21. Java 8 新特性¶
21.1. 简介¶
Java 8 (又称为 jdk 1.8) 是 Java 语言开发的一个主要版本。
Java 8 是oracle公司于2014年3月发布,可以看成是自Java 5 以来最具革命性的版本。Java 8为Java语言、编译器、类库、开发工具与JVM带来了大量新特性。
21.2. 结构¶
java8新特性
21.3. 新特性¶
21.3.1. 并行流与串行流¶
并行流就是把一个内容分成多个数据块,并用不同的线程分别处理每个数据块的流。相比较串行的流,并行的流可以很大程度上提高程序的执行效率。
使用多核对数组进行排序:
Arrays.parallelSort(numbers);
根据特定的条件(比如:素数和非素数)对数组进行分组:
Map<Boolean, List<Integer>> groupByPrimary = numbers.parallelStream().collect(Collectors.groupingBy(s -> Utility.isPrime(s)));
对数组进行过滤:
Integer[] prims = numbers.parallelStream().filter(s -> Utility.isPrime(s)).toArray();
21.3.2. Lambda表达式¶
Lambda 是一个匿名函数,我们可以把 Lambda 表达式理解为是一段可以传递的代码(将代码像数据一样进行传递)。使用它可以写出更简洁、更灵活的代码。作为一种更紧凑的代码风格,使Java的语言表达能力得到了提升。
python的 lambda就是传统的匿名函数
x = 10
y = 14
# 传统函数
def addTowNumber(x, y):
return x + y
print(addTowNumber(x,y))
# 匿名函数
func = lambda x,y: x + y
print(func(x,y))
Lambda 表达式:在Java 8 语言中引入的一种新的语法元素和操作符。这个操作符为 “->” , 该操作符被称为 Lambda 操作符或箭头操作符。它将 Lambda 分为两个部分:
左侧:指定了 Lambda 表达式需要的参数列表
右侧:指定了 Lambda 体,是抽象方法的实现逻辑,也即Lambda 表达式要执行的功能。
语法:
语法格式一:无参,无返回值
@Test public void test() { // 常规写法 Runnable r1 = new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("Lambda Test"); } }; r1.run(); // lambda 写法 Runnable r2 = () -> {System.out.println("Lambda Test")}; r2.run(); }
语法格式二:Lambda 需要一个参数,但是没有返回值。
@Test public void test1(){ // 常规写法 Consumer<String> c1 = new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { System.out.println(s); } }; c1.accept("带参数的Lambda Test"); // lambda 写法 Consumer<String> c2 = (String str) -> {System.out.println(str)}; c2.accept("带参数的Lambda Test"); }
语法格式三:数据类型可以省略,因为可由编译器推断得出,称为“类型推断”
@Test public void test1(){ // 常规写法 Consumer<String> c1 = new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { System.out.println(s); } }; c1.accept("带参数的Lambda Test"); // lambda 写法 Consumer<String> c2 = (str) -> { System.out.println(str)}; c2.accept("带参数的Lambda Test"); }
语法格式四:Lambda 若只需要一个参数时,参数的小括号可以省略
@Test public void test1(){ // 常规写法 Consumer<String> c1 = new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { System.out.println(s); } }; c1.accept("带参数的Lambda Test"); // lambda 写法 Consumer<String> c2 = str -> { System.out.println(str)}; c2.accept("带参数的Lambda Test"); }
语法格式五:Lambda 需要两个或以上的参数,多条执行语句,并且可以有返回值
@Test public void test2() { // 常规写法 Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { System.out.println("o1:" + o1 + "和 o2:" + o2); return Integer.compare(o1, o2); } }; comparator.compare(12, 24); // lambda 写法 Comparator<Integer> com = (x, y) -> { System.out.println("o1:" + x + "和 o2:" + y); return Integer.compare(x, y); }; }
