort took: 899 ms

并行流排序

long t0 = System.nanoTime();

long count = values.parallelStream().sorted().count();
System.out.println(count);

long t1 = System.nanoTime();

long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);
System.out.println(String.format("parallel sort took: %d ms", millis));

// parallel sort took: 472 ms

可以看到两处的代码几乎相同,但是并行流要快50%。你只要做的就是将stream()换成parallelStream()。

Map

上面已经提到map不支持流操作,相反,map现在支持许多新的和有用的方法来做一些常见的任务。

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    map.putIfAbsent(i, "val" + i);
}

map.forEach((id, val) -> System.out.println(val));

上边的代码应该被单独解释一下:putIfAbsent在添加数据时省略我们做非空检查;forEach接受使用者多map的每个的值进行操作。

下面的例子展示如何使用方法在map上计算代码:

map.computeIfPresent(3, (num, val) -> val + num);
map.get(3);             // val33

map.computeIfPresent(9, (num, val) -> null);
map.containsKey(9);     // false

map.computeIfAbsent(23, num -> "val" + num);
map.containsKey(23);    // true

map.computeIfAbsent(3, num -> "bam");
map.get(3);             // val33

接下来,我们学习删除给定的key,并且要求与给定的value匹配才可以:

map.remove(3, "val3");
map.get(3);             // val33

map.remove(3, "val33");
map.get(3);             // null

另一个有用的方法:

map.getOrDefault(42, "not found");  // not found

合并map的value也很简单:

map.merge(9, "val9", (value, newValue) -> value.concat(newValue));
map.get(9);             // val9

map.merge(9, "concat", (value, newValue) -> value.concat(newValue));
map.get(9);             // val9concat

如果key不存在,将合并的值存入map中,或者改变原来key的值。

Date API

Java8在其包java.time下包含了一个新的日期和时间的api。新的日期api比得上joda-time库,然而他们是不一样的。接下来部分包含新的api最重要的部分。

Clock

时钟提供对当前日期和时间的访问,Clock可以设置时区并且可以替代System.currentTimeMillis()生产毫秒。时间线上的瞬时点也可以用Instant类来表示。Instant可以被使用创建java.util.Date对象。

Clock clock = Clock.systemDefaultZone();
long millis = clock.millis();

Instant instant = clock.instant();
Date legacyDate = Date.from(instant);   // legacy java.util.Date

Timezones

时区由ZoneId代表。它们可以很容易通过静态工厂方法调用。Timezones定义可以在Instant和本地日期和时间之间转换的偏移。

System.out.println(ZoneId.getAvailableZoneIds());
// prints all available timezone ids

ZoneId zone1 = ZoneId.of("Europe/Berlin");
ZoneId zone2 = ZoneId.of("Brazil/East");
System.out.println(zone1.getRules());
System.out.println(zone2.getRules());

// ZoneRules[currentStandardOffset=+01:00]
// ZoneRules[currentStandardOffset=-03:00]

LocalTime

LocalTime相当于没有时区的时间,例如10pm或者17:30:15。接下来的例子创建两个定义了时区的本地时间。接下来我们比较两者的时间,并且计算出小时和分钟的不同。

LocalTime now1 = LocalTime.now(zone1);
LocalTime now2 = LocalTime.now(zone2);

System.out.println(now1.isBefore(now2));  // false

long hoursBetween = ChronoUnit.HOURS.between(now1, now2);
long minutesBetween = ChronoUnit.MINUTES.between(now1, now2);

System.out.println(hoursBetween);       // -3
System.out.println(minutesBetween);     // -239

LocalTime附带了各种工厂方法,以简化新实例的创建,包括解析时间字符串。

LocalTime late = LocalTime.of(23, 59, 59);
System.out.println(late);       // 23:59:59

DateTimeFormatter germanFormatter =
    DateTimeFormatter
        .ofLocalizedTime(FormatStyle.SHORT)
        .withLocale(Locale.GERMAN);

