Java 8特性指南 – 终极手册

1. 简介

毫无疑问,Java 8的发布是自Java 5(它的发布已远在2004年)以来在Java世界中最重大的事情。它带来了超多的新特性,这些特性分别被加入到Java语言本身、Java编译器、类库、工具类和JVM(Java虚拟机)。在这篇入门指南中,我们将概览所有的改变,同时也会通过实例演示一下它们的不同使用场景。

这篇指南包含如下几部分,每一部分都分别剖析其具体特性:

  • 语言

  • 编译器

  • 类库

  • 工具类

  • 运行时 (JVM)

2. Java语言的新特性

无论从哪方面来说Java 8都是一个重大版本。也许有人会说,为了加入这个每一个Java开发者都期望的新特性耗费了太长时间。在本节我们将谈谈这些新特性。

2.1. Lambda表达式和函数式接口

Lambda表达式(也叫闭包)是整个Java 8版本中最大和最令人期待的语言改进。它使得我们可以将函数作为方法的参数(传递函数),或者将代码看作数据:这是每一个函数式开发者都非常熟知的概念。很多基于JVM平台的语言(如Groovy,Scala等),都是在语言的诞生之初就支持lambda表达式;但是对于Java开发者来说,别无选择,只能使用繁冗的匿名类来替代lambda表达式。

Lambda表达式的设计讨论了很久,也耗费了大量社区的精力。不过最终总算获得了折中的方法,从而建立一个新的更为简洁、紧凑的语言结构。在其最简单的形式中,lambda表达式可以表示为以逗号分隔的列表-含有不同参数、一个->符号、和代码块。例如:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );

请注意这里的参数e的类型是由编译器自动推导出的。另外,你也可以显式的指明参数的类型,只需使用括弧将其定义包起来。例如:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( ( String e ) -> System.out.println( e ) );

如果lambda的代码块太过复杂,也可以使用花括号包裹起来,就像定义普通的Java方法一样。例如:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> {
System.out.print( e );
System.out.print( e );
} );

Lambda表达式也可以引用类成员变量和本地变量(如果不是final的话会被隐式设置为“有效final”)。举例来说,下面两段代码是等价的:

String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

和:

final String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

Lambda表达式也可以有返回值。返回值的类型将由编译器自动推导得出。如果lambda的代码块只有一行的话,return语句不是必需的。下面两种写法是等价的:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );

和:

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {
int result = e1.compareTo( e2 );
return result;
} );

语言设计者们考虑了很多如何才能使得已有功能能够和lambda表达式友好兼容。由此,函数式接口的概念应运而生。函数式接口是一种只有一个方法的接口;这样,它可以被隐式的转换为lambda表达式。java.lang.Runnable和java.uril.concurrent.Callable是函数式接口的两个典型示例. 但是在实践中,函数式接口是脆弱的:如果有人在接口定义中又加入了一个方法,那么它就不再是一个函数式接口了,而且会导致编译过程失败。为了克服这种脆弱性,同时又能显式声明一个接口是函数式接口,Java 8新增了一种特别的注解@FuncionalInterface(Java类库中的所有的已有接口都已经加上了@FunctionalInteface注解)。我们来看一看如何定义简单的函数式接口:

@FunctionalInterface
public interface Functional {
void method();
}

有一点需要注意:默认方法和静态方法不会对函数式接口有任何影响,举个例子:

@FunctionalInterface
public interface FunctionalDefaultMethods {
void method();
default void defaultMethod() {            
}        
}

Lambda是Java 8的最大卖点。它拥有巨大的潜力,来吸引越来越多的开发人员加入到这个伟大的平台;并且对纯Java中的函数式编程概念给予最大的支持。更多信息请参考官方文档

2.2. 接口的默认方法和静态方法

Java 8从两个概念扩展了接口的定义:默认方法和静态方法。默认方法使得接口有点类似于Traits语法但是面向的目标不同。它允许添加新方法到已有接口中,但是不会破坏那些基于老版接口实现的代码的二进制兼容性。

