【Java进阶篇】——第11篇：Java 8 新特性及使用

第11篇：Java 8 新特性及使用

Java 8 是一次里程碑式的更新，引入了多项革新特性，极大地提升了开辟效率和代码表现力。本文将从 Lambda表达式、Stream API、时间日期API、Optional类 等核心特性出发，联合实战场景和最佳实践，全面剖析Java 8的核心功能。

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1. Lambda表达式与函数式编程

1.1 Lambda表达式基础

Lambda表达式答应以简洁的语法实现函数式接口（仅含一个抽象方法的接口），替代传统的匿名内部类。
语法结构：

1. (参数列表) -> { 代码逻辑 }

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示例：线程创建对比

1. // 传统写法
2. new Thread(new Runnable() {
3.     @Override
4.     public void run() {
5.         System.out.println("Thread running");
6.     }
7. }).start();
9. // Lambda简化
10. new Thread(() -> System.out.println("Thread running")).start();

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1.2 函数式接口

Java 8 内置了四大核心函数式接口：

• Consumer<T>：接收一个参数，无返回值。
  1. Consumer<String> print = s -> System.out.println(s);
  2. print.accept("Hello");

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• Supplier<T>：无参数，返回一个值。
  1. Supplier<Double> random = Math::random;
  2. System.out.println(random.get());

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• Function<T, R>：接收T范例参数，返回R范例。
  1. Function<String, Integer> length = String::length;
  2. System.out.println(length.apply("Java")); // 4

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• Predicate<T>：接收T范例参数，返回布尔值。
  1. Predicate<Integer> isEven = n -> n % 2 == 0;
  2. System.out.println(isEven.test(4)); // true

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1.3 方法引用

进一步简化Lambda表达式：

• 静态方法引用：ClassName::staticMethod
  1. List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
  2. numbers.forEach(System.out::println);

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• 实例方法引用：instance::method
  1. String str = "Java";
  2. Supplier<Integer> length = str::length;

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• 构造器引用：ClassName::new
  1. Supplier<List<String>> listSupplier = ArrayList::new;

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2. Stream API

Stream API 提供了一种声明式处理集合数据的方式，支持次序和并行操纵，极大简化了集合处理。
2.1 Stream操纵分类

• 中心操纵：返回新Stream，延迟执行（如filter, map, sorted）。
  
• 终端操纵：触发盘算，关闭Stream（如forEach, collect, count）。
  

示例：集合处理

1. List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "C++", "Go");
3. // 过滤长度>3，转大写，排序，收集为List
4. List<String> result = languages.stream()
5.     .filter(s -> s.length() > 3)
6.     .map(String::toUpperCase)
7.     .sorted()
8.     .collect(Collectors.toList());
9. // 输出：[C++, GO, JAVA, PYTHON]

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2.2 并行流加速处理

通过parallelStream()利用多核CPU提升性能：

1. List<Integer> numbers = IntStream.range(1, 10_000_000).boxed().collect(Collectors.toList());
3. // 顺序流计算总和
4. long sum1 = numbers.stream().mapToLong(Integer::longValue).sum();
6. // 并行流计算总和
7. long sum2 = numbers.parallelStream().mapToLong(Integer::longValue).sum();

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2.3 常用收集器（Collectors）

• 转换为集合：toList(), toSet(), toMap()
  
• 分组统计：groupingBy(), partitioningBy()
  
• 聚合盘算：summingInt(), averagingDouble(), maxBy()
  

示例：统计单词频率

1. List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "apple", "orange");
2. Map<String, Long> frequency = words.stream()
3.     .collect(Collectors.groupingBy(Function.identity(), Collectors.counting()));
4. // 输出：{apple=2, orange=1, banana=1}

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3. 时间日期API（java.time）

Java 8 全新的时间日期API解决了旧版Date和Calendar的设计缺陷，提供不可变、线程安全的类。
3.1 核心类

• LocalDate：日期（年代日）。
  1. LocalDate date = LocalDate.now(); // 当前日期
  2. LocalDate independenceDay = LocalDate.of(2023, Month.JULY, 4);

