JAVA8 十大新特性詳解 阿新 • • 發佈：2018-12-12 Java官方庫的新特性 Java 8增加了很多新的工具類（date/time類），並擴充套件了現存的工具類，以支援現代的併發程式設計、函數語言程式設計等。 4.1 Optional Java應用中最常見的bug就是空值異常。在Java 8之前，Google Guava引入了Optionals類來解決NullPointerException，從而避免原始碼被各種null檢查汙染，以便開發者寫出更加整潔的程式碼。Java 8也將Optional加入了官方庫。 Optional僅僅是一個容易：存放T型別的值或者null。它提供了一些有用的介面來避免顯式的null檢查，可以參考Java 8官方文件瞭解更多細節。 接下來看一點使用Optional的例子：可能為空的值或者某個型別的值： Optional< String > fullName = Optional.ofNullable( null );System.out.println( "Full Name is set? " + fullName.isPresent() ); System.out.println( "Full Name: " + fullName.orElseGet( () -> “[none]” ) ); System.out.println( fullName.map( s -> "Hey " + s + “!” ).orElse( “Hey Stranger!” ) ); 如果Optional例項持有一個非空值，則isPresent()方法返回true，否則返回false；orElseGet()方法，Optional例項持有null，則可以接受一個lambda表示式生成的預設值；map()方法可以將現有的Opetional例項的值轉換成新的值；orElse()方法與orElseGet()方法類似，但是在持有null的時候返回傳入的預設值。 上述程式碼的輸出結果如下： Full Name is set? falseFull Name: [none]Hey Stranger! 再看下另一個簡單的例子： Optional< String > firstName = Optional.of( “Tom” );System.out.println( "First Name is set? " + firstName.isPresent() ); System.out.println( "First Name: " + firstName.orElseGet( () -> “[none]” ) ); System.out.println( firstName.map( s -> "Hey " + s + “!” ).orElse( “Hey Stranger!” ) );System.out.println(); 這個例子的輸出是： First Name is set? trueFirst Name: TomHey Tom! 如果想了解更多的細節，請參考官方文件。 4.2 Streams 新增的Stream API（java.util.stream）將生成環境的函數語言程式設計引入了Java庫中。這是目前為止最大的一次對Java庫的完善，以便開發者能夠寫出更加有效、更加簡潔和緊湊的程式碼。 Steam API極大得簡化了集合操作（後面我們會看到不止是集合），首先看下這個叫Task的類： public class Streams { private enum Status { OPEN, CLOSED }; private static final class Task { private final Status status; private final Integer points; Task( final Status status, final Integer points ) { this.status = status; this.points = points; } public Integer getPoints() { return points; } public Status getStatus() { return status; } @Override public String toString() { return String.format( “[%s, %d]”, status, points ); } }} Task類有一個分數（或偽複雜度）的概念，另外還有兩種狀態：OPEN或者CLOSED。現在假設有一個task集合： final Collection< Task > tasks = Arrays.asList( new Task( Status.OPEN, 5 ), new Task( Status.OPEN, 13 ), new Task( Status.CLOSED, 8 ) ); 首先看一個問題：在這個task集合中一共有多少個OPEN狀態的點？在Java 8之前，要解決這個問題，則需要使用foreach迴圈遍歷task集合；但是在Java 8中可以利用steams解決：包括一系列元素的列表，並且支援順序和並行處理。 // Calculate total points of all active tasks using sum()final long totalPointsOfOpenTasks = tasks .stream() .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN ) .mapToInt( Task::getPoints ) .sum(); System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks ); 執行這個方法的控制檯輸出是： Total points: 18 這裡有很多知識點值得說。首先，tasks集合被轉換成steam表示；其次，在steam上的filter操作會過濾掉所有CLOSED的task；第三，mapToInt操作基於每個task例項的Task::getPoints方法將task流轉換成Integer集合；最後，通過sum方法計算總和，得出最後的結果。 在學習下一個例子之前，還需要記住一些steams（點此更多細節）的知識點。Steam之上的操作可分為中間操作和晚期操作。 中間操作會返回一個新的steam——執行一箇中間操作（例如filter）並不會執行實際的過濾操作，而是建立一個新的steam，並將原steam中符合條件的元素放入新建立的steam。 晚期操作（例如forEach或者sum），會遍歷steam並得出結果或者附帶結果；在執行晚期操作之後，steam處理線已經處理完畢，就不能使用了。在幾乎所有情況下，晚期操作都是立刻對steam進行遍歷。 steam的另一個價值是創造性地支援並行處理（parallel processing）。對於上述的tasks集合，我們可以用下面的程式碼計算所有任務的點數之和： // Calculate total points of all tasksfinal double totalPoints = tasks .stream() .parallel() .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints ) .reduce( 0, Integer::sum ); System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints ); 這裡我們使用parallel方法並行處理所有的task，並使用reduce方法計算最終的結果。控制檯輸出如下： Total points（all tasks）: 26.0 對於一個集合，經常需要根據某些條件對其中的元素分組。