默认方法和抽象方法的区别在于:抽象方法是必须要实现的,而默认方法不是。相反,每个接口必须提供一个所谓的默认方法实现,所有的实现类都会默认继承得到这个方法(如果需要也可以重写这个默认实现)。我们来看看下面这个例子:

private interface Defaulable {
// Interfaces now allow default methods, the implementer may or
// may not implement (override) them.
default String notRequired() {
return "Default implementation";
}        
}
private static class DefaultableImpl implements Defaulable {
}
private static class OverridableImpl implements Defaulable {
@Override
public String notRequired() {
return "Overridden implementation";
}
}

接口Defaulable在定义中使用关键字default声明了一个默认方法notRequired()。有一个类DefaultableImpl实现了这个接口,它没有对默认方法做任何更改。另一个类OverridableImpl,则重写了接口中的默认实现,实现了自己的逻辑。

Java 8提供的另一个很有意思的特性是接口可以声明静态方法(同时提供实现)。举个例子:

private interface DefaulableFactory {
// Interfaces now allow static methods
static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) {
return supplier.get();
}
}

下面这段代码将之前例子中提到的默认方法和静态方法放在了一起:

public static void main( String[] args ) {
Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new );
System.out.println( defaulable.notRequired() );
defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new );
System.out.println( defaulable.notRequired() );
}

这个程序的控制台输出如下:

Default implementation
Overridden implementation

JVM中默认方法的实现非常高效,而且方法调用的字节码指令支持默认方法。默认方法使得已有的Java接口能够改进而不会导致编译过程失败。接口java.util.Collection中新增了大量的方法,都是很好的示例,如: stream(), parallelStream(), forEach(),removeIf(),等等。

虽然默认方法很强大,我们还是要谨慎使用它:在将一个方法定义为default方法之前,最好三思是不是必须要这么做,因为它可能在层级复杂的情况下引起歧义和编译错误。更多信息请参考官方文档

2.3. 方法引用

方法引用提供了一种很有用的语法,来直接引用Java类或者对象(实例)中的已有方法或者构造函数。将方法引用和Lambda表达式结合起来使用,可以使得语言结构更加紧凑整洁,不需要再使用任何复杂的引用代码。

下面让我们以Car类为例来说明不同的方法定义,看看4种支持的方法引用类型。

public static class Car {
public static Car create( final Supplier< Car > supplier ) {
return supplier.get();
}              
public static void collide( final Car car ) {
System.out.println( "Collided " + car.toString() );
}
public void follow( final Car another ) {
System.out.println( "Following the " + another.toString() );
}
public void repair() {  
System.out.println( "Repaired " + this.toString() );
}
}

第一种方法引用类型是构造函数引用,格式是Class::new; 也可以使用泛型,Class<T>::new。请注意这里的构造函数是无参的。

final Car car = Car.create( Car::new );
final List< Car > cars = Arrays.asList( car );

第二种类型是静态方法引用,格式为Class::static_method。请注意这里的方法只接受一个Car类型的参数。

cars.forEach( Car::collide );

第三种类型是对特定类型的任意对象的实例方法的引用,格式为Class::method。请注意,这个方法不能带有任何参数。

cars.forEach( Car::repair );

最后一种类型是对特定类型对象的实例方法的引用,格式为instance::method。请注意这个方法只接受一个Car类型的参数。

final Car police = Car.create( Car::new );
cars.forEach( police::follow );

运行上面的Java程序,在控制台会看到如下输出(实际的Car实例可能会有不同):

Collided com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Repaired com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Following the com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d

关于方法引用的更多示例和细节请参考官方文档

2.4. 重复型注解

自从Java5引入对注解的支持,这个特性已经变得越来越受欢迎而且被广泛应用。不过,对注解的使用有一个限制,就是同一个注解不能在同一个位置多次声明。Java 8打破了这个限制,引入了重复型注解(repeating annotations),它支持在注解声明的位置,可以多次声明相同的注解。

