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Java 8简明教程

2014-3-31 14:42| 发布者: admin| 查看: 5655| 评论: 0|原作者: 黄小非|来自: importnew

摘要: 本教程将带领你一步一步地认识这门语言的新特性。通过简单明了的代码示例,你将会学习到如何使用默认接口方法,Lambda表达式,方法引用和重复注解。看完这篇教程后,你还将对最新推出的API有一定的了解,例如:流控 ...
本文由 ImportNew - 黄小非 翻译自 winterbe。欢迎加入Java小组。转载请参见文章末尾的要求。

ImportNew注:有兴趣第一时间学习Java 8的Java开发者,欢迎围观《征集参与Java 8原创系列文章作者》。

以下是《Java 8简明教程》的正文。

“Java并没有没落,人们很快就会发现这一点”

欢迎阅读我编写的Java 8介绍。本教程将带领你一步一步地认识这门语言的新特性。通过简单明了的代码示例,你将会学习到如何使用默认接口方法,Lambda表达式,方法引用和重复注解。看完这篇教程后,你还将对最新推出的API有一定的了解,例如:流控制,函数式接口,map扩展和新的时间日期API等等。

允许在接口中有默认方法实现

Java 8 允许我们使用default关键字,为接口声明添加非抽象的方法实现。这个特性又被称为扩展方法。下面是我们的第一个例子:

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

在接口Formula中,除了抽象方法caculate以外,还定义了一个默认方法sqrt。Formula的实现类只需要实现抽象方法caculate就可以了。默认方法sqrt可以直接使用。

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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对象以匿名对象的形式实现了Formula接口。代码很啰嗦:用了6行代码才实现了一个简单的计算功能:a*100开平方根。我们在下一节会看到,Java 8 还有一种更加优美的方法,能够实现包含单个函数的对象。

Lambda表达式

让我们从最简单的例子开始,来学习如何对一个string列表进行排序。我们首先使用Java 8之前的方法来实现:

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List names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");
 
Collections.sort(names, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(String a, String b) {
        return b.compareTo(a);
    }
});

静态工具方法Collections.sort接受一个list,和一个Comparator接口作为输入参数,Comparator的实现类可以对输入的list中的元素进行比较。通常情况下,你可以直接用创建匿名Comparator对象,并把它作为参数传递给sort方法。

除了创建匿名对象以外,Java 8 还提供了一种更简洁的方式,Lambda表达式。

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

你可以看到,这段代码就比之前的更加简短和易读。但是,它还可以更加简短:

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

只要一行代码,包含了方法体。你甚至可以连大括号对{}和return关键字都省略不要。不过这还不是最短的写法:

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

Java编译器能够自动识别参数的类型,所以你就可以省略掉类型不写。让我们再深入地研究一下lambda表达式的威力吧。

函数式接口

Lambda表达式如何匹配Java的类型系统?每一个lambda都能够通过一个特定的接口,与一个给定的类型进行匹配。一个所谓的函数式接口必须要有且仅有一个抽象方法声明。每个与之对应的lambda表达式必须要与抽象方法的声明相匹配。由于默认方法不是抽象的,因此你可以在你的函数式接口里任意添加默认方法。

任意只包含一个抽象方法的接口,我们都可以用来做成lambda表达式。为了让你定义的接口满足要求,你应当在接口前加上@FunctionalInterface 标注。编译器会注意到这个标注,如果你的接口中定义了第二个抽象方法的话,编译器会抛出异常。

举例:

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@FunctionalInterface
interface Converter {
    T convert(F from);
}
 
Converter converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);    // 123

注意,如果你不写@FunctionalInterface 标注,程序也是正确的。

方法和构造函数引用

上面的代码实例可以通过静态方法引用,使之更加简洁:

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

Java 8 允许你通过::关键字获取方法或者构造函数的的引用。上面的例子就演示了如何引用一个静态方法。而且,我们还可以对一个对象的方法进行引用:

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class Something {
    String startsWith(String s) {
        return String.valueOf(s.charAt(0));
    }
}
 
Something something = new Something();
Converter converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted);    // "J"

让我们看看如何使用::关键字引用构造函数。首先我们定义一个示例bean,包含不同的构造方法:

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

接下来,我们定义一个person工厂接口,用来创建新的person对象:

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interface PersonFactory

extends Person> {

    P create(String firstName, String lastName);
}

然后我们通过构造函数引用来把所有东西拼到一起,而不是像以前一样,通过手动实现一个工厂来这么做。

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

我们通过Person::new来创建一个Person类构造函数的引用。Java编译器会自动地选择合适的构造函数来匹配PersonFactory.create函数的签名,并选择正确的构造函数形式。

Lambda的范围

对于lambdab表达式外部的变量,其访问权限的粒度与匿名对象的方式非常类似。你能够访问局部对应的外部区域的局部final变量,以及成员变量和静态变量。

访问局部变量

我们可以访问lambda表达式外部的final局部变量:

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final int num = 1;
Converter stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);
 
stringConverter.convert(2);     // 3

但是与匿名对象不同的是,变量num并不需要一定是final。下面的代码依然是合法的:

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int num = 1;
Converter stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);
 
stringConverter.convert(2);     // 3

然而,num在编译的时候被隐式地当做final变量来处理。下面的代码就不合法:

