Java8學習之路-Java8的發展

NullPointer_C發表於2022-01-25
Java

Java8雖然提出了很多新特性,但是在日常寫專案和程式設計實踐的使用還不是特別熟悉,寫這個專欄記錄一下Java8的學習之路。

JDK5

自動裝、拆箱

從JDK5開始為所有基本資料型別都提供了與之對應的包裝類，使基本資料型別也能夠以OOP的方式來操作。

int -->Integer
double --> Double
long --> Long
char --> Character
float --> Float
boolean --> Boolean
short --> Short
byte -- > Byte

如下程式碼演示了基本資料型別和包裝類的相互轉換：

public class AutoBox {
    public static void main(String[] args) {
        int a = new Integer(66);
        Integer b = 18;

        Boolean flag = true;
        boolean isBug = Boolean.FALSE;
    }
}

自動裝箱：將基本資料型別轉換為物件：int --> Integer

自動拆箱：將物件轉換為基本資料型別：Integer --> int

對於JDK1.5之前集合不能儲存基本資料型別的問題，可使用自動裝、拆箱來解決。

列舉

列舉是 JDK1.5 推出的一個比較重要的特性。其關鍵字為 enum 例如：定義代表交通燈的列舉。常用於代表某些狀態值、識別符號或一些特定的型別。

public enum MyEnum{
    RED,GREEN,YELLOW
}

for-each遍歷

常用於遍歷集合，可以簡化程式碼，邏輯更加清晰：

for(String s : strs){ 
     System.out.println(s); 
}

注意：使用for-each遍歷集合時，要遍歷的集合必須實現了Iterator介面

泛型

“泛型” 意味著編寫的程式碼可以被不同型別的物件所重用。 可見泛型的提出是為了編寫重用性更好的程式碼。 泛型的本質是引數化型別，也就是說所操作的資料型別被指定為一個引數。

//給集合指定存入型別，上面這個集合在存入資料的時候必須存入String型別的資料，否則編譯器會報錯
List<String> strs = new ArrayList<String>();

靜態匯入

可以將類中的一些變數、方法以import static的方式將其匯入，使被匯入類的靜態變數和方法於當前類可見，使用無需再給出全類名。

優點：程式碼簡潔；

缺點：過度使用會降低程式碼的可讀性，若某個方法重名時，會帶來歧義；

import static java.lang.System.out;

public class StaticImport {
	public static void main(String[] args) {
		out.println("Hi, Let's use the java 8!");
	}
}

變長引數

在JDK1.5以前，當我們要為一個方法傳遞多個型別相同的引數時， 我們有兩種方法解決

  1. 直接傳遞一個陣列過去
  2. 有多少個引數就傳遞多少個引數。

例如：

public void printColor(String red,String green,String yellow){ 
	// do something
}

或者：

public void printColor(String[] colors){
	// do something
}

這樣編寫方法引數雖然能夠實現我們想要的效果，但是，這樣是不是有點麻煩呢？ 再者，如果引數個數不確定，我們怎麼辦呢？Java JDK1.5為我們提供的可變引數就能夠完美的解決這個問題.

例如：

public void printColor(String... colors){
	// do something
}

如果引數的型別相同，那麼可以使用 型別+三個點 ，後面跟一個引數名稱的形式。 這樣的好處就是，只要引數型別相同，無論傳遞幾個引數都沒有限制 注意：可變引數必須是引數列表的最後一項（該特性對物件和基本資料型別都適用）。

執行緒併發庫

執行緒併發庫是 Java1.5 提出的關於多執行緒處理的高階功能，所在包：java.util.concurrent 包括

  1. 執行緒互斥工具類：Lock，ReadWriteLock
  2. 執行緒通訊：Condition
  3. 執行緒池：ExecutorService
  4. 同步佇列：ArrayBlockingQueue
  5. 同步集合：ConcurrentHashMap，CopyOnWriteArrayList
  6. 執行緒同步工具：Semaphore

JDK6

Compiler API

我們可以用JDK1.6 的Compiler API(JSR 199)去動態編譯Java原始檔， Compiler API結合反射功能就可以實現動態的產生Java程式碼並編譯執行這些程式碼，有點動態語言的特徵。