语法格式六:当 Lambda 体只有一条语句时,return 与大括号若有,都可以省略
@Test public void test2() { Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { System.out.println("o1:" + o1 + "和 o2:" + o2); return Integer.compare(o1, o2); } }; comparator.compare(12, 24); Comparator<Integer> com = (x, y) -> Integer.compare(x, y); com.compare(24, 20); }
类型推断:
上述 Lambda 表达式中的参数类型都是由编译器推断得出的。Lambda 表达式中无需指定类型,程序依然可以编译,这是因为 javac 根据程序的上下文,在后台推断出了参数的类型。Lambda 表达式的类型依赖于上下文环境,是由编译器推断出来的。这就是所谓的“类型推断”。
21.3.3. 函数式(Functional)接口¶
概述:
只包含一个抽象方法的接口,称为函数式接口。
你可以通过 Lambda 表达式来创建该接口的对象。(若 Lambda 表达式抛出一个受检异常(即:非运行时异常),那么该异常需要在目标接口的抽象方法上进行声明)。
我们可以在一个接口上使用 @FunctionalInterface 注解,这样做可以检查它是否是一个函数式接口。同时 javadoc 也会包含一条声明,说明这个接口是一个函数式接口。
在java.util.function包下定义了Java 8 的丰富的函数式接口
如何理解函数式接口
Java从诞生日起就是一直倡导“一切皆对象”,在Java里面面向对象(OOP)编程是一切。但是随着python、scala等语言的兴起和新技术的挑战,Java不得不做出调整以便支持更加广泛的技术要求,也即java不但可以支持OOP还可以支持OOF(面向函数编程
在函数式编程语言当中,函数被当做一等公民对待。在将函数作为一等公民的编程语言中,Lambda表达式的类型是函数。但是在Java8中,有所不同。在Java8中,Lambda表达式是对象,而不是函数,它们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口。
简单的说,在Java8中,Lambda表达式就是一个函数式接口的实例。这就是Lambda表达式和函数式接口的关系。也就是说,只要一个对象是函数式接口的实例,那么该对象就可以用Lambda表达式来表示。
所以以前用匿名实现类表示的现在都可以用Lambda表达式来写。
自定义函数式接口
@FunctionalInterface public interface MyInterface { String getValue(); } // 带泛型的 @FunctionalInterface public interface MyInterface<T> { String getValue(T t); }
作为参数传递 Lambda 表达式
public class MyInterfaceDemo { public static void main(String[] args) { MyInterfaceDemo demo = new MyInterfaceDemo(); String newStr = demo.toUpperString(str -> str.toUpperCase(), "abcdef"); System.out.println(newStr); } public String toUpperString(MyInterface<String> mf, String str) { return mf.getValue(str); } }
Java 内置四大核心函数式接口
| 函数式接口 | 参数类型 | 返回类型 | 用途 |
|---|---|---|---|
Consumer<T>消费型接口 |
T | void | 对类型为T的对象应用操作,包含方法:void accept(T t) |
Supplier<T>供给型接口 |
T | 返回类型为T的对象,包含方法:T get() | |
Function<T, R>函数型接口 |
T | R | 对类型为T的对象应用操作,并返回结果。结果是R类型的对象。包含方法:R apply(T t) |
Predicate<T>断定型接口 |
T | boolean | 确定类型为T的对象是否满足某约束,并返回boolean 值。包含方法:boolean test(T t) |
总结带Bi的基本都是可以带两个参数的
To都是转换型的
21.3.4. 方法引用(Method References)¶
当要传递给Lambda体的操作,已经有实现的方法了,可以使用方法引用!
方法引用可以看做是Lambda表达式深层次的表达。换句话说,方法引用就是Lambda表达式,也就是函数式接口的一个实例,通过方法的名字来指向一个方法,可以认为是Lambda表达式的一个语法糖。
要求:实现接口的抽象方法的参数列表和返回值类型,必须与方法引用的方法的参数列表和返回值类型保持一致!
