【语言】Java 8新特性总结

2018.12.02

前言

虽然Java 8早在2014年就已经发布了，但得益于它所带来的新特性，使得Java重新焕发生机。

Java 8包含如下新特性¹：

• Lambda表达式
• 方法引用
• 默认方法
• 新的Streams API
• Optional
• 新的Date/Time API
• Narshorn，新的JS引擎
• 移除永久代（Permanent Generation）
• … …

Lambda表达式

定义

Lambda表达式，可以说就是为单个方法的匿名类所提供的语法糖。Lambda表达式的支持有助于简化Java代码。编译器会根据Lambda表达式的上下文来判断所使用的***函数式接口***和参数的类型。对于特定方法，还能用***方法引用***进一步地简化Lambda表达式的写法。

语法

主要的语法就是“参数 -> 方法体”。Lambda表达式还有四条较为重要的语法：

• 参数类型的声明是可选的
• 当只有一个参数时，参数两侧的括号是可选的
• 方法体使用花括号是可选的（除非方法体包含多条语句）
• 当使用单个表达式返回返回值时，return关键字是可选的

Arrays.sort(strArray, (foo, bar) -> foo.length() - bar.length());

上面的例子中，Lambda表达式实现了Comparator接口完成排序。

作用域

Lambda表达式中能引用final变量或或者实际final变量，所谓实际final变量就是变量仅被赋值一次。例如：

// 正例
String sql = "delete * from User";
getHibernateTemplate().execute(session ->
	session.createSQLQuery(sql).uniqueResult());
// 反例
String sql = "delete * from User";
getHibernateTemplate().execute(session ->
	session.createSQLQuery(~~sql~~ ).uniqueResult());
sql = "select * from User";

Lambda表达式的极简模式——方法引用

定义

方法引用，引用的是已存在的方法，可以算是Lambda表达式的一种简化写法。对于方法体中只调用某个已存在方法的Lambda表达式，就可以改写为直接引用该方法。

语法

通过::进行方法引用，以下方法可被引用²：

• 静态方法：ContainingClass::staticMethodName
• 类实例的实例方法：containingObject::instanceMethodName
• 类的实例方法：全称是“特定类型的任意对象的实例方法”，ContainingType::methodName
• 类/数组构造器（ie. TreeSet::new/TreeSet[]:new）：ClassName::new

“特定类型的任意对象的实例方法”，这句话容易和“类实例的实例方法”混淆。先说“类实例的实例方法”，很直观，就是通过某个类实例引用它的实例方法，比如要对一个数组Clazz[] clazzArr排序，我们可以实例化了一个Comparator<Clazz> comparator并引用它的comparator::compare方法进行排序；再说“特定类型的任意对象的实例方法”，还是对Clazz[] clazzArr排序，但此时Clazz实现了Comparable接口，定义了Clazz::compareTo方法，那对于数组里的任意对象，都可以直接地引用它们自身的compareTo实例方法比较大小，也就是引用Clazz类的任意对象的实例方法。

但从使用者的角度来说，“特定类型的任意对象的实例方法”，其实就是通过类名引用实例方法——ContainingType::methodName，所以我们可以直观地理解为“类的实例方法”。

Lambda表达式的类型——函数式接口

定义

既然有了Lambda表达式，那在Java里如果声明它们呢？于是就有了函数式接口。函数式接口是只包含一个方法的接口，每个Lambda表达式，编译器最后都会根据上下文判断它所对应的函数式接口。

语法

Java 8在java.util.function包中定义几个函数式接口：

• Function<T, R>：接收T类型的对象，并返回R
• Supplier<T>：返回T类型的对象
• Predicate<T>：基于T类型的输入，返回一个布尔值
• Consumer<T>：对T类型的对象执行一定的动作
• BiFunction<T, U, R>
• BiConsumer<T, U, R>

示例如下：

// Function<T, R>
Function<String, Integer> length = String::length;
System.out.println(length.apply("GHD")); // 输出3
// Consumer<T>
User user = new User("GHD");
Consumer<User> userConsumer = foo -> foo.setName("HD G.");
userConsumer.accept(user; // public interface Consumer<T> { void accept(T t);}
System.out.println(user.getName); // 输出HD G.

Lambda铁蹄踏遍Java

最适合应用Lambda表达式的场景，莫过于集合类的操作。前朝功臣Iterator利用hasNext和next也曾立下过汗马功劳，但写法不简练，并且不易于并行化。Java 8要顺利地推广Lambda表达式，就需要先从集合类下手。然而事情没有这么简单，java.util.Collection是个接口，不能实现方法，于是Java 8就引入了***默认方法***来解决这个问题。集合类的操作就通过Stream API来拓展新特性。

默认方法

定义

默认方法，就是接口方法的默认实现。Java 8之所以要引入接口的默认方法，原因是在扩展java.util.Collection的特性时，考虑到可能产生的兼容性问题，例如如果直接给java.util.Collection添加一个新的方法，那么所有实现了该接口的类，都需要实现新方法。于是在扩展类似java.util.Collection的接口时，Java 8允许在接口里定义默认方法，这样所有实现该接口的类都自动添加了新方法的实现，以此实现“向后兼容”（Backwards Compatibility / Virtual Extension Methods）。

那可否用静态方法来实现“向后兼容”呢？答案是不行³。类的静态方法不能被子类继承，因此子类都无法实现静态方法；调用静态方法时，也就不能通过子类名调用父类的静态方法。

示例如下：

public interface Example {
    default void newMethod() {
         System.out.println("new method is here");
     }
 }

多个接口的继承问题——钻石问题

如果一个类实现了两个接口，而这两个接口都包含一个相同方法签名的默认方法，这种情况就类似于“钻石问题”⁴。钻石问题描述的是下图所示的继承关系，B、C类都覆盖了A类的方法，而D类同时继承了B、C类，那么通过D实例在调用该方法时，调用的是B类还是C类的方法？

• 情况一：如果两个父接口都包含一个相同方法签名的默认方法，那在编译过程就会直接报错。要解决这个问题，就需要在子类里显式地覆盖这个方法。覆盖时，方法体内可以同时调用父接口的super来显式地调用默认方法。

• 情况二：如果类实现了一个包含默认方法的接口，同时继承一个包含相同方法签名的类，那么编译是可以通过的，子类会调用父类的方法，原因是“类优先”。之所以采用“类优先”的策略，原因可能也和“向后兼容”有关⁵，升级到Java 8后，即使被扩展的接口引入了新的默认方法，也要保证不会影响到那些实现该接口的类的正常使用。

接口的默认方法 V.S. 抽象类

	接口	抽象类	备注
覆盖方法中引用子类成员变量	否	是
提供便利方法（Convenience Methods）6	是	是	例如，Arrays和Conllections所提供的方法，以及工厂方法
有构造器	否	是
包含成员变量	否	是

接口的默认方法，本质上还是为了实现“向后兼容”而出现的，为Java 8和Lambda编程提供桥梁，与抽象类还是有比较大的区别的。

Stream API

Stream API包含两类操作⁷：中间操作（Intermediate Operation）和终结操作（Terminal Operation）。Stream API是懒加载模式，中间操作不会立即执行，只有到遇到第一个终结操作，中间操作才会执行。中间操作包括map/filter/flatmap等。

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1. What’s New in Java 8 ↩︎

2. Oracle Java Method References ↩︎

3. Difference between static and default methods ↩︎

4. Multiple Inheritance ↩︎

5. Dealing with the diamond problem in Java ↩︎

6. Convenience Method ↩︎

7. Java 8 Stream API ↩︎