這個特性對於某些需要用到動態編譯的應用程式相當有用，比如JSP Web Server，當我們手動修改JSP後， 是不希望需要重啟Web Server才可以看到效果的，這時候我們就可以用Compiler API來實現動態編譯JSP檔案。 當然，現在的JSP Web Server也是支援JSP熱部署的，現在的JSP Web Server通過在執行期間通過Runtime.exec或ProcessBuilder來呼叫javac來編譯程式碼， 這種方式需要我們產生另一個程式去做編譯工作，不夠優雅而且容易使程式碼依賴與特定的作業系統； Compiler API通過一套易用的標準的API提供了更加豐富的方式去做動態編譯，而且是跨平臺的。

Console

JDK1.6 中提供了 java.io.Console 類專用來訪問基於字元的控制檯裝置。 你的程式如果要與 Windows 下的 cmd 或者 Linux 下的 Terminal 互動，就可以用 Console 類代勞。 但我們不總是能得到可用的 Console，一個JVM是否有可用的 Console 依賴於底層平臺和 JVM 如何被呼叫。 如果JVM是在互動式命令列(比如 Windows 的 cmd)中啟動的，並且輸入輸出沒有重定向到另外的地方，那麼就可以得到一個可用的 Console 例項。

Desktop類和SystemTray類

前者可以用來開啟系統預設瀏覽器瀏覽指定的URL，開啟系統預設郵件客戶端給指定的郵箱發郵件， 用預設應用程式開啟或編輯檔案(比如，用記事本開啟以 txt 為字尾名的檔案)，用系統預設的印表機列印文件；

後者可以用來在系統托盤區建立一個托盤程式。

輕量級Http Server API

JDK1.6 提供了一個簡單的 Http Server API，據此我們可以構建自己的嵌入式 Http Server， 它支援Http和Https協議，提供了HTTP1.1的部分實現，沒有被實現的那部分可以通過擴充套件已有的 Http Server API來實現， 程式設計師必須自己實現 HttpHandler 介面，HttpServer 會呼叫 HttpHandler 實現類的回撥方法來處理客戶端請求， 在這裡，我們把一個 Http 請求和它的響應稱為一個交換，包裝成 HttpExchange 類，HttpServer 負責將 HttpExchange 傳給 HttpHandler 實現類的回撥方法。

對指令碼語言的支援

如：ruby，groovy，javascript。

下面展示瞭如何在Java中呼叫js程式碼。

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine        engine  = manager.getEngineByName("ECMAScript");

JDK7

捕獲多異常

public static void first(){   
    try {   
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(""));   
        Connection con = null;   
        Statement stmt = con.createStatement();   
    } catch (IOException | SQLException e) {   
        //捕獲多個異常，e就是final型別的   
        e.printStackTrace();   
    }   
}

優點：用一個 catch 處理多個異常，比用多個 catch 每個處理一個異常生成的位元組碼要更小更高效。

數字變數對下滑線的支援

JDK1.7可以在數值型別的變數裡新增下滑線，但是有幾個地方是不能新增的

  1. 數字的開頭和結尾
  2. 小數點前後
  3. F或者L前
int num = 1234_5678_9; 
float num2 = 222_33F; 
long num3 = 123_000_111L;

比如我們需要讓執行緒休眠10s,如果我們直接寫10000語義上不太清晰，而如果換成10_000就比較清晰的可以表示休眠10s。

switch對String的支援

String status = "orderState";     
switch (status) {   
    case "ordercancel":   
        System.out.println("訂單取消");   
        break;   
    case "orderSuccess":   
        System.out.println("預訂成功");   
        break;   
    default:   
        System.out.println("狀態未知");   
}

try-with-resource

  • try-with-resources 是一個定義了一個或多個資源的 try 宣告，這個資源是指程式處理完它之後需要關閉它的物件。
  • try-with-resources 確保每一個資源在處理完成後都會被關閉。

可以使用try-with-resources的資源有:任何實現了 java.lang.AutoCloseable 介面 java.io.Closeable 介面的物件。

例如：

public static String readFirstLineFromFile(String path) throws IOException {   

    try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) {   
        return br.readLine();   
    }   
}

在 java 7 以及以後的版本里，BufferedReader 實現了 java.lang.AutoCloseable 介面。 由於 BufferedReader 定義在 try-with-resources 宣告裡，無論 try 語句正常還是異常的結束， 它都會自動的關掉。而在 java7 以前，你需要使用 finally 塊來關掉這個物件。

建立泛型時型別推斷

只要編譯器可以從上下文中推斷出型別引數，你就可以用一對空著的尖括號 <> 來代替泛型引數。 這對括號私下被稱為菱形(diamond)。 在Java SE 7之前，你宣告泛型物件時要這樣

List<String> list = new ArrayList<String>();