LocalTime leetTime = LocalTime.parse("13:37", germanFormatter);
System.out.println(leetTime);   // 13:37

LocalDate

LocalDate相当于一个明显的日期,例如:2014-03-11。它是不可变的,并且与LocalTime完全类似。简单的展示如何通过增加或减少天数,月或者年来计算新的日期。记住每次计算后都会产生一个新的实例。

LocalDate today = LocalDate.now();
LocalDate tomorrow = today.plus(1, ChronoUnit.DAYS);
LocalDate yesterday = tomorrow.minusDays(2);

LocalDate independenceDay = LocalDate.of(2014, Month.JULY, 4);
DayOfWeek dayOfWeek = independenceDay.getDayOfWeek();
System.out.println(dayOfWeek);    // FRIDAY

将字符串日期转成LocalDate和将时间字符串转LocalTime一样简单:

DateTimeFormatter germanFormatter =
    DateTimeFormatter
        .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)
        .withLocale(Locale.GERMAN);

LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter);
System.out.println(xmas);   // 2014-12-24

LocalDateTime

LocalDateTime展示时间和日期。它包括时间和日期在上面看到的部分在一个实例。LocalDateTime是不可变,并且与LocalDate和LocalTime的操作一样。我们可以通过日期时间检索字段:

LocalDateTime sylvester = LocalDateTime.of(2014, Month.DECEMBER, 31, 23, 59, 59);

DayOfWeek dayOfWeek = sylvester.getDayOfWeek();
System.out.println(dayOfWeek);      // WEDNESDAY

Month month = sylvester.getMonth();
System.out.println(month);          // DECEMBER

long minuteOfDay = sylvester.getLong(ChronoField.MINUTE_OF_DAY);
System.out.println(minuteOfDay);    // 1439

与时区一起使用可以转换成Instant。Instant可以很容易转换成java.util.Date类型。

Instant instant = sylvester
        .atZone(ZoneId.systemDefault())
        .toInstant();

Date legacyDate = Date.from(instant);
System.out.println(legacyDate);     // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014

格式化日期时间和格式化日期或时间一样。我们可以使用自定义模式创建格式化程序,而不是使用预定义的格式。

DateTimeFormatter formatter =
    DateTimeFormatter
        .ofPattern("MMM dd, yyyy - HH:mm");

LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("Nov 03, 2014 - 07:13", formatter);
String string = formatter.format(parsed);
System.out.println(string);     // Nov 03, 2014 - 07:13

不想java.text.NumberFormat,新的DateTimeFormatter类是不可变,并且线程安全。

Annotations

Java8的注解是可重复的,让我们通过一个例子来了解它。

首先,我们定义一个注解包含一个数组:

@interface Hints {
    Hint[] value();
}

@Repeatable(Hints.class)
@interface Hint {
    String value();
}

Java8允许我们通过使用@Repeatable使用多个相同类型的注解。

变体1:使用容器注解

@Hints({@Hint("hint1"), @Hint("hint2")})
class Person {}

变体2:使用可重复注解

@Hint("hint1")
@Hint("hint2")
class Person {}

使用变体2java编译器隐式的设置@Hints的注解。这对于通过反射来读取注解信息很重要。

Hint hint = Person.class.getAnnotation(Hint.class);
System.out.println(hint);                   // null

Hints hints1 = Person.class.getAnnotation(Hints.class);
System.out.println(hints1.value().length);  // 2

Hint[] hints2 = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class);
System.out.println(hints2.length);          // 2

尽管我们没有在Person类声明@Hints注解,但是我们仍然可以通过getAnnotation(Hints.class)读取到。但是,更方便的方法是getAnnotationsByType,它允许直接访问所有带注释的@Hint注释。

此外,Java 8中的注释用法扩展到两个新目标:

@Target({ElementType.TYPE_PARAMETER, ElementType.TYPE_USE})
@interface MyAnnotation {}

本文分享自微信公众号 - IT笔记分享(xiaosen_javashare),作者:xiaosen L

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原始发表时间:2019-12-11

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