利用steam提供的API可以很快完成這類任務，程式碼如下： // Group tasks by their statusfinal Map< Status, List< Task > > map = tasks .stream() .collect( Collectors.groupingBy( Task::getStatus ) );System.out.println( map ); 控制檯的輸出如下： {CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]} 最後一個關於tasks集合的例子問題是：如何計算集合中每個任務的點數在集合中所佔的比重，具體處理的程式碼如下： // Calculate the weight of each tasks (as percent of total points) final Collection< String > result = tasks .stream() // Stream< String > .mapToInt( Task::getPoints ) // IntStream .asLongStream() // LongStream .mapToDouble( points -> points / totalPoints ) // DoubleStream .boxed() // Stream< Double > .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream .mapToObj( percentage -> percentage + “%” ) // Stream< String> .collect( Collectors.toList() ); // List< String > System.out.println( result ); 控制檯輸出結果如下： [19%, 50%, 30%] 最後，正如之前所說，Steam API不僅可以作用於Java集合，傳統的IO操作（從檔案或者網路一行一行得讀取資料）可以受益於steam處理，這裡有一個小例子： final Path path = new File( filename ).toPath();try( Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 ) ) { lines.onClose( () -> System.out.println(“Done!”) ).forEach( System.out::println );} Stream的方法onClose 返回一個等價的有額外控制代碼的Stream，當Stream的close（）方法被呼叫的時候這個控制代碼會被執行。Stream API、Lambda表示式還有介面預設方法和靜態方法支援的方法引用，是Java 8對軟體開發的現代正規化的響應。 4.3 Date/Time API(JSR 310) Java 8引入了新的Date-Time API(JSR 310)來改進時間、日期的處理。時間和日期的管理一直是最令Java開發者痛苦的問題。java.util.Date和後來的java.util.Calendar一直沒有解決這個問題（甚至令開發者更加迷茫）。 因為上面這些原因，誕生了第三方庫Joda-Time，可以替代Java的時間管理API。Java 8中新的時間和日期管理API深受Joda-Time影響，並吸收了很多Joda-Time的精華。新的java.time包包含了所有關於日期、時間、時區、Instant（跟日期類似但是精確到納秒）、duration（持續時間）和時鐘操作的類。新設計的API認真考慮了這些類的不變性（從java.util.Calendar吸取的教訓），如果某個例項需要修改，則返回一個新的物件。 我們接下來看看java.time包中的關鍵類和各自的使用例子。首先，Clock類使用時區來返回當前的納秒時間和日期。Clock可以替代System.currentTimeMillis()和TimeZone.getDefault()。 // Get the system clock as UTC offset final Clock clock = Clock.systemUTC();System.out.println( clock.instant() );System.out.println( clock.millis() ); 這個例子的輸出結果是： 2014-04-12T15:19:29.282Z1397315969360 第二，關注下LocalDate和LocalTime類。LocalDate僅僅包含ISO-8601日曆系統中的日期部分；LocalTime則僅僅包含該日曆系統中的時間部分。這兩個類的物件都可以使用Clock物件構建得到。 // Get the local date and local timefinal LocalDate date = LocalDate.now();final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock ); System.out.println( date );System.out.println( dateFromClock ); // Get the local date and local timefinal LocalTime time = LocalTime.now();final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock ); System.out.println( time );System.out.println( timeFromClock ); 上述例子的輸出結果如下： 2014-04-122014-04-1211:25:54.56815:25:54.568 LocalDateTime類包含了LocalDate和LocalTime的資訊，但是不包含ISO-8601日曆系統中的時區資訊。這裡有一些關於LocalDate和LocalTime的例子： // Get the local date/timefinal LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock ); System.out.println( datetime );System.out.println( datetimeFromClock ); 上述這個例子的輸出結果如下： 2014-04-12T11:37:52.3092014-04-12T15:37:52.309 如果你需要特定時區的data/time資訊，則可以使用ZoneDateTime，它儲存有ISO-8601日期系統的日期和時間，而且有時區資訊。下面是一些使用不同時區的例子： // Get the zoned date/timefinal ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of( “America/Los_Angeles” ) ); System.out.println( zonedDatetime );System.out.println( zonedDatetimeFromClock );System.out.println( zonedDatetimeFromZone ); 這個例子的輸出結果是： 2014-04-12T11:47:01.017-04:00[America/New_York]2014-04-12T15:47:01.017Z2014-04-12T08:47:01.017-07:00[America/Los_Angeles] 最後看下Duration類，它持有的時間精確到秒和納秒。這使得我們可以很容易得計算兩個日期之間的不同，例子程式碼如下： // Get duration between two datesfinal LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2014, Month.APRIL, 16, 0, 0, 0 );final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2015, Month.APRIL, 16, 23, 59, 59 ); final Duration duration = Duration.between( from, to );System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );System.out.println( “Duration in hours: " + duration.toHours() ); 這個例子用於計算2014年4月16日和2015年4月16日之間的天數和小時數，輸出結果如下： Duration in days: 365Duration in hours: 8783 對於Java 8的新日期時間的總體印象還是比較積極的，一部分是因為Joda-Time的積極影響，另一部分是因為官方終於聽取了開發人員的需求。