𝙆𝙞𝙖𝙣𝙜

外观

Java8新特性

约 4901 字大约 16 分钟

2025-01-15

1.新特性列表

  1. Lambda 表达式：Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递到方法中）
  2. Stream API：新添加的Stream API（java.util.stream） 把真正的函数式编程风格引入到Java中
  3. 方法引用：方法引用提供了非常有用的语法，可以直接引用已有Java类或对象（实例）的方法或构造器。与lambda联合使用，方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁，减少默认方法，默认方法就是一个在接口里面有了一个实现的方法
  4. Date Time API： 加强对日期与时间的处理
  5. Optional 类： Optional 类已经成为 Java 8 类库的一部分，用来解决空指针异常。

2.Lambda 表达式

2.1 函数式思想

  1. 在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿数据做操作”
  2. 面向对象思想强调“必须通过对象的形式来做事情”
  3. 函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法：“强调做什么，而不是以什么形式去做” 而我们要学习的Lambda表达式就是函数式思想的体现

2.2 举例

需求：启动一个线程，在控制台输出一句话：多线程程序启动了

2.2.1 创建对象

定义一个类MyRunnable实现Runnable接口，并重写run()方法

2.2.2 匿名内部类

  • 匿名内部类中重写run()方法的代码分析
    1. 方法形式参数为空，说明调用方法时不需要传递参数
    2. 方法返回值类型为void，说明方法执行没有结果返回
    3. 方法体中的内容，是我们具体要做的事情
public class LambdaDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //匿名内部类的方式改进
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("多线程程序启动了...");
            }
        }).start();
    }
}

2.2.3 Lambda

public class LambdaDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //Lambda表达式改进
        new Thread(() -> {
            System.out.println("多线程程序启动了...");
        }).start();
    }
}

2.3 Lambda表达式的标准格式

  • 组成Lambda表达式的三要素：形式参数，箭头，代码块
  • Lambda表达式的格式
    1. 格式：(形式参数) -> {代码块}
    2. 形式参数：如果有多个参数，参数之间用逗号隔开；如果没有参数，留空即可
    3. ->：由英文中画线和大于符号组成，固定写法。代表指向动作
    4. 代码块：是我们具体要做的事情，也就是以前我们写的方法体内容
  • Lambda表达式的使用前提
    1. 有一个接口
    2. 接口中有且仅有一个抽象方法

2.4 练习

2.4.1 抽象方法无参无返回值

  • 定义一个接口(Eatable)，里面定义一个抽象方法：void eat();
public interface Eatable {
    void eat();
}
  • 定义一个测试类(EatableDemo)，在测试类中提供两个方法
    1. 一个方法是：useEatable(Eatable e)
    2. 一个方法是主方法，在主方法中调用useEatable方法

通过实现类方法

实现类实现Eatable，并重写eat方法

匿名内部类

lambda

Eatable e是一个接口，并只含有一个抽象方法，无参无返回值方法：void eat()

以下lambda实现方式相当于实现该接口，并实现该方法

public class EatableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //用Lambda表达式
        useEatable(() -> {
            System.out.println("一天一苹果，医生远离我");
        });
    }

    private static void useEatable(Eatable e){
        e.eat();
    }
}

2.4.2 抽象方法带参无返回值

  • 定义一个接口(Flyable)，里面定义一个抽象方法，void fly(String s);
public interface Flyable{
    void fly(String s);
}
  • 定义一个测试类(FlyableDemo)，在测试类中提供两个方法
    1. 一个方法是：useFlyable(Flyable f)
    2. 一个方法是主方法，在主方法中调用useFlyable方法

匿名内部类

lambda

public class FlyableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //Lambda
        useFlyable((String s)-> {
            System.out.println(s);
            System.out.println("飞机自驾游");
        });
    }

    private static void useFlyable(Flyable f){
        f.fly("风和日丽，晴空万里");
    }
}

2.5 Lambda的省略模式

省略规则：

  • 参数类型可以省略。但是有多个参数的情况下，不能只省略一个
  • 如果参数有且仅有一个，那么小括号可以省略
  • 如果代码块的语句只有一条，可以省略大括号和分号，甚至是return

