Java 8簡明教程

“Java並沒有沒落，人們很快就會發現這一點”

歡迎閱讀我編寫的Java 8介紹。本教程將帶領你一步一步地認識這門語言的新特性。通過簡單明瞭的代碼示例，你將會學習到如何使用默認接口方法，Lambda表達式，方法引用和重複註解。看完這篇教程後，你還將對最新推出的API有一定的瞭解，例如：流控制，函數式接口，map擴展和新的時間日期API等等。

允許在接口中有默認方法實現

Java 8 允許我們使用default關鍵字，爲接口聲明添加非抽象的方法實現。這個特性又被稱爲擴展方法。下面是我們的第一個例子：

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interfaceFormula {     double calculate(int a);       default double sqrt(inta) {         return Math.sqrt(a);     } }

在接口Formula中，除了抽象方法caculate以外，還定義了一個默認方法sqrt。Formula的實現類只需要實現抽象方法caculate就可以了。默認方法sqrt可以直接使用。

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Formula formula = new Formula() {     @Override     public double calculate(int a) {         return sqrt(a * 100);     } };   formula.calculate(100);    // 100.0 formula.sqrt(16);          // 4.0

formula對象以匿名對象的形式實現了Formula接口。代碼很囉嗦：用了6行代碼才實現了一個簡單的計算功能：a*100開平方根。我們在下一節會看到，Java 8 還有一種更加優美的方法，能夠實現包含單個函數的對象。

Lambda表達式

讓我們從最簡單的例子開始，來學習如何對一個string列表進行排序。我們首先使用Java 8之前的方法來實現：

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List<String> names = Arrays.asList("peter","anna","mike","xenia");   Collections.sort(names,new Comparator<String>() {     @Override     public int compare(String a, String b) {         return b.compareTo(a);     } });

靜態工具方法Collections.sort接受一個list，和一個Comparator接口作爲輸入參數，Comparator的實現類可以對輸入的list中的元素進行比較。通常情況下，你可以直接用創建匿名Comparator對象，並把它作爲參數傳遞給sort方法。

除了創建匿名對象以外，Java 8 還提供了一種更簡潔的方式，Lambda表達式。

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Collections.sort(names, (String a, String b) -> {     return b.compareTo(a); });

你可以看到，這段代碼就比之前的更加簡短和易讀。但是，它還可以更加簡短：

1	Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));

只要一行代碼，包含了方法體。你甚至可以連大括號對{}和return關鍵字都省略不要。不過這還不是最短的寫法：

1	Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));

Java編譯器能夠自動識別參數的類型，所以你就可以省略掉類型不寫。讓我們再深入地研究一下lambda表達式的威力吧。

函數式接口

Lambda表達式如何匹配Java的類型系統？每一個lambda都能夠通過一個特定的接口，與一個給定的類型進行匹配。一個所謂的函數式接口必須要有且僅有一個抽象方法聲明。每個與之對應的lambda表達式必須要與抽象方法的聲明相匹配。由於默認方法不是抽象的，因此你可以在你的函數式接口裏任意添加默認方法。

任意只包含一個抽象方法的接口，我們都可以用來做成lambda表達式。爲了讓你定義的接口滿足要求，你應當在接口前加上@FunctionalInterface 標註。編譯器會注意到這個標註，如果你的接口中定義了第二個抽象方法的話，編譯器會拋出異常。

舉例：

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@FunctionalInterface interfaceConverter<F, T> {     T convert(F from); }   Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from); Integer converted = converter.convert("123"); System.out.println(converted);   // 123

注意，如果你不寫@FunctionalInterface 標註，程序也是正確的。

方法和構造函數引用

上面的代碼實例可以通過靜態方法引用，使之更加簡潔：

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Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf; Integer converted = converter.convert("123"); System.out.println(converted);  // 123