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

在lambda表达式内部企图改变num的值也是不允许的。

访问成员变量和静态变量

与局部变量不同,我们在lambda表达式的内部能获取到对成员变量或静态变量的读写权。这种访问行为在匿名对象里是非常典型的。

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class Lambda4 {
    static int outerStaticNum;
    int outerNum;
 
    void testScopes() {
        Converter stringConverter1 = (from) -> {
            outerNum = 23;
            return String.valueOf(from);
        };
 
        Converter stringConverter2 = (from) -> {
            outerStaticNum = 72;
            return String.valueOf(from);
        };
    }
}

访问默认接口方法

还记得第一节里面formula的那个例子么? 接口Formula定义了一个默认的方法sqrt,该方法能够访问formula所有的对象实例,包括匿名对象。这个对lambda表达式来讲则无效。

默认方法无法在lambda表达式内部被访问。因此下面的代码是无法通过编译的:

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

内置函数式接口

JDK 1.8 API中包含了很多内置的函数式接口。有些是在以前版本的Java中大家耳熟能详的,例如Comparator接口,或者Runnable接口。对这些现成的接口进行实现,可以通过@FunctionalInterface 标注来启用Lambda功能支持。

此外,Java 8 API 还提供了很多新的函数式接口,来降低程序员的工作负担。有些新的接口已经在Google Guava库中很有名了。如果你对这些库很熟的话,你甚至闭上眼睛都能够想到,这些接口在类库的实现过程中起了多么大的作用。

Predicates

Predicate是一个布尔类型的函数,该函数只有一个输入参数。Predicate接口包含了多种默认方法,用于处理复杂的逻辑动词(and, or,negate)

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Predicate predicate = (s) -> s.length() > 0;
 
predicate.test("foo");              // true
predicate.negate().test("foo");     // false
 
Predicate nonNull = Objects::nonNull;
Predicate isNull = Objects::isNull;
 
Predicate isEmpty = String::isEmpty;
Predicate isNotEmpty = isEmpty.negate();

Functions

Function接口接收一个参数,并返回单一的结果。默认方法可以将多个函数串在一起(compse, andThen)

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Function toInteger = Integer::valueOf;
Function backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);
 
backToString.apply("123");     // "123"

Suppliers

Supplier接口产生一个给定类型的结果。与Function不同的是,Supplier没有输入参数。

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

Consumers

Consumer代表了在一个输入参数上需要进行的操作。

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

Comparators

Comparator接口在早期的Java版本中非常著名。Java 8 为这个接口添加了不同的默认方法。

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Comparator 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

Optional不是一个函数式接口,而是一个精巧的工具接口,用来防止NullPointerEception产生。这个概念在下一节会显得很重要,所以我们在这里快速地浏览一下Optional的工作原理。

Optional是一个简单的值容器,这个值可以是null,也可以是non-null。考虑到一个方法可能会返回一个non-null的值,也可能返回一个空值。为了不直接返回null,我们在Java 8中就返回一个Optional.

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Optional 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表示了某一种元素的序列,在这些元素上可以进行各种操作。Stream操作可以是中间操作,也可以是完结操作。完结操作会返回一个某种类型的值,而中间操作会返回流对象本身,并且你可以通过多次调用同一个流操作方法来将操作结果串起来(就像StringBuffer的append方法一样————译者注)。Stream是在一个源的基础上创建出来的,例如java.util.Collection中的list或者set(map不能作为Stream的源)。Stream操作往往可以通过顺序或者并行两种方式来执行。

我们先了解一下序列流。首先,我们通过string类型的list的形式创建示例数据:

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List 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");

Java 8中的Collections类的功能已经有所增强,你可以之直接通过调用Collections.stream()或者Collection.parallelStream()方法来创建一个流对象。下面的章节会解释这个最常用的操作。

Filter

Filter接受一个predicate接口类型的变量,并将所有流对象中的元素进行过滤。该操作是一个中间操作,因此它允许我们在返回结果的基础上再进行其他的流操作(forEach)。ForEach接受一个function接口类型的变量,用来执行对每一个元素的操作。ForEach是一个中止操作。它不返回流,所以我们不能再调用其他的流操作。

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stringCollection
    .stream()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);
 
// "aaa2", "aaa1"

Sorted

Sorted是一个中间操作,能够返回一个排过序的流对象的视图。流对象中的元素会默认按照自然顺序进行排序,除非你自己指定一个Comparator接口来改变排序规则。

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stringCollection
    .stream()
    .sorted()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);
 
// "aaa1", "aaa2"

一定要记住,sorted只是创建一个流对象排序的视图,而不会改变原来集合中元素的顺序。原来string集合中的元素顺序是没有改变的。

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

Map

map是一个对于流对象的中间操作,通过给定的方法,它能够把流对象中的每一个元素对应到另外一个对象上。下面的例子就演示了如何把每个string都转换成大写的string. 不但如此,你还可以把每一种对象映射成为其他类型。对于带泛型结果的流对象,具体的类型还要由传递给map的泛型方法来决定。

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stringCollection
    .stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
    .forEach(System.out::println);
 
// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

Match

匹配操作有多种不同的类型,都是用来判断某一种规则是否与流对象相互吻合的。所有的匹配操作都是终结操作,只返回一个boolean类型的结果。

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