【Java】JDK8新特性(Stream)

文章目录

- 简介
- 主要内容
- Lambda表达式
- - Lambda表达式的简化
  - Lambda 表达式语法
  - 类型推断
- 函数式接口
- - 什么是函数式接口
  - 自定义函数式接口
  - 使用参数传递Lambda表达式
  - Java内置四大核心函数式接口
  - 其它接口
- 方法的引用与构造器引用
- - 方法引用
  - 构造器引用
  - 数组引用
- 强大的Stream API
- - 了解Stream
  - 什么是Stream
  - Stream的操作三个步骤
  - - 创建Stream
    - - 由数组创建流
      - 由值创建流
      - 由函数创建流：创建无限流
    - Stream 的中间操作
    - - 筛选与切片
      - 映射
      - 排序
    - Stream 的终止操作
    - - 查找与匹配
      - 归约
      - 收集
- 并行流与串行流
- - 了解 Fork/Join 框架
  - Fork/Join 框架与传统线程池的区别
- 新时间日期
- - 使用LocalDate、LocalTime、LocalDateTime
  - - Instant 时间戳
    - Duration 和 Period
    - 日期的操纵
    - 解析与格式化
    - 时区的处理
    - 与传统日期处理的转换
- 接口中的默认方法与静态方法
- - 接口中的默认方法
  - 接口默认方法的”类优先”原则
  - Java8 中，接口中允许添加静态方法。
- 其他新特性
- - Optional 类
  - 重复注解与类型注解

简介

速度快
代码更少（增加了新的语法Lambda表达式）核心
强大的Stream API 核心
便于并行
最大化减少空指针异常

主要内容

Lambda表达式
函数式接口
方法引用和构造器引用
StreamAPI
接口中的默认方法与静态方法
新时间日期API
其他新特性

Lambda表达式

为什么使用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）。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。

Lambda表达式的简化

从匿名类到Lambda的转换

例一

// 匿名内部类
Runable r1 = new Runnable() {
    @Verride
    public void run() {
        System.out.println("hello world");
    }
};
// Lambda表达式
Runable r1 = () -> System.out.println("hello world");

例二

// 原来使用匿名内部类作为参数传递
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
  @Override
  public int compare(String o1, String o2) {
      return Integer.compare(o1.length(), o2.length());
  }
};

// Lambda表达式作为参数传递
TreeSet<String> ts2 = new TreeSet<>((o1, o2) -> Integer.compare(o1.length, o2.length);

Lambda 表达式语法

Lambda 表达式在Java语法中引入了一个新的语法元素和操作符。这个操作符作为“->” ，该操作符被称为Lambda操作符或箭头操作符。它将Lambda分为两部分：

左侧：指定了Lambda表达式需要的所有参数
右侧：指定了Lambda体，即Lambda表达式要执行的功能。

语法格式一：无参，无返回值，Lambda体只需要一条语句

Runnable r1 = () -> System.out.println("hello word")；

语法格式二：Lambda需要一个参数

Consumer<String> fun = (args) -> System.out.println("hello world");

语法格式三：Lambda只需要一个参数时，参数的小括号可以省略

Comsumer<String> fun = args -> System.out.println("hello world");

语法格式四：Lambda需要两个参数，并且有返回值

BinaryOperator<Long> bo = (x, y) -> {
    System.out.println("实现函数接口方法");
    return x + y;
};

语法格式五：当 Lambda 体只有一条语句时，return 与大括号可以省略

BinaryOperator<Long> bo = (x, y) -> x + y;

语法格式六：

// 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”        
BinaryOperator<Long> bo = (Long x, Long y) -> {
    System.out.println("实现函数接口");
    return  x + y;
}

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”

函数式接口

什么是函数式接口

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，那么该异常需要在目标接口的抽象方法上进行声明）。
我们可以在任意函数式接口上使用@FunctioalInterface 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。

自定义函数式接口

@FunctionalInterface
public interface MyNumber {
    public double getValue();
}

// 函数式接口使用泛型
@FunctionalInterface
public interface MyFunc<T> {
    public T getValue(T t);
}

使用参数传递Lambda表达式

public String toUpperString(MyFunc<String> mf, String str) {
    return mf.getValue(str);
}

// 作为参数传递Lambda表达式：
String newStr = toUpperString((str) -> str.toUpperCase(), "abcdef");
System.out.println(newStr);

作为参数传递Lambda表达式：为了将Lambda表达式作为参数传递，接收Lambda表达式的参数类型必须是与该Lambda表达式兼容的函数式接口类型

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
Comsumer 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 供给型接口	无	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 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);