Java 8 允許你通過::關鍵字獲取方法或者構造函數的的引用。上面的例子就演示瞭如何引用一個靜態方法。而且，我們還可以對一個對象的方法進行引用：

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class Something {     String startsWith(String s) {         return String.valueOf(s.charAt(0));     } }   Something something = new Something(); Converter<String, String> converter = something::startsWith; String converted = converter.convert("Java"); System.out.println(converted);   // "J"

讓我們看看如何使用::關鍵字引用構造函數。首先我們定義一個示例bean，包含不同的構造方法：

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class Person {     String firstName;     String lastName;       Person() {}       Person(String firstName, String lastName) {         this.firstName = firstName;         this.lastName = lastName;     } }

接下來，我們定義一個person工廠接口，用來創建新的person對象：

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interface PersonFactory<P extends Person> {     P create(String firstName, String lastName); }

然後我們通過構造函數引用來把所有東西拼到一起，而不是像以前一樣，通過手動實現一個工廠來這麼做。

1 2	PersonFactory<Person> personFactory = Person::new; Person person = personFactory.create("Peter","Parker");

我們通過Person::new來創建一個Person類構造函數的引用。Java編譯器會自動地選擇合適的構造函數來匹配PersonFactory.create函數的簽名，並選擇正確的構造函數形式。

Lambda的範圍

對於lambdab表達式外部的變量，其訪問權限的粒度與匿名對象的方式非常類似。你能夠訪問局部對應的外部區域的局部final變量，以及成員變量和靜態變量。

訪問局部變量

我們可以訪問lambda表達式外部的final局部變量：

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final int num = 1; Converter<Integer, String> stringConverter =         (from) -> String.valueOf(from + num);   stringConverter.convert(2);    // 3

但是與匿名對象不同的是，變量num並不需要一定是final。下面的代碼依然是合法的：

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int num = 1; Converter<Integer, String> stringConverter =         (from) -> String.valueOf(from + num);   stringConverter.convert(2);    // 3

然而，num在編譯的時候被隱式地當做final變量來處理。下面的代碼就不合法：

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intnum = 1; Converter<Integer, String> stringConverter =         (from) -> String.valueOf(from + num); num = 3;

在lambda表達式內部企圖改變num的值也是不允許的。

訪問成員變量和靜態變量

與局部變量不同，我們在lambda表達式的內部能獲取到對成員變量或靜態變量的讀寫權。這種訪問行爲在匿名對象裏是非常典型的。

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class Lambda4 {     static int outerStaticNum;     int outerNum;       void testScopes() {         Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {             outerNum = 23;             return String.valueOf(from);         };           Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {             outerStaticNum = 72;             return String.valueOf(from);         };     } }

訪問默認接口方法

還記得第一節裏面formula的那個例子麼？ 接口Formula定義了一個默認的方法sqrt，該方法能夠訪問formula所有的對象實例，包括匿名對象。這個對lambda表達式來講則無效。

默認方法無法在lambda表達式內部被訪問。因此下面的代碼是無法通過編譯的：

1	Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);

內置函數式接口

JDK 1.8 API中包含了很多內置的函數式接口。有些是在以前版本的Java中大家耳熟能詳的，例如Comparator接口，或者Runnable接口。對這些現成的接口進行實現，可以通過@FunctionalInterface 標註來啓用Lambda功能支持。

此外，Java 8 API 還提供了很多新的函數式接口，來降低程序員的工作負擔。有些新的接口已經在Google Guava庫中很有名了。如果你對這些庫很熟的話，你甚至閉上眼睛都能夠想到，這些接口在類庫的實現過程中起了多麼大的作用。

Predicates

Predicate是一個布爾類型的函數，該函數只有一個輸入參數。Predicate接口包含了多種默認方法，用於處理複雜的邏輯動詞（and, or，negate）

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Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;   predicate.test("foo");             // true predicate.negate().test("foo");    // false   Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull; Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;   Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty; Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();

Functions

Function接口接收一個參數，並返回單一的結果。默認方法可以將多個函數串在一起（compse, andThen）

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Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf; Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);   backToString.apply("123");    // "123"