举例如下

  • 定义一个接口(Flyable)，里面定义一个抽象方法：void fly(String s);
public interface Flyable{
    void fly(String s);
}
  • 定义一个接口(Addable)，里面定义一个抽象方法：int add(int x,int y);

2.6 lambad表达式与匿名内部类的区别

匿名内部类lambda
创建的对象类型接口、抽象类、具体类接口
使用限制接口可有一个或多个抽象方法接口有且只有一个抽象方法
实现原理编译之后，产生一个单独的.class字节码文件编译之后，没有一个单独的.class字节码文件。对应的字节码会在运行的时候动态生成

3.方法引用

3.1 介绍

  1. 定义：方法引用是指通过方法的名字来指向一个方法
  2. 优点：方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁，减少冗余代码
  3. 与lambda的比较：方法引用（MethodReference）是Lambda表达式的另一种格式，在某些场景下可以提高代码的可读性

3.2 方法引用的类型

方法引用可以分为分四类：调用类的静态方法、调用传入的实例参数的方法、调用已经存在的实例的方法、调用类的构造函数

以下将从四种类型的方法引用出发，探讨lambda与方法引用的区分点

3.2.1 调用类的静态方法

  • 语法
//lambda
(args) -> Class.staticMethod(args)

//方法引用
Class::static_method

符合上面形式的调用，不管有多少参数，都省略掉，编译器自动会帮我们传入

  • 举例
// Lambda 表达式
Function<Integer, String> intToStringLambda = (num) -> String.valueOf(num);

// 方法引用
Function<Integer, String> intToString = String::valueOf;

Function<Integer, String> 表示一个函数式接口（Functional Interface），它接受一个 Integer 类型的参数，并返回一个 String 类型的结果。

具体来说，Function<Integer, String> 是 Java 中的函数式接口，它包含一个抽象方法 apply，用于将输入的 Integer 类型参数转换为输出的 String 类型结果。在这种情况下，intToString 就是一个函数，可以将 Integer 类型的值转换为 String 类型的值。

3.2.2 调用传入的实例参数的方法

  • 语法
//lambda
(obj, args) -> obj.instanceMethod(args)

//方法引用
ObjectType::instanceMethod
  • 举例
String str = "Hello World";
// Lambda 表达式
BiFunction<String, Integer, String> substringLambda = (str, index) -> str.substring(index);

// 方法引用
BiFunction<String, Integer, String> substring = String::substring;

实现 BiFunction 接口的 apply 方法，直接引用了 String 类的 substring 方法。

3.2.3 调用已经存在的实例的方法

  • 语法
//lambda
(args) -> obj.instanceMethod(args)

//方法引用
obj::instanceMethod
  • 举例
// Lambda 表达式
String str = "Hello World";
Supplier<Integer> strLengthLambda = () -> str.length();

// 方法引用
String str = "Hello World";
Supplier<Integer> strLength = str::length;

Supplier 是 Java 中的一个函数式接口，它不接受任何参数，但返回一个结果。

3.2.4 调用类的构造函数

  • 语法
//lambda
(args) -> new ClassName(args)

//方法引用
ClassName::new
  • 举例
// Lambda 表达式
Supplier<List<String>> listSupplierLambda = () -> new ArrayList<>();

// 方法引用
Supplier<List<String>> listSupplier = ArrayList::new;

Supplier 是 Java 中的一个函数式接口，它不接受任何参数，但返回一个结果。

3.3 练习

3.3.1 练习一

实例中我们将 System.out::println 方法作为静态方法来引用。

属于调用类的静态方法一类

结果：

Google
Runoob
Taobao
Baidu
Sina

3.3.2 练习二

Consumer<String> consumer1 = new Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String s) {
        System.out.println(s);
    }
};

//lambda表达式
Consumer<String> consumer2 = ;

//方法引用
Consumer<String> consumer3 = ;

答案：

//lambda
Consumer<String> consumer2 = (s)->{
    System.out.println(s);
}
//方法引用
Consumer<String> consumer3 = System.out::println;

