前言

Java 8 已經發布很久了，很多報導表明Java 8 是一次重大的版本升級。在Java Code Geeks上已經有很多介紹Java 8新特性的文章，例如Playing with Java 8 – Lambdas and Concurrency、Java 8 Date Time API Tutorial : LocalDateTime和Abstract Class Versus Interface in the JDK 8 Era。本文還參考了一些其他資料，例如：15 Must Read Java 8 Tutorials和The Dark Side of Java 8。本文綜合了上述資料，整理成一份關於Java 8新特性的參考教材，希望你有所收穫。

簡介

毫無疑問，Java 8是Java自Java 5（釋出於2004年）之後的最重要的版本。這個版本包含語言、編譯器、庫、工具和JVM等方面的十多個新特性。在本文中我們將學習這些新特性，並用實際的例子說明在什麼場景下適合使用。

這個教程包含Java開發者經常面對的幾類問題：

• 語言
• 編譯器
• 庫
• 工具
• 執行時（JVM）

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。

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? false
Full 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? true
First Name: Tom
Hey Tom!

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。

Stream 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 tasks
final 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 status
final 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程式碼的Stream，當Stream的close（）方法被呼叫的時候這個控制程式碼會被執行。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。

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：

2014-04-12T15:19:29.282Z
1397315969360

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 time
final LocalDate date = LocalDate.now();
final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );

System.out.println( date );
System.out.println( dateFromClock );

// Get the local date and local time
final 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：

2014-04-12
2014-04-12
11:25:54.568
15:25:54.568

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/time
final 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：

2014-04-12T11:37:52.309
2014-04-12T15:37:52.309

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/time
final 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]
2014-04-12T15:47:01.017Z
2014-04-12T08:47:01.017-07:00[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 dates
final 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: 365
Duration 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。

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.NashornScriptEngine
Result: 2

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：

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())。

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：

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

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類新增了新的方法來支援聚焦操作；另外，也為java.util.concurrentForkJoinPool類新增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還新增了新的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：

• DoubleAccumulator
• DoubleAdder
• LongAccumulator
• LongAdder

鳴謝

轉載：http://www.jianshu.com/p/5b800057f2d8

程式碼