Suppliers

Supplier接口產生一個給定類型的結果。與Function不同的是，Supplier沒有輸入參數。

1 2	Supplier<Person> personSupplier = Person::new; personSupplier.get();  // new Person

Consumers

Consumer代表了在一個輸入參數上需要進行的操作。

1 2	Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println("Hello, " + p.firstName); greeter.accept(new Person("Luke","Skywalker"));

Comparators

Comparator接口在早期的Java版本中非常著名。Java 8 爲這個接口添加了不同的默認方法。

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Comparator<Person> comparator = (p1, p2) -> p1.firstName.compareTo(p2.firstName);   Person p1 = new Person("John","Doe"); Person p2 = new Person("Alice","Wonderland");   comparator.compare(p1, p2);             // > 0 comparator.reversed().compare(p1, p2);  // < 0

Optionals

Optional不是一個函數式接口，而是一個精巧的工具接口，用來防止NullPointerEception產生。這個概念在下一節會顯得很重要，所以我們在這裏快速地瀏覽一下Optional的工作原理。

Optional是一個簡單的值容器，這個值可以是null，也可以是non-null。考慮到一個方法可能會返回一個non-null的值，也可能返回一個空值。爲了不直接返回null，我們在Java 8中就返回一個Optional.

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Optional<String> optional = Optional.of("bam");   optional.isPresent();          // true optional.get();                // "bam" optional.orElse("fallback");   // "bam"   optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));    // "b"

Streams

java.util.Stream表示了某一種元素的序列，在這些元素上可以進行各種操作。Stream操作可以是中間操作，也可以是完結操作。完結操作會返回一個某種類型的值，而中間操作會返回流對象本身，並且你可以通過多次調用同一個流操作方法來將操作結果串起來（就像StringBuffer的append方法一樣————譯者注）。Stream是在一個源的基礎上創建出來的，例如java.util.Collection中的list或者set（map不能作爲Stream的源）。Stream操作往往可以通過順序或者並行兩種方式來執行。

我們先了解一下序列流。首先，我們通過string類型的list的形式創建示例數據：

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List<String> stringCollection = new ArrayList<>(); stringCollection.add("ddd2"); stringCollection.add("aaa2"); stringCollection.add("bbb1"); stringCollection.add("aaa1"); stringCollection.add("bbb3"); stringCollection.add("ccc"); stringCollection.add("bbb2"); stringCollection.add("ddd1");

Java 8中的Collections類的功能已經有所增強，你可以之直接通過調用Collections.stream()或者Collection.parallelStream()方法來創建一個流對象。下面的章節會解釋這個最常用的操作。

Filter

Filter接受一個predicate接口類型的變量，並將所有流對象中的元素進行過濾。該操作是一箇中間操作，因此它允許我們在返回結果的基礎上再進行其他的流操作（forEach）。ForEach接受一個function接口類型的變量，用來執行對每一個元素的操作。ForEach是一箇中止操作。它不返回流，所以我們不能再調用其他的流操作。

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stringCollection     .stream()     .filter((s) -> s.startsWith("a"))     .forEach(System.out::println);   // "aaa2", "aaa1"

Sorted

Sorted是一箇中間操作，能夠返回一個排過序的流對象的視圖。流對象中的元素會默認按照自然順序進行排序，除非你自己指定一個Comparator接口來改變排序規則。

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stringCollection     .stream()     .sorted()     .filter((s) -> s.startsWith("a"))     .forEach(System.out::println);   // "aaa1", "aaa2"

一定要記住，sorted只是創建一個流對象排序的視圖，而不會改變原來集合中元素的順序。原來string集合中的元素順序是沒有改變的。

1 2	System.out.println(stringCollection); // ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bbb2, ddd1

Map

map是一個對於流對象的中間操作，通過給定的方法，它能夠把流對象中的每一個元素對應到另外一個對象上。下面的例子就演示瞭如何把每個string都轉換成大寫的string. 不但如此，你還可以把每一種對象映射成爲其他類型。對於帶泛型結果的流對象，具體的類型還要由傳遞給map的泛型方法來決定。