如果希望瞭解更多細節，可以參考官方文件。 4.4 Nashorn JavaScript引擎 Java 8提供了新的Nashorn JavaScript引擎，使得我們可以在JVM上開發和執行JS應用。Nashorn JavaScript引擎是javax.script.ScriptEngine的另一個實現版本，這類Script引擎遵循相同的規則，允許Java和JavaScript互動使用，例子程式碼如下： ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();ScriptEngine engine = manager.getEngineByName( “JavaScript” ); System.out.println( engine.getClass().getName() );System.out.println( “Result:” + engine.eval( “function f() { return 1; }; f() + 1;” ) ); 這個程式碼的輸出結果如下： jdk.nashorn.api.scripting.NashornScriptEngineResult: 2 4.5 Base64 對Base64編碼的支援已經被加入到Java 8官方庫中，這樣不需要使用第三方庫就可以進行Base64編碼，例子程式碼如下： package com.javacodegeeks.java8.base64; import java.nio.charset.StandardCharsets;import java.util.Base64; public class Base64s { public static void main(String[] args) { final String text = “Base64 finally in Java 8!”; final String encoded = Base64 .getEncoder() .encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) ); System.out.println( encoded ); final String decoded = new String( Base64.getDecoder().decode( encoded ), StandardCharsets.UTF_8 ); System.out.println( decoded ); }} 這個例子的輸出結果如下： QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==Base64 finally in Java 8! 新的Base64API也支援URL和MINE的編碼解碼。 (Base64.getUrlEncoder() / Base64.getUrlDecoder(), Base64.getMimeEncoder() / Base64.getMimeDecoder())。 4.6 並行陣列 Java8版本新增了很多新的方法，用於支援並行陣列處理。最重要的方法是parallelSort()，可以顯著加快多核機器上的陣列排序。下面的例子論證了parallexXxx系列的方法： package com.javacodegeeks.java8.parallel.arrays; import java.util.Arrays;import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom; public class ParallelArrays { public static void main( String[] args ) { long[] arrayOfLong = new long [ 20000 ]; Arrays.parallelSetAll( arrayOfLong, index -> ThreadLocalRandom.current().nextInt( 1000000 ) ); Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( i -> System.out.print( i + " " ) ); System.out.println(); Arrays.parallelSort( arrayOfLong ); Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( 10 ).forEach( i -> System.out.print( i + " " ) ); System.out.println(); }} 上述這些程式碼使用parallelSetAll()方法生成20000個隨機數，然後使用parallelSort()方法進行排序。這個程式會輸出亂序陣列和排序陣列的前10個元素。上述例子的程式碼輸出的結果是： Unsorted: 591217 891976 443951 424479 766825 351964 242997 642839 119108 552378 Sorted: 39 220 263 268 325 607 655 678 723 793 4.7 併發性 基於新增的lambda表示式和steam特性，為Java 8中為java.util.concurrent.ConcurrentHashMap類添加了新的方法來支援聚焦操作；另外，也為java.util.concurrentForkJoinPool類添加了新的方法來支援通用執行緒池操作（更多內容可以參考我們的併發程式設計課程）。 Java 8還添加了新的java.util.concurrent.locks.StampedLock類，用於支援基於容量的鎖——該鎖有三個模型用於支援讀寫操作（可以把這個鎖當做是java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock的替代者）。 在java.util.concurrent.atomic包中也新增了不少工具類，列舉如下： DoubleAccumulatorDoubleAdderLongAccumulatorLongAdder5. 新的Java工具 Java 8提供了一些新的命令列工具，這部分會講解一些對開發者最有用的工具。 5.1 Nashorn引擎：jjs jjs是一個基於標準Nashorn引擎的命令列工具，可以接受js原始碼並執行。例如，我們寫一個func.js檔案，內容如下： function f() { return 1; }; print( f() + 1 ); 可以在命令列中執行這個命令：jjs func.js，控制檯輸出結果是： 2 如果需要了解細節，可以參考官方文件。 5.2 類依賴分析器：jdeps jdeps是一個相當棒的命令列工具，它可以展示包層級和類層級的Java類依賴關係，它以.class檔案、目錄或者Jar檔案為輸入，然後會把依賴關係輸出到控制檯。 我們可以利用jedps分析下Spring Framework庫，為了讓結果少一點，僅僅分析一個JAR檔案：org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar。 jdeps org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar 這個命令會輸出很多結果，我們僅看下其中的一部分：依賴關係按照包分組，如果在classpath上找不到依賴，則顯示"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 更多的細節可以參考官方文件。