其它接口

函数式接口	参数类型	返回类型	用途
BiFunction<T, U, R>	T, U	R	对类型为 T,U参数应用操作，返回R类型的结果。包含方法为R apply(T t, U u);
UnaryOperator (Function子接口)	T	T	对类型为T的对象进行一元运算，并返回T类型的结果。包含方法为T apply(T t);
BinaryOperator(BiFunction 子接口)	T,T	T	对类型为T的对象进行二元运算，并返回T类型的结果。包含方法为T apply(T t1, T t2);
BiConsumer<T, U>	T, U	void	对类型为T, U参数应用操作。包含方法为void accept(T t, U u)
ToIntFunction ToLongFunction ToDoubleFunction	T	int long double	分别计算 int 、 long 、double、值的函数
IntFunction LongFunctionDoubleFunction int long double	int long double	R	参数分别为int、long、double类型的函数

方法的引用与构造器引用

方法引用

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！（实现抽象方法的参数列表，必须与方法引用方法的参数列表保持一致！）
方法引用：使用操作符 “::” 将方法名和对象或类的名字分隔开来。
如下三种主要使用情况：

对象::实例方法
类::静态方法
类::实例方法

例一

// 例如：
(x) -> System.out.println(x);
// 等同于：
System.out::println;

// 例如：
BinaryOperator<Double> bo = (x, y) -> Math.pow(x, y);
// 等同于:
BinaryOperator<Double> bo = Math::pow;

例二

// 例如：
compare((x, y) -> x.equals(y), "adag", "asd");
// 等同于：
compare(String::equals, "ab", "abc");

注意：当需要引用方法的第一个参数是调用对象，并且第二个参数是需要引用方法的第二个参数(或无参数)时：ClassName::methodName

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，与构造器参数列表要与接口中抽象方法的参数列表一致！
例如：

Function<Integer, MyClass> fun = (n) -> new MyClass(n);

等同于：

Function<Integer, MyClass> fun = MyClass::new;

数组引用

格式：type[]::new
例如：

Function<Integer, Integer[]> fun = (n) -> new Integer[n];

等同于：

Function<Integer, Integer[]> fun = Integer[n]::new;

强大的Stream API

了解Stream

Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式；另外一个则是 Stream API(java.util.stream.*)。Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简而言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

什么是Stream

流（Stream）到底是什么呢

是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）“集合讲的是数据，流讲的是计算!”

注意：

Stream 自己不会存储元素
Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。
Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

Stream的操作三个步骤

创建Stream
一个数据源（如：集合、数组），获取一个流
中间操作
一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
终止操作（终端操作）
一个终止操作，执行中间操作链，并产生结果

创建Stream

Java8 中的Collection接口被扩展，提供了两个获取流的方法：

default Stream stream() : 返回一个顺序流
default Stream parallelStream() : 返回一个并行流

由数组创建流

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流：

static Stream 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)

由值创建流

可以使用静态方法 Stream.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 Stream of(T… values) : 返回一个流

由函数创建流：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 Stream iterate(final T seed, final
UnaryOperator f)
生成
public static Stream generate(Supplier s)

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

方法	描述
filter(Predicate p)	接收 Lambda ，从流中排除某些元素。
distinct()	筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去
除重复元素
limit(long maxSize)	截断流，使其元素不超过给定数量。
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

映射

方法	描述
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。
mapToDouble(ToDoubleFunction 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DoubleStream。
mapToInt(ToIntFunction 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 IntStream。
mapToLong(ToLongFunction 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 LongStream。
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

排序

方法	描述
sorted()	产生一个新流，其中按自然顺序排序
sorted(Comparator comp)	产生一个新流，其中按比较器顺序排序

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 。

查找与匹配

方法	描述
allMatch(Predicate p)	检查是否匹配所有元素
anyMatch(Predicate p)	检查是否至少匹配一个元素
noneMatch(Predicate p)	检查是否没有匹配所有元素
findFirst()	返回第一个元素
findAny()	返回当前流中的任意元素返回第一个元素
count()	返回流中元素总数
max(Comparator c)	返回流中最大值
min(Comparator c	返回流中最小值
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，StreamAPI 使用内部迭代——它帮你把迭代做了)

归约

方法	描述
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
reduce(BinaryOperator b)	reduce(BinaryOperator b) 可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional

备注: 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

方法	描述
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中元素做汇的方法

Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集操作(如收
集到 List、Set、Map)。但是 Collectors 实用类提供了很多静态
方法，可以方便地创建常见收集器实例，具体方法与实例如下表：