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stringCollection     .stream()     .map(String::toUpperCase)     .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))     .forEach(System.out::println);   // "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

Match

匹配操作有多種不同的類型，都是用來判斷某一種規則是否與流對象相互吻合的。所有的匹配操作都是終結操作，只返回一個boolean類型的結果。

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boolean anyStartsWithA =     stringCollection         .stream()         .anyMatch((s) -> s.startsWith("a"));   System.out.println(anyStartsWithA);     // true   boolean allStartsWithA =     stringCollection         .stream()         .allMatch((s) -> s.startsWith("a"));   System.out.println(allStartsWithA);     // false   boolean noneStartsWithZ =     stringCollection         .stream()         .noneMatch((s) -> s.startsWith("z"));   System.out.println(noneStartsWithZ);     // true

Count

Count是一個終結操作，它的作用是返回一個數值，用來標識當前流對象中包含的元素數量。

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long startsWithB =     stringCollection         .stream()         .filter((s) -> s.startsWith("b"))         .count();   System.out.println(startsWithB);   // 3

Reduce

該操作是一個終結操作，它能夠通過某一個方法，對元素進行削減操作。該操作的結果會放在一個Optional變量裏返回。

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Optional<String> reduced =     stringCollection         .stream()         .sorted()         .reduce((s1, s2) -> s1 + "#"+ s2);   reduced.ifPresent(System.out::println); // "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"

Parallel Streams

像上面所說的，流操作可以是順序的，也可以是並行的。順序操作通過單線程執行，而並行操作則通過多線程執行。

下面的例子就演示瞭如何使用並行流進行操作來提高運行效率，代碼非常簡單。

首先我們創建一個大的list，裏面的元素都是唯一的：

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int max = 1000000; List<String> values = new ArrayList<>(max); for(int i = 0; i < max; i++) {     UUID uuid = UUID.randomUUID();     values.add(uuid.toString()); }

現在，我們測量一下對這個集合進行排序所使用的時間。

順序排序

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long t0 = System.nanoTime();   long count = values.stream().sorted().count(); System.out.println(count);   long t1 = System.nanoTime();   long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0); System.out.println(String.format("sequential sort took: %d ms", millis));   // sequential sort took: 899 ms

並行排序

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long t0 = System.nanoTime();   long count = values.parallelStream().sorted().count(); System.out.println(count);   long t1 = System.nanoTime();   long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0); System.out.println(String.format("parallel sort took: %d ms", millis));   // parallel sort took: 472 ms

如你所見，所有的代碼段幾乎都相同，唯一的不同就是把stream()改成了parallelStream(), 結果並行排序快了50%。

Map

正如前面已經提到的那樣，map是不支持流操作的。而更新後的map現在則支持多種實用的新方法，來完成常規的任務。

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Map<Integer, String> map = new HashMap<>();   for(int i = 0; i < 10; i++) {     map.putIfAbsent(i,"val"+ i); }   map.forEach((id, val) -> System.out.println(val));

上面的代碼風格是完全自解釋的：putIfAbsent避免我們將null寫入；forEach接受一個消費者對象，從而將操作實施到每一個map中的值上。

下面的這個例子展示瞭如何使用函數來計算map的編碼

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map.computeIfPresent(3, (num, val) -> val + num); map.get(3);            // val33   map.computeIfPresent(9, (num, val) -> null); map.containsKey(9);    // false   map.computeIfAbsent(23, num -> "val"+ num); map.containsKey(23);   // true   map.computeIfAbsent(3, num -> "bam"); map.get(3);            // val33

接下來，我們將學習，當給定一個key值時，如何把一個實例從對應的key中移除：

 

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map.remove(3,"val3"); map.get(3);            // val33   map.remove(3,"val33"); map.get(3);            // null