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• LocalTime：时间（时分秒）。
  1. LocalTime time = LocalTime.parse("15:30:45");

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• LocalDateTime：日期时间组合。
  1. LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.of(2023, 12, 31, 23, 59);

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• Duration：时间隔断（基于时间单位）。
  1. Duration duration = Duration.between(startTime, endTime);

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• Period：日期隔断（基于年、月、日）。
  1. Period period = Period.between(startDate, endDate);

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3.2 格式化与剖析

1. DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
2. LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.parse("2023-08-25 14:30:00", formatter);
3. String formatted = dateTime.format(formatter); // "2023-08-25 14:30:00"

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4. Optional类

Optional用于优雅处理null值，避免空指针异常（NPE）。
4.1 根本使用

1. Optional<String> optional = Optional.ofNullable(getName());
3. // 存在值时执行操作
4. optional.ifPresent(name -> System.out.println("Name: " + name));
6. // 提供默认值
7. String name = optional.orElse("Unknown");
9. // 抛出异常
10. String value = optional.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("值不能为空"));

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4.2 链式操纵

1. Optional<User> user = Optional.ofNullable(getUser());
2. String street = user.map(User::getAddress)
3.                    .map(Address::getStreet)
4.                    .orElse("No street");

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5. 接口默认方法与静态方法

Java 8 答应接口包含默认方法和静态方法，增强接口的扩展能力。
5.1 默认方法

1. public interface Vehicle {
2.     void run();
4.     default void honk() {
5.         System.out.println("Beep beep!");
6.     }
7. }
9. public class Car implements Vehicle {
10.     @Override
11.     public void run() {
12.         System.out.println("Car is running");
13.     }
14. }

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5.2 静态方法

1. public interface MathUtils {
2.     static int add(int a, int b) {
3.         return a + b;
4.     }
5. }
7. int sum = MathUtils.add(3, 5); // 8

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6. 其他新特性

6.1 重复注解

答应在同一位置多次使用相同注解：

1. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
2. public @interface Roles {
3.     Role[] value();
4. }
6. @Repeatable(Roles.class)
7. public @interface Role {
8.     String value();
9. }
11. @Role("admin")
12. @Role("user")
13. public class User { }

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6.2 范例注解

注解可应用于任何范例（如泛型、方法返回值）：

1. List<@NonNull String> list = new ArrayList<>();

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6.3 方法参数反射

通过Parameter类获取方法参数名（需编译时添加-parameters参数）：

1. public void printInfo(@NotNull String name, int age) {
2.     // ...
3. }
5. Method method = User.class.getMethod("printInfo", String.class, int.class);
6. Parameter[] parameters = method.getParameters();
7. System.out.println(parameters[0].getName()); // 输出name

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7. 实战案例与最佳实践

案例1：使用Stream优化集合操纵

1. // 传统写法
2. List<String> filteredNames = new ArrayList<>();
3. for (User user : users) {
4.     if (user.getAge() > 18) {
5.         filteredNames.add(user.getName());
6.     }
7. }
9. // Stream优化
10. List<String> filteredNames = users.stream()
11.     .filter(user -> user.getAge() > 18)
12.     .map(User::getName)
13.     .collect(Collectors.toList());

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案例2：时间日期盘算

1. LocalDate today = LocalDate.now();
2. LocalDate nextWeek = today.plusDays(7);
3. Period period = Period.between(today, nextWeek);
4. System.out.println("间隔天数：" + period.getDays()); // 7

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最佳实践：

• 优先使用Lambda和Stream：简化代码，提升可读性。
  
• 避免太过并行化：并行流实用于大数据量且无状态操纵。
  
• 时间处理使用java.time：替代Date和Calendar。
  
• 善用Optional减少NPE：但避免滥用（如不要用于集合字段）。
  

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8. 总结

Java 8 的革新特性为开辟者提供了更强盛的工具集：

• Lambda与Stream：函数式编程简化集合操纵。
  
• 时间日期API：更安全、更直观的时间处理。
  
• Optional：优雅处理空值，减少NPE。
  
• 接口增强：默认方法与静态方法提升机动性。
  

通过合理利用这些特性，可以显着提升代码质量、可维护性和性能。

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