格式:使用操作符
::将类(或对象) 与 方法名分隔开来。如下三种主要使用情况:
对象::实例方法名@Test public void test(){ Consumer<String> con1 = new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { System.out.println(s); } }; con1.accept("原始方法"); Consumer<String> con2 = s -> System.out.println(s); con2.accept("Lambda方法"); Consumer<String> con3 = System.out::println; con3.accept("Method References 方法"); }
类::静态方法名@Test public void test2() { Comparator<Integer> com1 = (t1, t2) -> Integer.compare(t1,t2); System.out.println(com1.compare(12,21)); Comparator<Integer> com2 = Integer::compare; System.out.println(com2.compare(12,3)); } @Test public void test3(){ DoubleFunction<Long> con = d -> Math.round(d); long apply1 = con.apply(10.7); System.out.println(apply1); DoubleFunction<Long> consumer = Math::round; Long apply = consumer.apply(3.14); System.out.println(apply); }
类::实例方法名@Test public void test4() { Comparator<String> com1 = (s1, s2) -> s1.compareTo(s2); int compare1 = com1.compare("abc", "abd"); System.out.println(compare1); Comparator<String> com2 = String::compareTo; int compare = com2.compare("abc", "adc"); System.out.println(compare); }
注意:当函数式接口方法的第一个参数是需要引用方法的调用者,并且第二个参数是需要引用方法的参数(或无参数)时:ClassName::methodName
21.3.5. 构造器引用¶
格式:
ClassName::new与函数式接口相结合,自动与函数式接口中方法兼容。
可以把构造器引用赋值给定义的方法,要求构造器参数列表要与接口中抽象方法的参数列表一致!且方法的返回值即为构造器对应类的对象。
@Test public void test5(){ Function<Integer, Integer> func = n -> new Integer(n); Integer apply1 = func.apply(11); System.out.println(apply1); Function<Integer, Integer> function = Integer::new; Integer apply = function.apply(10); System.out.println(apply); }
可以满足空参和1个参数和两个参数的构造器,多参的还不能创建
21.3.6. 数组引用¶
格式:
type[] :: new@Test public void test6(){ Function<Integer,int[]> func = i -> new int[i]; int[] apply1 = func.apply(10); System.out.println(Arrays.toString(apply1)); Function<Integer,int[]> aNew = int[]::new; int[] apply = aNew.apply(10); System.out.println(Arrays.toString(apply)); }
21.3.7. 强大的Stream API¶
为什么要使用Stream API
实际开发中,项目中多数数据源都来自于Mysql,Oracle等。但现在数据源可以更多了,有MongDB,Radis等,而这些NoSQL的数据就需要Java层面去处理。
Stream 和 Collection 集合的区别:Collection 是一种静态的内存数据结构,而 Stream 是有关计算的。前者是主要面向内存,存储在内存中,后者主要是面向 CPU,通过 CPU 实现计算。
Stream到底是什么呢?
和
SQL语言类似是数据渠道,用于操作数据源(集合、数组等)所生成的元素序列。
集合讲的是数据,Stream讲的是计算!
Stream 的操作三个步骤
创建 Stream
中间操作
终止操作(终端操作)
一旦执行终止操作,就执行中间操作链,并产生结果。之后,不会再被使用
stream
创建 Stream:
通过集合
Java8 中的 Collection 接口被扩展,提供了两个获取流的方法:
default Stream<E> stream(): 返回一个顺序流default Stream<E> parallelStream(): 返回一个并行流
@Test public void test() { Stream<Integer> stream = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6).stream(); stream.forEach(System.out::println); System.out.println(); Stream<Integer> integerStream = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6).parallelStream(); integerStream.forEach(System.out::println); } // 1,2,3,4,5,6 // 4,6,5,2,3,1
通过数组
Java8 中的Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流:
static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流重载形式,能够处理对应基本类型的数组:
public static IntStream stream(int[] array)public static LongStream stream(long[] array)public static DoubleStream stream(double[] array)
@Test public void test2() { Function<Integer, int[]> func = int[]::new; int[] apply = func.apply(10); IntStream stream = Arrays.stream(apply); stream.forEach(System.out::println); } // 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
通过Stream的of()
可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。
public static<T> Stream<T> of(T... values): 返回一个流
@Test public void test3(){ Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6); }
创建无限流
可以使用静态方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate(), 创建无限流。
迭代:
public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)注意:java9增强了
iterate
生产:
public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)
@Test public void test4() { // 迭代 // public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f) //遍历前10个偶数 Stream.iterate(0, t -> t + 2).limit(10).forEach(System.out::println); // java9 新增强的iterate的方法 //Stream.iterate(0,x -> x <20,x -> x + 2).forEach(System.out::println); // 生成 // public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s) Stream.generate(Math::random).limit(10).forEach(System.out::println); }
Stream 的中间操作