另一個有用的方法：

1	map.getOrDefault(42,"not found"); // not found

將map中的實例合併也是非常容易的：

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map.merge(9,"val9", (value, newValue) -> value.concat(newValue)); map.get(9);            // val9   map.merge(9,"concat", (value, newValue) -> value.concat(newValue)); map.get(9);            // val9concat

合併操作先看map中是否沒有特定的key/value存在，如果是，則把key/value存入map，否則merging函數就會被調用，對現有的數值進行修改。

時間日期API

Java 8 包含了全新的時間日期API，這些功能都放在了java.time包下。新的時間日期API是基於Joda-Time庫開發的，但是也不盡相同。下面的例子就涵蓋了大多數新的API的重要部分。

Clock

Clock提供了對當前時間和日期的訪問功能。Clock是對當前時區敏感的，並可用於替代System.currentTimeMillis()方法來獲取當前的毫秒時間。當前時間線上的時刻可以用Instance類來表示。Instance也能夠用於創建原先的java.util.Date對象。

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Clock clock = Clock.systemDefaultZone(); long millis = clock.millis();   Instant instant = clock.instant(); Date legacyDate = Date.from(instant);   // legacy java.util.Date

Timezones

時區類可以用一個ZoneId來表示。時區類的對象可以通過靜態工廠方法方便地獲取。時區類還定義了一個偏移量，用來在當前時刻或某時間與目標時區時間之間進行轉換。

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System.out.println(ZoneId.getAvailableZoneIds()); // prints all available timezone ids   ZoneId zone1 = ZoneId.of("Europe/Berlin"); ZoneId zone2 = ZoneId.of("Brazil/East"); System.out.println(zone1.getRules()); System.out.println(zone2.getRules());   // ZoneRules[currentStandardOffset=+01:00] // ZoneRules[currentStandardOffset=-03:00]

LocalTime

本地時間類表示一個沒有指定時區的時間，例如，10 p.m.或者17：30:15，下面的例子會用上面的例子定義的時區創建兩個本地時間對象。然後我們會比較兩個時間，並計算它們之間的小時和分鐘的不同。

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LocalTime now1 = LocalTime.now(zone1); LocalTime now2 = LocalTime.now(zone2);   System.out.println(now1.isBefore(now2)); // false   long hoursBetween = ChronoUnit.HOURS.between(now1, now2); long minutesBetween = ChronoUnit.MINUTES.between(now1, now2);   System.out.println(hoursBetween);      // -3 System.out.println(minutesBetween);    // -239

LocalTime是由多個工廠方法組成，其目的是爲了簡化對時間對象實例的創建和操作，包括對時間字符串進行解析的操作。

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LocalTime late = LocalTime.of(23,59,59); System.out.println(late);      // 23:59:59   DateTimeFormatter germanFormatter =     DateTimeFormatter         .ofLocalizedTime(FormatStyle.SHORT)         .withLocale(Locale.GERMAN);   LocalTime leetTime = LocalTime.parse("13:37", germanFormatter); System.out.println(leetTime);  // 13:37

LocalDate

本地時間表示了一個獨一無二的時間，例如：2014-03-11。這個時間是不可變的，與LocalTime是同源的。下面的例子演示瞭如何通過加減日，月，年等指標來計算新的日期。記住，每一次操作都會返回一個新的時間對象。

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LocalDate today = LocalDate.now(); LocalDate tomorrow = today.plus(1, ChronoUnit.DAYS); LocalDate yesterday = tomorrow.minusDays(2);   LocalDate independenceDay = LocalDate.of(2014, Month.JULY, 4); DayOfWeek dayOfWeek = independenceDay.getDayOfWeek(); System.out.println(dayOfWeek);   // FRIDAY<span style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px;">Parsing a LocalDate from a string is just as simple as parsing a LocalTime:</span>

解析字符串並形成LocalDate對象，這個操作和解析LocalTime一樣簡單。

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DateTimeFormatter germanFormatter =     DateTimeFormatter         .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)         .withLocale(Locale.GERMAN);   LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter); System.out.println(xmas);  // 2014-12-24