属于调用类的静态方法一类

4.Stream流

4.1 介绍

Stream 是一种用于处理集合（如集合类 List, Set）的高级抽象，它允许以声明性方式处理数据。Stream API的核心作用是通过函数式编程风格（如过滤、映射、减少等）来简化集合操作，提升代码的可读性和可维护性。

作用：

  • 简化数据处理：一种声明性、函数式的方式处理集合数据，而无需编写显式的循环和条件判断代码；filter() 进行条件过滤，使用 map() 进行数据转换，使用 reduce() 进行归约计算
  • 简化代码：使用 Stream 进行多个操作时，可以直接通过链式调用来完成，无需显式创建和更新中间变量

4.2 流的操作类型

要想操作流，首先需要有一个数据源，可以是数组或者集合。每次操作都会返回一个新的流对象，方便进行链式操作，但原有的流对象会保持不变。

流的操作可以分为两种类型：

  • 中间操作，可以有多个，每次返回一个新的流，可进行链式操作
  • 终端操作，只能有一个，每次执行完，这个流也就用光光了，无法执行下一个操作，因此只能放在最后

来举个例子。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("武汉加油");
list.add("中国加油");
list.add("世界加油");
list.add("世界加油");

long count = list.stream().distinct().count();
System.out.println(count);
  • 中间操作

distinct() 方法是一个中间操作（去重），它会返回一个新的流（没有共同元素）。

  • 终端操作

count() 方法是一个终端操作，返回流中的元素个数

long count();

中间操作不会立即执行，只有等到终端操作的时候，流才开始真正地遍历，用于映射、过滤等。通俗点说，就是一次遍历执行多个操作，性能就大大提高了。

4.3 举例

4.3.1 创建流

  1. 如果是数组的话，可以使用 Arrays.stream() 或者 Stream.of() 创建流；
  2. 如果是集合的话，可以直接使用 stream() 方法创建流，因为该方法已经添加到 Collection 接口中。
public class CreateStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = new String[]{"武汉加油", "中国加油", "世界加油"};
        Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);

        stream = Stream.of("武汉加油", "中国加油", "世界加油");

        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("武汉加油");
        list.add("中国加油");
        list.add("世界加油");
        stream = list.stream();
    }
}

查看 Stream 源码的话，你会发现 of() 方法内部其实调用了 Arrays.stream() 方法。

public static<T> Stream<T> of(T... values) {
    return Arrays.stream(values);
}

4.3.2 操作流

Stream 类提供了很多有用的操作流的方法

①过滤

通过 filter() 方法可以从流中筛选出我们想要的元素。

public class FilterStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");
        Stream<String> stream = list.stream().filter(element -> element.contains("王"));
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}
  • filter() 方法接收的是一个 Predicate（Java 8 新增的一个函数式接口，接受一个输入参数返回一个布尔值结果）类型的参数，因此，我们可以直接将一个 Lambda 表达式传递给该方法，比如说 element -> element.contains("王") 就是筛选出带有“王”的字符串。
  • forEach() 方法接收的是一个 Consumer（Java 8 新增的一个函数式接口，接受一个输入参数并且无返回的操作）类型的参数，类名 :: 方法名是 Java 8 引入的新语法（方法引用），System.out 返回 PrintStream 类，println 方法你应该知道是打印的。（该类型为调用类的静态方法）
  • 输出结果：
王力宏
②映射

如果想通过某种操作把一个流中的元素转化成新的流中的元素，可以使用 map() 方法。

public class MapStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");
        Stream<Integer> stream = list.stream().map(String::length);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

map() 方法接收的是一个 Function（Java 8 新增的一个函数式接口，接受一个输入参数 T，返回一个结果 R）类型的参数，此时参数 为 String 类的 length 方法（该类型为调用传入的实例参数的方法），也就是把 Stream<String> 的流转成一个 Stream<Integer> 的流。