方法	返回类型	作用	例子
toList	List	把流中元素收集到List	List emps= list.stream().collect(Collectors.toList());
toSet	Set	把流中元素收集到Set	Set emps= list.stream().collect(Collectors.toSet());
toCollection	Collection	把流中元素收集到创建的集合	Collectionemps=list.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
counting	Long	计算流中元素的个数	long count = list.stream().collect(Collectors.counting());
summingInt	Integer	对流中元素的整数属性求和	inttotal=list.stream().collect(Collectors.summingInt(Employee::getSalary));
averagingInt	Double	计算流中元素Integer属性的平均值	doubleavg= list.stream().collect(Collectors.averagingInt(Employee::getSalary));
summarizingInt	IntSummaryStatistics	收集流中Integer属性的统计值。如：平均值	IntSummaryStatisticsiss= list.stream().collect(Collectors.summarizingInt(Employee::getSalary));
joining	String	连接流中每个字符串	String str= list.stream().map(Employee::getName).collect(Collectors.joining());
maxBy	Optional	根据比较器选择最大值	Optionalmax= list.stream().collect(Collectors.maxBy(comparingInt(Employee::getSalary)));
minBy	Optional	根据比较器选择最小值	Optional min = list.stream().collect(Collectors.minBy(comparingInt(Employee::getSalary)));
reducing	归约产生的类型	从一个作为累加器的初始值开始，利用BinaryOperator与流中元素逐个结合，从而归约成单个值	inttotal=list.stream().collect(Collectors.reducing(0, Employee::getSalar, Integer::sum));
collectingAndThen	转换函数返回的类型	包裹另一个收集器，对其结果转换函数	inthow= list.stream().collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), List::size));
groupingBy	Map<K, List>	根据某属性值对流分组，属性为K，结果为V	Map<Emp.Status, List> map= list.stream().collect(Collectors.groupingBy(Employee::getStatus));
partitioningBy	partitioningBy Map<Boolean, List>	根据true或false进行分区	Map<Boolean,List>vd= list.stream().collect(Collectors.partitioningBy(Employee::getManage));

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。

Java 8 中将并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并
行操作。Stream API 可以声明性地通过 parallel() 与
sequential() 在并行流与顺序流之间进行切换。

了解 Fork/Join 框架

Fork/Join 框架：就是在必要的情况下，将一个大任务，进行拆分(fork)成若干个
小任务（拆到不可再拆时），再将一个个的小任务运算的结果进行 join 汇总.

Fork/Join 框架与传统线程池的区别

采用 “工作窃取”模式（work-stealing）：
当执行新的任务时它可以将其拆分分成更小的任务执行，并将小任务加到线
程队列中，然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它放在自己的队列中。

相对于一般的线程池实现,fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务的
处理方式上.在一般的线程池中,如果一个线程正在执行的任务由于某些原因
无法继续运行,那么该线程会处于等待状态.而在fork/join框架实现中,如果
某个子问题由于等待另外一个子问题的完成而无法继续运行.那么处理该子
问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行.这种方式减少了线程
的等待时间,提高了性能.

新时间日期

使用LocalDate、LocalTime、LocalDateTime

LocalDate、LocalTime、LocalDateTime 类的实
例是不可变的对象，分别表示使用 ISO-8601日
历系统的日期、时间、日期和时间。它们提供
了简单的日期或时间，并不包含当前的时间信息。也不包含与时区相关的信息。

注: ISO-8601日历系统是国际标准化组织制定的现代公民的日期和时间的表示法

方法	描述	示例
now()	静态方法，根据当前时间创建对象	LocalDate localDate =LocalDate.now();LocalTimelocaTime = LocalTime.now(); LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
of()	静态方法，根据指定日期/时间创建对象	LocalDate localDate = LocalDate.of(2016, 10, 26); LocalTime localTime = LocalTime.of(02, 22, 56); LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.of(2016, 10, 26, 12, 10, 55);
plusDays, plusWeeks,plusMonths, plusYears	向当前LocalDate对象添加几天、几周、几个月、几年
minusDays, minusWeeks,minusMonths, minusYears	从当前 LocalDate 对象减去几天、几周、几个月、几年
plus, minus	添加或减少一个Duration或 Period
withDayOfMonth,withDayOfYear, withMonth,withYear	将月份天数、年份天数、月份、年份修改为指定的值并返回新的LocalDate 对象
getDayOfMonth	获得月份天数(1-31)
getDayOfYear	获得年份天数(1-366)
getDayOfWeek	获得星期几(返回一个DayOfWeek枚举值)
getMonth	获得月份, 返回一个Month 枚举值
getMonthValue	获得月份(1-12)
getYear	获得年份
until	获得两个日期之间的Period 对象，或者指定ChronoUnits 的数字
isBefore, isAfter	比较两个 LocalDate
isLeapYear	判断是否是闰年

Instant 时间戳

用于“时间戳”的运算。它是以Unix元年(传统
的设定为UTC时区1970年1月1日午夜时分)开始
所经历的描述进行运算

Duration 和 Period

Duration:用于计算两个“时间”间隔
period:用于计算两个“日期”间隔

日期的操纵

TemporalAdjuster : 时间校正器。有时我们可能需要获
取例如：将日期调整到“下个周日”等操作。
TemporalAdjusters: 该类通过静态方法提供了大量的常
用 TemporalAdjuster 的实现。