多个中间操作可以连接起来形成一个流水线,除非流水线上触发终止操作,否则中间操作不会执行任何的处理!而在终止操作时一次性全部处理,称为
惰性求值。筛选与切片
filter(Predicate p):接收 Lambda , 从流中排除某些元素相当于
SQL的where条件
@Test public void testFilter() { List<Integer> list = Arrays.asList(70, 20, 15, 7, 60, 99, 40); list.stream().filter(i -> i>50).forEach(System.out::println); } //70,60,99
distinct():筛选,通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素相当于
SQL的distict
@Test public void testDistict() { List<Integer> list = Arrays.asList(7, 20, 15, 7, 60, 99, 7); list.stream().distinct().forEach(System.out::println); } //7,20,15,60,99
limit(long maxSize):截断流,使其元素不超过给定数量相当于
SQL的limit
@Test public void testLimit(){ List<Integer> list = Arrays.asList(7, 20, 15, 7, 60, 99, 7); list.stream().limit(3).forEach(System.out::println); } // 7,20,15
skip(long n):跳过元素,返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个,则返回一个空流。与 limit(n) 互补相当于
SQL的offset
@Test public void testSkip() { List<Integer> list = Arrays.asList(7, 20, 15, 7, 60, 99, 7); list.stream().skip(3).forEach(System.out::println); } // 7,60,99,7
映 射
map(Function f):接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素。有点类似于
Selet 后面的元素主要目的是取出想要操作的元素
@Test public void testMap(){ List<String> list = Arrays.asList("aa", "bb", "cc", "dd"); list.stream().map(str -> str.toUpperCase()).forEach(System.out::println); } // AA,BB,CC,DD
flatMap(Function f):接收一个函数作为参数,将流中的每个值都换成另一个流,然后把所有流连接成一个流。@Test public void testMap(){ Stream<Character> characterStream = list.stream().flatMap(StreamAPIDemo::fromStringToStream); characterStream.forEach(System.out::println); } //将字符串中的多个字符构成的集合转换为对应的Stream的实例 public static Stream<Character> fromStringToStream(String str){//aa ArrayList<Character> list = new ArrayList<>(); for(Character c : str.toCharArray()){ list.add(c); } return list.stream(); } // a,a,b,b,c,c,d,d
mapToXxx(ToXxxFunction f):接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的XxxtStream。map 和 flatMap区别flatMap更像嵌套循环举个例子ArrayList中如果有Array他会吧每个元素都拆分而
map会把Array当做ArrayList的一个元素参考理解
@Test public void test3(){ ArrayList list1 = new ArrayList(); list1.add(1); list1.add(2); list1.add(3); ArrayList list2 = new ArrayList(); list2.add(4); list2.add(5); list2.add(6); // list1.add(list2); add 更像:Map list1.addAll(list2);// addAll 更像:flatMap System.out.println(list1); }
排序
sorted():产生一个新流,其中按自然顺序排序@Test public void testSorted(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); list.stream().sorted().forEach(System.out::println); }
sorted(Comparator com):产生一个新流,其中按比较器顺序排序@Test public void testSortedByComparator(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); list.stream().sorted(Integer::compare).forEach(System.out::println); }
类似以
SQL的ORDER BY
Stream 的终止操作
终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值,例如:List、Integer,甚至是 void 。
流进行了终止操作后,不能再次使用。
匹配与查找
allMatch(Predicate p):检查是否匹配所有元素@Test public void testAllMatch(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().allMatch(n -> n > 50)); } // false
anyMatch(Predicate p):检查是否至少匹配一个元素@Test public void testAnyMatch(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().anyMatch(n -> n > 50)); } // true
noneMatch(Predicate p):检查是否没有匹配所有元素@Test public void testNoneMatch(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().noneMatch(n -> n > 50)); } // false
findFirst():返回第一个元素@Test public void testFindFirst(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().findFirst()); } // Optional[12]
findAny():返回当前流中的任意元素@Test public void testFindAny(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().findAny()); } // Optional[12]
count():返回流中元素总数@Test public void testCount(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().filter(n -> n > 10).count()); } // 5
max(Comparator c):返回流中最大值@Test public void testMax() { List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().max(Integer::compare)); } // Optional[87]
min(Comparator c):返回流中最小值@Test public void testMin() { List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); System.out.println(list.stream().min(Integer::compare)); } // Optional[-98]
forEach(Consumer c):内部迭代(使用 Collection 接口需要用户去做迭代,称为外部迭代。相反,Stream API 使用内部迭 代——它帮你把迭代做了)
归约
reduce(T iden, BinaryOperator b):可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 T@Test public void testReduce(){ List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10); Integer sum = list.stream().reduce(0, Integer::sum); System.out.println(sum); } // 55