  • 输出结果：
3
3
2
3
③匹配

Stream 类提供了三个方法可供进行元素匹配，它们分别是：

  • anyMatch()，只要有一个元素匹配传入的条件，就返回 true。
  • allMatch()，只有有一个元素不匹配传入的条件，就返回 false；如果全部匹配，则返回 true。
  • noneMatch()，只要有一个元素匹配传入的条件，就返回 false；如果全部不匹配，则返回 true。

因为“王力宏”以“王”字开头，所以 anyMatchFlag 应该为 true；因为“周杰伦”、“王力宏”、“陶喆”、“林俊杰”的字符串长度都大于 1，所以 allMatchFlag 为 true；因为 4 个字符串结尾都不是“沉”，所以 noneMatchFlag 为 true。

  • 输出结果
true
true
true
④组合

reduce() 方法的主要作用是把 Stream 中的元素组合起来，它有两种用法：

  1. Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator)

    没有起始值，只有一个参数，就是运算规则，此时返回 Optional。

  2. T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator)

    有起始值，有运算规则，两个参数，此时返回的类型和起始值类型一致。

来看下面这个例子。

运算规则可以是 Lambda 表达式（比如 (a, b) -> a + b），也可以是类名::方法名（比如 Integer::sum）。

程序运行的结果如下所示：

0、1、2、3 在没有起始值相加的时候结果为 6；有起始值 6 的时候结果为 12。

6
6
12
12

4.3.3 转换流

既然可以把集合或者数组转成流，那么也应该有对应的方法，将流转换回去——collect() 方法就满足了这种需求。

toArray() 方法可以将流转换成数组，你可能比较好奇的是 String[]::new，它是什么东东呢？来看一下 toArray() 方法的源码。

<A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);

也就是说 String[]::new 是一个 IntFunction，一个可以产生所需的新数组的函数，可以通过反编译字节码看看它到底是什么：

String[] strArray = (String[])list.stream().toArray((x$0) -> {
    return new String[x$0];
});
System.out.println(Arrays.toString(strArray));

也就是相当于返回了一个指定长度的字符串数组。

当我们需要把一个集合按照某种规则转成另外一个集合的时候，就可以配套使用 map() 方法和 collect() 方法。

List<Integer> list1 = list.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());

通过 stream() 方法创建集合的流后，再通过 map(String:length) 将其映射为字符串长度的一个新流，最后通过 collect() 方法将其转换成新的集合。

Collectors 是一个收集器的工具类，内置了一系列收集器实现，比如说 toList() 方法将元素收集到一个新的 java.util.List 中；比如说 toCollection() 方法将元素收集到一个新的 java.util.ArrayList 中；比如说 joining() 方法将元素收集到一个可以用分隔符指定的字符串中。

  • 输出结果
[周杰伦, 王力宏, 陶喆, 林俊杰]
[3, 3, 2, 3]
[周杰伦, 王力宏, 陶喆, 林俊杰]
周杰伦, 王力宏, 陶喆, 林俊杰

5.函数式接口

5.1 定义

  1. 函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法，但是可以有多个非抽象方法的接口。
  2. 函数式接口可以被隐式转换为 lambda 表达式。
  3. Lambda 表达式和方法引用（实际上也可认为是Lambda表达式）上。

如定义了一个函数式接口如下：

@FunctionalInterface
interface GreetingService 
{
    void sayMessage(String message);
}

那么就可以使用Lambda表达式来表示该接口的一个实现(注：JAVA 8 之前一般是用匿名类实现的)：

GreetingService greetService1 = message -> System.out.println("Hello " + message);

函数式接口可以对现有的函数友好地支持 lambda。

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

JDK1.8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，该包中的函数式接口有：

5.2 举例

可以用注解**@FunctionalInterface**自定义一个函数式接口。一旦定义了功能接口，就只能有一个抽象方法。由于您只有一个抽象方法，因此您可以编写多个静态方法和默认方法。

下面是为两个数字相乘而编写的 FunctionalInterface 的编程示例。

@FunctionalInterface
interface FuncInterface {
 
    public int multiply(int a, int b);
}
public class Java8 {
 
   public static void main(String args[]) {
        FuncInterface Total = (a, b) -> a * b;
        System.out.println("Result: "+Total.multiply(30, 60));
    }
}

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