例如获取下个周日：

LocalDate nextSunday = LocalDate.now().with(TemporalAdjusters.next(DayOfWeek.SUNDAY));

解析与格式化

java.time.format.DateTimeFormatter类：该类提供了三种
格式化方法：

预定义的标准格式
语言环境相关的格式
自定义的格式

时区的处理

Java8 中加入了对时区的支持，带时区的时间为分别为：
ZonedDate、ZonedTime、ZonedDateTime
其中每个时区都对应着 ID，地区ID都为 “{区域}/{城市}”的格式
例如：Asia/Shanghai 等
ZoneId：该类中包含了所有的时区信息
getAvailableZoneIds() : 可以获取所有时区时区信息
of(id) : 用指定的时区信息获取ZoneId 对象

与传统日期处理的转换

类	To遗留类	From 遗留类
java.time.Instant java.util.Date	Date.from(instant)	date.toInstant()
java.time.Instant java.sql.Timestamp	Timestamp.from(instant)	timestamp.toInstant()
java.time.ZonedDateTime java.util.GregorianCalendar	GregorianCalendar.from(zonedDateTim e)	cal.toZonedDateTime()
java.time.LocalDate java.sql.Time	Date.valueOf(localDate)	date.toLocalDate()
java.time.LocalTime java.sql.Time	Date.valueOf(localDate)	date.toLocalTime()
java.time.LocalDateTime java.sql.Timestamp	Timestamp.valueOf(localDateTime)	timestamp.toLocalDateTime()
java.time.ZoneId java.util.TimeZone	Timezone.getTimeZone(id)	timeZone.toZoneId()
java.time.format.DateTimeFormatter java.text.DateFormat	formatter.toFormat()	无

接口中的默认方法与静态方法

接口中的默认方法

Java 8中允许接口中包含具有具体实现的方法，该方法称为
“默认方法”，默认方法使用 default 关键字修饰。
例如：

interface MyFunc<T> {
    T func(int a);
    default String getName(){
        return "Hello Java8";
    }
}

接口默认方法的”类优先”原则

若一个接口中定义了一个默认方法，而另外一个父类或接口中
又定义了一个同名的方法时

选择父类中的方法。如果一个父类提供了具体的实现，那么
接口中具有相同名称和参数的默认方法会被忽略。
接口冲突。如果一个父接口提供一个默认方法，而另一个接
口也提供了一个具有相同名称和参数列表的方法（不管方法
是否是默认方法），那么必须覆盖该方法来解决冲突

接口默认方法的”类优先”原则

interface MyFunc {
    default String getName(){
        return "Hello world";
    }
}

interface Named {
    default String getName(){
        return "Hello ..";
    }
}

class MyClass implements MyFunc, Named{
    public String getName() {
        return Named.super.getName();
    }
}

Java8 中，接口中允许添加静态方法。

interface Named {
    public Integer myFun(); 
    default String getName(){
        return "hello";
    }

    static void show() {
        System.out.println("xxxxxxxx");
    }
    
}

其他新特性

Optional 类

Optional 类(java.util.Optional) 是一个容器类，代表一个值存在或不存在，
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。

常用方法：

Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例
Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
Optional.ofNullable(T t):若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例
isPresent() : 判断是否包含值
orElse(T t) : 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t
orElseGet(Supplier s) :如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值
map(Function f): 如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回Optional.empty()
flatMap(Function mapper):与 map 类似，要求返回值必须是Optional

重复注解与类型注解

Java 8对注解处理提供了两点改进：可重复的注解及可用于类
型的注解。

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_)VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotations{
    MyAnnotation[] value();
}


@Repeatable(MyAnnotations.class)
@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_)VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
    String value();
}

@MyAnnotation("hello")
@MyAnnotation("world")
public void show(@MyAnnotation("abc") String str){
    
}

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主要内容

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Lambda表达式的简化

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什么是函数式接口

自定义函数式接口

使用参数传递Lambda表达式

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其它接口

方法的引用与构造器引用

方法引用

构造器引用

数组引用

强大的Stream API

了解Stream

什么是Stream

Stream的操作三个步骤

创建Stream

由数组创建流

由值创建流

由函数创建流：创建无限流

Stream 的中间操作

筛选与切片

映射

排序

Stream 的终止操作

查找与匹配

归约

收集

并行流与串行流

了解 Fork/Join 框架

Fork/Join 框架与传统线程池的区别

新时间日期

使用LocalDate、LocalTime、LocalDateTime

Instant 时间戳

Duration 和 Period

日期的操纵

解析与格式化

时区的处理

与传统日期处理的转换

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