而在Java SE7以後，你可以這樣

List<String> list = new ArrayList<>();

因為編譯器可以從前面(List)推斷出推斷出型別引數，所以後面的 ArrayList 之後可以不用寫泛型引數了，只用一對空著的尖括號就行。 當然，你必須帶著菱形 <>，否則會有警告的。 Java SE7 只支援有限的型別推斷：只有構造器的引數化型別在上下文中被顯著的宣告瞭，你才可以使用型別推斷，否則不行。

List<String> list = new ArrayList<>();l
list.add("A"); 
//這個不行 
list.addAll(new ArrayList<>()); 
// 這個可以 
List<? extends String> list2 = new ArrayList<>(); 
list.addAll(list2);

Java8

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：

final String text = "Lets Learn 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);

新的Base64API也支援URL和MINE的編碼解碼。

新的日期時間 API

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。

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。 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： 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。

lambda表示式

Lambda表示式（也稱為閉包）是Java 8中最大和最令人期待的語言改變。它允許我們將函式當成引數傳遞給某個方法， 或者把程式碼本身當作資料處理：函式式開發者非常熟悉這些概念。很多JVM平臺上的語言（Groovy、Scala等）從誕生之日就支援Lambda表示式，但是Java開發者沒有選擇，只能使用匿名內部類代替Lambda表示式。 Lambda的設計耗費了很多時間和很大的社群力量，最終找到一種折中的實現方案，可以實現簡潔而緊湊的語言結構。最簡單的Lambda表示式可由逗號分隔的引數列表、->符號和語句塊組成。

Lambda的設計者們為了讓現有的功能與Lambda表示式良好相容，考慮了很多方法，於是產生了函式介面這個概念。函式介面指的是隻有一個函式的介面，這樣的介面可以隱式轉換為Lambda表示式。java.lang.Runnable和java.util.concurrent.Callable是函式式介面的最佳例子。在實踐中，函式式介面非常脆弱：只要某個開發者在該介面中新增一個函式，則該介面就不再是函式式介面進而導致編譯失敗。為了克服這種程式碼層面的脆弱性，並顯式說明某個介面是函式式介面，Java 8 提供了一個特殊的註解@FunctionalInterface（Java 庫中的所有相關介面都已經帶有這個註解了）。

public class Lambda {
    public static void main(String[] args) {
        Arrays.asList("a", "b", "d").forEach(System.out::println);
    }
}

函式式介面

lambda表示式的設計者為了讓lambda表示式和現有的介面有更好配合，提供了一個新的註解FunctionalInterface用來標註這是一個函式式介面。會使編譯器在編譯器檢測介面是否只有一個抽象方法配合lambda表示式使用。

Optional

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。

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 Optional 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。

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。

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， 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。

final Collection<Task> tasks = Arrays.asList(
        new Task(Status.OPEN, 5),
        new Task(Status.OPEN, 13),
        new Task(Status.CLOSED, 8)
);

// 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);

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。

更好的型別推斷

Java 8 編譯器在型別推斷方面有很大的提升，在很多場景下編譯器可以推匯出某個引數的資料型別，從而使得程式碼更為簡潔。

引數 Value.defaultValue() 的型別由編譯器推導得出，不需要顯式指明。在Java 7中這段程式碼會有編譯錯誤，除非使用 Value.<String>defaultValue()。

並行陣列

Arrays.parallelSort可以在多核情況下顯著提高對陣列排序的效率。

Nashron引擎

提供了nashron引擎可以在Java程式碼中直接編寫js程式碼執行。

介面的預設方法和靜態方法

Java 8使用兩個新概念擴充套件了介面的含義：預設方法和靜態方法。

預設方法使得介面有點類似traits，不過要實現的目標不一樣。預設方法使得開發者可以在 不破壞二進位制相容性的前提下，往現存介面中新增新的方法，即不強制那些實現了該介面的類也同時實現這個新加的方法。 預設方法和抽象方法之間的區別在於抽象方法需要實現，而預設方法不需要。介面提供的預設方法會被介面的實現類繼承或者覆寫 由於JVM上的預設方法的實現在位元組碼層面提供了支援，因此效率非常高。預設方法允許在不打破現有繼承體系的基礎上改進介面。該特性在官方庫中的應用是：給java.util.Collection介面新增新方法，如stream()、parallelStream()、forEach()和removeIf()等等。

儘管預設方法有這麼多好處，但在實際開發中應該謹慎使用：在複雜的繼承體系中，預設方法可能引起歧義和編譯錯誤。

相關文章