重复型注解自身应该被注解为@Repeatable。事实上,这并不是一个语言层面的变化,而更像是编译器层面的“小把戏”,因为从技术层面来说是完全一样的。我们通过一个简单的例子来看看:

package com.javacodegeeks.java8.repeatable.annotations;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Repeatable;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
public class RepeatingAnnotations {
@Target( ElementType.TYPE )
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
public @interface Filters {
Filter[] value();
}
@Target( ElementType.TYPE )
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
@Repeatable( Filters.class )
public @interface Filter {
String value();
};
@Filter( "filter1" )
@Filter( "filter2" )
public interface Filterable {        
}
public static void main(String[] args) {
for( Filter filter: Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) ) {
System.out.println( filter.value() );
}
}
}

我们可以看到,有一个注解类Filter被注解为@Repeatable(Filters.class)。接口Filters只是一个用来持有注解Filter的“容器”,所以Java编译器力图对开发者们隐藏它。因此可以看到,在接口Filterable中声明了2次Filter注解(却并未提及接口Filters)。

此外,反射API提供了一个新方法getAnnotationsByType()用来返回特定类型的所有重复型注解(请注意,Filterable.class.getAnnotation(Filters.class)将返回Filters的实例,这是由编译器自动注入实现的)。

该程序的输出如下:

filter1
filter2

更多详细信息请参考官方文档

2.5. 更强大的类型推断

Java 8的编译器在类型推断上改进了很多。很多情况下,编译器可以自动推断出参数的类型,从而保持代码整洁。我们来看一个例子。

package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
public class Value< T > {
public static< T > T defaultValue() {
return null;
}
public T getOrDefault( T value, T defaultValue ) {
return ( value != null ) ? value : defaultValue;
}
}

下面是Value<String>类型的用法。

package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
public class TypeInference {
public static void main(String[] args) {
final Value< String > value = new Value<>();
value.getOrDefault( "22", Value.defaultValue() );
}
}

Value.defaultValue()的参数类型可以被编译器推断得出而不需显式声明。在Java 7中,同样的代码编译不通过,需要更改为Value<String> defaultValue()。

2.6. 扩展的注解支持

Java 8扩展了注解的适用范围。从现在开始,绝大部分的东西都可以被注解:局部变量、泛型、超类、和接口实现,甚至可以是方法的异常声明。下面来看几个例子。

package com.javacodegeeks.java8.annotations;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Annotations {
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
@Target( { ElementType.TYPE_USE, ElementType.TYPE_PARAMETER } )
public @interface NonEmpty {        
}
public static class Holder< @NonEmpty T > extends @NonEmpty Object {
public void method() throws @NonEmpty Exception {          
}
}
@SuppressWarnings( "unused" )
public static void main(String[] args) {
final Holder< String > holder = new @NonEmpty Holder< String >();      
@NonEmpty Collection< @NonEmpty String > strings = new ArrayList<>();      
}
}

ElementType.TYPE_USE和ElementType.TYPE_PARAMETER是两个新增加的元素类型,用来描述注解的适用场景。注解处理API(Annotation Processing API)也做了一些小的改动,以使之能够正确处理这些Java编程语言中新加入的的注解类型。

3. Java编译器的新特性

3.1. 参数名

很长时间以来,Java开发者们就一直在尝试各种办法,用来在Java字节码中保存方法的参数名,同时使得它在运行时可用(例如Paranamer库)。Java 8终于在其语言和字节码都加入了这个亟需的功能,前者通过反射API和方法Parameter.getName()实现,后者通过新的javac编译参数-parameters实现。

package com.javacodegeeks.java8.parameter.names;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;
public class ParameterNames {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Method method = ParameterNames.class.getMethod( "main", String[].class );
for( final Parameter parameter: method.getParameters() ) {
System.out.println( "Parameter: " + parameter.getName() );
}
}
}

如果你在编译这个类时没有使用参数-parameters,那么你的运行结果应该类似于:

Parameter: arg0

使用参数-parameters编译后的程序输出将会不同(参数的实际名称将会显示):

Parameter: args

对于有经验的Maven使用者,参数-parameters可以通过更改maven-compiler-plugin中的配置添加到编译器中:

<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>3.1</version>
<configuration>
<compilerArgument>-parameters</compilerArgument>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
</configuration>
</plugin>

最新版的Eclipse Kepler SR2(请查看下载指南)能够支持Java 8,而且提供了编译参数设置项,参看下图。

Picture 1. Configuring Eclipse projects to support new Java 8 compiler –parameters argument.