reduce(BinaryOperator b):可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 Optional@Test public void testReduce(){ List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10); Optional<Integer> reduce = list.stream().reduce(Integer::sum); System.out.println(reduce.get()); } // 55
map和reduce的连接通常称为map-reduce模式,因Google用它来进行网络搜索而出名。
收集
collect(Collector c):将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现,用于给Stream中元素做汇总的方法Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作(如收集到 List、Set、 Map)。
toList:把流中元素收集到List@Test public void testCollector(){ List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7); List<Integer> collect = list.stream().filter(n -> n > 50).collect(Collectors.toList()); System.out.println(collect); }
toSet:把流中元素收集到SettoCollection:把流中元素收集到创建的集合
21.3.8. Optional类¶
到目前为止,臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前,为了解决空指针异常,Google公司著名的Guava项目引入了Optional类, Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染,它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发,Optional类已经成为Java 8类库的一部分。
Optional
类(java.util.Optional) 是一个容器类,它可以保存类型T的值,代表这个值存在。或者仅仅保存null,表示这个值不存在。原来用 null 表示一个值不存在,现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。 Optional类的Javadoc描述如下:这是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true,调用get()方法会返回该对象。
创建Optional类对象的方法:
Optional.of(T t): 创建一个 Optional 实例,t必须非空;Optional.empty(): 创建一个空的 Optional 实例Optional.ofNullable(T t):t可以为null
判断Optional容器中是否包含对象:
boolean isPresent(): 判断是否包含对象void ifPresent(Consumer<? super T> consumer):如果有值,就执行Consumer接口的实现代码,并且该值会作为参数传给它。
获取Optional容器的对象:
T get(): 如果调用对象包含值,返回该值,否则抛异常T orElse(T other):如果有值则将其返回,否则返回指定的other对象。T orElseGet(Supplier<? extends T> other):如果有值则将其返回,否则返回由Supplier接口实现提供的对象。T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier):如果有值则将其返回,否则抛出由Supplier接口实现提供的异常。
搭配使用
Optional.of(T t)和T get()Optional.ofNullable(T t)和T orElseGet(Supplier<? extends T> other)
代码理解
import org.junit.Test; import java.util.Optional; /** * @Author: Frenude * @Description: //TODO * @Date: Created in 01 04,2021 * @Modified By: **/ public class OptionalDemo { @Test public void test1() { Girl girl = new Girl(); // girl = null; //of(T t):保证t是非空的 Optional<Girl> optionalGirl = Optional.of(girl); } @Test public void test2() { Girl girl = new Girl(); // girl = null; //ofNullable(T t):t可以为null Optional<Girl> optionalGirl = Optional.ofNullable(girl); System.out.println(optionalGirl); //orElse(T t1):如果单前的Optional内部封装的t是非空的,则返回内部的t. //如果内部的t是空的,则返回orElse()方法中的参数t1. Girl girl1 = optionalGirl.orElse(new Girl("赵丽颖")); System.out.println(girl1); } public String getGirlName(Boy boy) { return boy.getGirl().getName(); } @Test public void test3() { Boy boy = new Boy(); boy = null; String girlName = getGirlName(boy); System.out.println(girlName); } //优化以后的getGirlName(): public String getGirlName1(Boy boy) { if (boy != null) { Girl girl = boy.getGirl(); if (girl != null) { return girl.getName(); } } return null; } @Test public void test4() { Boy boy = new Boy(); boy = null; String girlName = getGirlName1(boy); System.out.println(girlName); } //使用Optional类的getGirlName(): public String getGirlName2(Boy boy) { Optional<Boy> boyOptional = Optional.ofNullable(boy); //此时的boy1一定非空 Boy boy1 = boyOptional.orElse(new Boy(new Girl("迪丽热巴"))); Girl girl = boy1.getGirl(); Optional<Girl> girlOptional = Optional.ofNullable(girl); //girl1一定非空 Girl girl1 = girlOptional.orElse(new Girl("古力娜扎")); return girl1.getName(); } @Test public void test5() { Boy boy = null; boy = new Boy(); boy = new Boy(new Girl("苍老师")); String girlName = getGirlName2(boy); System.out.println(girlName); } } class Girl { private String name; public Girl() { } public Girl(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "Girl{" + "name='" + name + '\'' + '}'; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } class Boy { private Girl girl; public Boy() { } public Boy(Girl girl) { this.girl = girl; } @Override public String toString() { return "Boy{" + "girl=" + girl + '}'; } public Girl getGirl() { return girl; } public void setGirl(Girl girl) { this.girl = girl; } }