LocalDateTime

LocalDateTime表示的是日期-時間。它將剛纔介紹的日期對象和時間對象結合起來，形成了一個對象實例。LocalDateTime是不可變的，與LocalTime和LocalDate的工作原理相同。我們可以通過調用方法來獲取日期時間對象中特定的數據域。

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LocalDateTime sylvester = LocalDateTime.of(2014, Month.DECEMBER, 31,23,59,59);   DayOfWeek dayOfWeek = sylvester.getDayOfWeek(); System.out.println(dayOfWeek);     // WEDNESDAY   Month month = sylvester.getMonth(); System.out.println(month);         // DECEMBER   long minuteOfDay = sylvester.getLong(ChronoField.MINUTE_OF_DAY); System.out.println(minuteOfDay);   // 1439

如果再加上的時區信息，LocalDateTime能夠被轉換成Instance實例。Instance能夠被轉換成以前的java.util.Date對象。

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Instant instant = sylvester         .atZone(ZoneId.systemDefault())         .toInstant();   Date legacyDate = Date.from(instant); System.out.println(legacyDate);    // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014

格式化日期-時間對象就和格式化日期對象或者時間對象一樣。除了使用預定義的格式以外，我們還可以創建自定義的格式化對象，然後匹配我們自定義的格式。

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DateTimeFormatter formatter =     DateTimeFormatter         .ofPattern("MMM dd, yyyy - HH:mm");   LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("Nov 03, 2014 - 07:13", formatter); String string = formatter.format(parsed); System.out.println(string);    // Nov 03, 2014 - 07:13

不同於java.text.NumberFormat，新的DateTimeFormatter類是不可變的，也是線程安全的。

更多的細節，請看這裏

 

Annotations

Java 8中的註解是可重複的。讓我們直接深入看看例子，弄明白它是什麼意思。

首先，我們定義一個包裝註解，它包括了一個實際註解的數組

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@interface Hints {     Hint[] value(); }   @Repeatable(Hints.class) @interface Hint {     String value(); }

只要在前面加上註解名：@Repeatable，Java 8 允許我們對同一類型使用多重註解，

變體1：使用註解容器（老方法）

1 2	@Hints({@Hint("hint1"),@Hint("hint2")}) classPerson {}

變體2：使用可重複註解（新方法）

1 2 3

@Hint("hint1") @Hint("hint2") classPerson {}

使用變體2，Java編譯器能夠在內部自動對@Hint進行設置。這對於通過反射來讀取註解信息來說，是非常重要的。

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Hint hint = Person.class.getAnnotation(Hint.class); System.out.println(hint);                  // null   Hints hints1 = Person.class.getAnnotation(Hints.class); System.out.println(hints1.value().length); // 2   Hint[] hints2 = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class); System.out.println(hints2.length);         // 2

儘管我們絕對不會在Person類上聲明@Hints註解，但是它的信息仍然可以通過getAnnotation(Hints.class)來讀取。並且，getAnnotationsByType方法會更方便，因爲它賦予了所有@Hints註解標註的方法直接的訪問權限。

1 2	@Target({ElementType.TYPE_PARAMETER, ElementType.TYPE_USE}) @interface MyAnnotation {}

先到這裏

我的Java 8編程指南就到此告一段落。當然，還有很多內容需要進一步研究和說明。這就需要靠讀者您來對JDK 8進行探究了，例如：Arrays.parallelSort, StampedLock和CompletableFuture等等 ———— 我這裏只是舉幾個例子而已。

我希望這個博文能夠對您有所幫助，也希望您閱讀愉快。完整的教程源代碼放在了GitHub上。您可以盡情地fork，並請通過Twitter告訴我您的反饋。原文鏈接： winterbe 翻譯： ImportNew.com - 黃小非

譯文鏈接： http://www.importnew.com/10360.html