图1. 在Eclipse项目中设置支持Java 8的编译器参数–parameters.

此外,类Parameter中有一个很便捷的方法isNamePresent()可以用来验证参数名称的可用性。

4. Java类库的新特性

Java 8新增了很多类,同时也扩展了很多已有的类,以更好的支持现代并发、函数式编程、日期/时间和其它操作。

4.1. Optional

著名的NullPointerException异常是迄今为止Java应用程序故障中最常见的原因。很久以前,伟大的Google Guava项目推出了Optional,作为NullPointerException的替代者;它不赞成在代码库中添加空值(null)检查造成代码污染,而是建议开发者们书写更整洁的代码。经过Google Guava的官方授权,如今Optional成为Java 8类库的一员。

Optional只是一个容器:它可以是一个类型为T的值或者空值(null)。它提供了很多有用的方法,从而使得再也无需去显式检查空值(null)。请参考Java 8官方文档查看详细信息。

我们下面通过两个小例子了解一下Optional的用法:一个是空值,一个是非空值。

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的实例含有非空值的话,方法isPresent()返回true;反之返回false。方法orElseGet()提供了一种回退机制:它的实现是接受一个能够产生默认值的方法;从而可以防止Optional值为空。方法map()用来转换Optional的现有值并且返回一个新的Optional实例。方法orElse()与orElseGet()类似,所不同的是它能够接受默认值(而不是默认方法)。上面代码的运行结果如下:

Full Name is set? false
Full Name: [none]
Hey Stranger!

我们来简单看看另外一个例子:

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();

它的输出如下:

First Name is set? true
First Name: Tom
Hey Tom!

更多详细信息请参考官方文档

4.2. Streams

新添加的Stream API(java.util.stream)为Java引入了现实世界中的函数式编程风格。这是迄今为止Java类库最全面的一次改进,旨在让Java开发人员可以编写有效、整洁、简洁的代码,从而显著提高其工作效率。

Stream API使得集合操作大为简化(我们后面会看到其实不仅仅限于Java集合类)。下面我们通过一个简单的Task类来看看具体用法。

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类有一个属性-点数(一个虚拟的任务复杂度),状态可以是OPEN或CLOSED。我们首先创建一个小的Task集合。

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

我们要解决的第一个问题是,所有状态为OPEN的任务一共有多少点数?在Java 8之前,通常的解决办法是通过foreach迭代来做某种排序。但在Java 8中,我们的答案是Stream:一个支持顺序和并行聚集操作的元素序列。

// 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 );

现在控制台输出如下:

Total points: 18

这里有几点需要说明一下。首先,Task集合转换成Stream的形式。然后,通过Stream的filter操作,过滤出所有状态为CLOSED的任务。下一步,通过调用每一个任务实例的Task::getPoints方法,mapToInt操作可以把Task Stream转换为Integer Stream。最后,使用sum方法,计算出所有点数的总和,进而产生最终结果。

在继续看下一个例子之前,我们要牢记Stream的几点说明(更多详情)。Stream操作分为“中间操作”和“终端操作”。

“中间操作”会返回一个新的Stream。这些操作总是延迟执行的,当执行一个中间操作比如filter时,并不会真的执行任何过滤操作;而是创建一个新的Stream,当这个新的Stream被遍历时,它里面会包含原来Stream中与参数中指定的谓词(Predicate)匹配的那些元素。

“终端操作”,如forEach或者sum,则会遍历stream从而产生结果或者附带结果。在终端操作执行完毕后,Stream的管道会被视为已经消费完毕,不可再次使用。在大多数情况下,终端操作是“贪婪的”,总是能够即时完成数据的遍历操作。

Stream还有另一个变化是对它现在提供对并行处理的天然支持。我们来看一个例子,如何统计所有任务中的点数总和。

// 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 );

这个例子和我们之前提到的第一个例子非常类似,不过在这个例子中,我们尝试了并行处理所有task、通过reduce方法计算最终结果。控制台输出如下:

Total points (all tasks): 26.0

我们经常会有需要按照某些条件对集合元素进行分组。Stream可以实现这个需求,下面用一个例子演示一下。

// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
.stream()
.collect( Collectors.groupingBy( Task::getStatus ) );
System.out.println( map );

本例的控制台输出如下:

{CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]}

最后一个例子,我们来根据每个task的点数来计算一下在整个集合中,每个task所占的总体百分比(或比重)。

// 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 );

控制台输出如下:

[19%, 50%, 30%]

最后,正如我们之前提到过的,Stream API不仅仅与Java集合类有关。典型的I/O操作,比如从文本文件中逐行读取文本内容,就能很好的从stream 处理中受益。这里有个小例子可以验证一下。

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 );
}

调用Stream的onClose()方法,会返回一个等价的带有关闭句柄的流。这个关闭句柄在Stream的close()方法被调用时会执行。

Stream API和Lambda表达式,还有接口中默认方法和静态方法支持的方法引用,都是Java 8对现代软件开发中的编程范式的响应。更多详细信息请参考官方文档

4.3. 日期/时间API (JSR 310)

Java 8引入了新的日期-时间API(JSR 310),改进了日期和时间的操作管理。日期和时间操作曾经一度是让Java开发人员最感痛苦的问题,在java.util.Date之后引入的java.util.Calendar也丝毫没有改善这种状况(甚至可以说它使得日期时间操作更加令人费解)。

这就导致了Joda-Time的诞生:一个面向Java的日期/时间API的理想替代者。Java 8中新的日期-时间API(JSR 301) 深受Joda-Time的影响,可以说是尽取其精华。新的java.time包中包含了所有关于日期、时间、日期/时间、时区、Instant、Duration和时钟操作的类。设计这个API的时候已经着重考虑了原有方法的不可变性:不允许任何更改(来源于java.util.Calendar的前车之鉴)。如果必须改变的话,就会返回一个新的实例。

我们来看一看其中几个关键的类以及他们的用法。第一个是Clock类,它可以通过时区来获得当前Instant、日期和时间。Clock类可以用来替代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() );

控制台的输出示例如下:

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

我们要看的另外两个类是LocaleDate和LocaleTime。 LocaleDate只包含ISO-8601日历系统的中日期部分,不含时区信息;与此对应,LocaleTime只包含ISO-8601日历系统中的时间部分,不含时区信息。LocaleDate和LocaleTime都可以通过Clock对象创建。

// 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 );

控制台上的输出示例如下:

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

LocalDateTime类整合了LocaleDate和LocaleTime,它含有ISO-8601日历系统下中的日期和时间部分,但是不含时区信息。一个简单的例子如下所示。

// Get the local date/time
final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();
final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );
System.out.println( datetime );
System.out.println( datetimeFromClock );

控制台上的输出示例如下:

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

如果要获得特定时区的日期/时间,可以使用ZonedDateTime类。它包含ISO-8601日历系统 中的日期和时间,同时含有时区信息。这里有两个例子,可以看看不同时区的显示结果。

// 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 );

控制台上的输出示例:

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]

最后,我们来看看Duration类:基于秒和纳秒的时间计数。使用它可以非常容易的计算两个日期间的差异。我们通过例子来具体看一下。

// 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() );

上面这个例子计算了日期2014年4月16日和2015年4月16日之间的差异(以天计、以小时计)。控制台上的示例输出如下:

Duration in days: 365
Duration in hours: 8783

Java 8中新的日期/时间API给人的总体印象是非常积极的。其中一部分原因是因为它是建立在经历了实战考验的Joda-Time的基础之上;还有一部分原因是这一次它终于能够得到认真对待,而且听取了开发者们的声音。更多详细信息请参考官方文档

4.4. Nashorn JavaScript引擎

Java 8引入了一个新的Nashorn JavaScript引擎,它允许在JVM上开发和运行特定类型的JavaScript应用。Nashorn JavaScript引擎仅仅是javx.script.ScriptEngine的另一种实现,并遵循相同的规则,允许Java和JavaScript互相操作。这里有一个小例子。

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;" ) );

控制台上的输出如下:

jdk.nashorn.api.scripting.NashornScriptEngine
Result: 2

我们在以后的文章《Java 8工具类详解》中会继续讨论Nashorn。

4.5. Base64

Base64编码的支持最终在Java 8版本中成为Java标准库的一员。它非常的易于使用,下面的例子可以展示一二。

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 );
}
}

程序运行后,在控制台输出中能够同时看到编码和解码的字符串:

QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==
Base64 finally in Java 8!

Base64类同时也提供了面向URL和MIME的编码/解码(Base64.getUrlEncoder()/ Base64.getUrlDecoder(),Base64.getMimeEncoder()/ Base64.getMimeDecoder())。

4.6. 并行数组

Java 8中增加了很多新的方法来支持并行数组处理。可以说,其中最重要的就是parallelSort(),它可以显著加快在多核处理器上的排序操作。我们用下面的小例子来实际演示一下这个新的方法家族(parallelXxx)。

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();
}
}

这一小段代码使用了方法parallelSetAll()来生成一个含有20000个随机数的数组。然后,调用方法parallelSort()进行排序。该程序分别输出了排序前和排序后的前10个元素,以验证这个数组确实是已经被排序了。程序的示例输出如下(请注意所有的数组元素都是随机生成的):

Unsorted: 591217 891976 443951 424479 766825 351964 242997 642839 119108 552378
Sorted: 39 220 263 268 325 607 655 678 723 793

4.7. 并发

类java.util.concurrent.ConcurrentHashMap中加入了一些新的方法来支持聚集操作。这些聚集操作基于新增加的stream功能和lambda表达式。此外,类java.util.concurrent.ForkJoinPoolclass也新增了一些方法,用来支持公共池(Common Pool,可以查看我们的Java并发免费课程)。

新加入的java.util.concurrent.locks.StampedLock类,提供了一种基于能力的锁,它含有三种模式,用于控制读/写访问(它可以视为臭名昭著的java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock的更好的替代者)。

java.util.concurrent.atomic包中新加入的类包括:

  • DoubleAccumulator

  • DoubleAdder

  • LongAccumulator

  • LongAdder

5.新的Java工具类

Java 8附带了一套新的命令行工具。本节我们将概览一下其中最有意思的部分。

5.1. Nashorn引擎: jjs

jjs是一个基于命令行的独立Nashorn引擎。它接受JavaScript源代码文件的列表作为参数,并一一运行它们。例如,我们创建一个含有如下内容的文件func.js:

function f() {
return 1;
};
print( f() + 1 );

从命令行运行这个文件时,我们需要把它作为参数传递给jjs:

jjs func.js

控制台的输出结果如下:

2

更多详细信息请参考官方文档

5.2. 类的依赖关系分析:jdeps

jdeps确实可说是一个非常好用的命令行工具。它可以显示Java类文件的包级或类级的依赖关系。它的合法输入包括:类文件、目录、或JAR文件。默认情况下,jdeps会把分析结果输出到系统标准输出(控制台)。

下面我们以流行的Spring Framework为例,来看一下依赖关系报告。简单起见,我们只分析其中一个JAR文件: org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar。

jdeps org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar

这个命令会输出很多内容,所以我们只看其中一部分。在结果中依赖关系是按包分组显示的。如果在classpath中找不到任何依赖,会显示“未找到”(not found)。

org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar -> C:Program FilesJavajdk1.8.0jrelibrt.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

更多详细信息请参考官方文档

6. Java运行时 (JVM)的新特性

JVM移除了PermGen空间,取而代之的是MetaspaceJEP 122)。相应的,JVM参数-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize已被替换为-XX:MetaSpaceSize和-XX: MaxMetaspaceSize。

7. 结语

未来就在这里:Java 8提供了这些新特性以使开发者们更加高效工作,从而推动这个伟大的平台向前发展。虽然现在就将生产系统迁移至Java 8平台还为时尚早,但是在未来几个月,它的采用率应该会逐渐增多。不管怎样,现在可以开始准备你的代码库,使之能与Java 8兼容,并准备好随时切换至Java 8;一旦Java 8被证实是足够安全和稳定的,就可以立即开始迁移。

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