Java8实战-为什么关心Java8

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为什么要关心Java8

自1996年JDK(1.0)发布以来,Java已经受到了学生、项目经理和 程序员等一大批活跃的用户的欢迎。这一语言极富活力,不断被用在大大小小的项目里。从Java1.1(1997)年一直到Java7(2011)年,Java通过增加新功能,不断得到良好的升级。Java8则是在2014年3月发布的。那么问题来了:为什么你应该关心Java8?

是的,Java一直被吐槽写起来太啰嗦,没有IDE的快捷键和自动生成,简直就是在用生命写代码,因为太浪费时间。 例如,最简单的HelloWorld:

public class HelloWorld {
    public static void main (String[] args) {
        System.out.println("HelloWorld");
    }
}
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都要这写么多代码,不使用快捷键或者语法模板去生成,真的很浪费时间。(初学者请忽略)

所以,为了解决这个问题,Java8中推出了核心新特性之一:Lambda(匿名函数) Lambda表达式,是一个很不错很实用的一个新特性,如果你使用了这个新特性,也许会爱不释手。

举个例子,比如我们对苹果进行按照重量进行排序,也许我们会这样写:

private static List<Apple> apples = Arrays.asList(new Apple(100, "red"), 
    new Apple(101, "green"), new Apple(132, "green"), 
    new Apple(90, "green"), new Apple(122, "red")
);
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Collections.sort(apples, new Comparator<Apple>() {
    public int compare(Apple o1, Apple o2) {
        return o1.getWeight() < o2.getWeight() ? -1 :
                ((o1.getWeight() == o2.getWeight()) ? 0 : 1);
    }
});
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在Java8里,你可以这样写,这样写看起来更接近问题的描述:

apples.sort(Comparator.comparing(Apple::getWeight));
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是不是有点心动啊,本来需要五六行解决的排序的代码,现在只要一行即可!趁热打铁,继续吧。 Java8里面将代码传递给方法的功能(同时也能够放回代码并将其包含在数据结构中),还让我们能够使用一整套技巧,通常称为函数式编程。

现在你需要筛选一个目录中的所有隐藏文件,你会怎么做? 大部分人立马会想到,File类中不就是有一个isHidden的方法吗?使用这个方法就可以判断哪些是隐藏文件啦。 是的,如下所示:

File[] files = new File("D:\\.").listFiles(new FileFilter() {
    @Override
    public boolean accept(File pathname) {
        return pathname.isHidden();
    }
});
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看起来很简单,很明了嘛!那还可以不可以继续优化简短一下呢?答案是当然可以的。 如下所示:

File[] files = new File("D:\\.").listFiles(File::isHidden);
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太酷了,有了函数isHidden,因此只需要使用Java8的方法引用语法::(即“把这个方法作为值”)将其传给listFiles方法就可以了。

代码传递:一个例子

来看看一个例子,看看它是如何帮你你写程序的。依旧使用刚刚对苹果排序的代码。现在,要做的是筛选出所有的绿苹果,也许你会这一个这样的方法filterGreenApples:

public static List<Apple> filterGreenApples(List<Apple> apples) {
    List<Apple> result = new ArrayList<>();
    for (Apple apple : apples) {
        if ("green".equals(apple.getColor())) {
            result.add(apple);
        }
    }
    return result;
}
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在Java8之前,基本上都是这样写的,看起来也没什么毛病。但是,现在又要筛选一下重量超过120克的苹果。哦,一想很简单嘛,把上面的代码复制、粘贴改一下就好啦:

public static List<Apple> filterHeavyApples(List<Apple> apples) {
    List<Apple> result = new ArrayList<>();
    for (Apple apple : apples) {
        if (apple.getWeight() > 120) {
            result.add(apple);
        }
    }
    return result;
}
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虽然简单,但是还是出现了一些重复地方,看起来不太好。这两段代码的差异只是条件不同,那么只需要把接受重量的上下限作为参数传递给filter就可以了,使用Java8来优化一下这些代码:

    public static void main (String[] args) {
        // 筛选出绿色苹果
        List<Apple> greenApples = filterApples(apples, FilterApples::isGreenApple);
        System.out.println(greenApples);

        // 筛选重量大于120克的苹果
        List<Apple> heavyApples = filterApples(apples, FilterApples::isHeavyApple);
        System.out.println(heavyApples);
    }
    
    public static boolean isGreenApple(Apple apple) {
        return "green".equals(apple.getColor());
    }

    public static boolean isHeavyApple(Apple apple) {
        return apple.getWeight() > 120;
    }

    public static List<Apple> filterApples(List<Apple> apples, Predicate<Apple> predicate) {
        List<Apple> result = new ArrayList<>();
        for (Apple apple : apples) {
            if (predicate.test(apple)) {
                result.add(apple);
            }
        }
        return result;
    }

    interface Predicate<T> {
        /**
         * 根据给定的参数计算此谓词
         *
         * @param t
         * @return
         */
        boolean test(T t);
    }
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在这段代码中,自定义了一个接口Predicate,中文意思是谓词:

什么是谓词?

前面的代码传递了方法Apple::isGreenApple(它接受参数Apple并返回一个boolean)给filterApples。后者希望接受一个Predicate参数。谓词(predicate)在数学上常常用来代表一个类似函数的东西,它接受一个参数值,并返回true或false。

当然,Java8中已经有了一个Predicate接口,因此,我们也不需要去定义一个这样的接口啦。

使用自定义的Predicate接口中的方法,你创建了一个方法引用,你无须去关注test方法是如何实现的,你只要知道你引用的某个方法即可。


从方法传递到Lambda

接着上次的Predicate,继续来了解一下,如果继续简化代码。

把方法作为值来传递虽然很有用,但是要是有很多类似与isHeavyApple和isGreenApple这种可能只用一两次的方法定义一堆确实有点烦人。为了解决这个问题,Java8它引入了一套新记法(匿名函数或Lambda),然你可以这样写:

List<Apple> isRedApples = filterApples(FilteringApples.apples, apple -> "red".equals(apple.getColor()));
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或者是:

List<Apple> appleList = filterApples(FilteringApples.apples, apple -> apple.getWeight() < 120
                && "red".equals(apple.getColor()));
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甚至,你都可以不需要使用filterApples这个方法了,直接使用Stream中的filter方法就可以解决了:

List<Apple> isGreenApple = apples.stream().filter(apple -> "green".equals(apple.getColor()))
                .collect(Collectors.toList());
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酷,看起来很不错。所以,你甚至都不需要为只用一次的方法写定义;这样的代码看起来更简洁、更清晰,因为你用不着去找自己到底传递了什么代码。

在刚刚筛选苹果的过程中,就有使用到Stream(流)其中的一个方法,这个Stream和InputStream、OutputStream是两个完全不同的东西。Stream它是Java8中的一个核心新特,它是一套新的用来处理集合的API,有很多类似与filter这样的方法而且使用起来非常的简单和简洁,可以简化大部分代码并且在并行的情况下利用多核CPU,能很有效的提升对集合处理的性能。

本章只是简单的介绍了一下流的使用方式,至于流的详细用法后面的章节会提到的。

现在,有一串字符串,需要进行筛选并且转为大写以进行排序,在Java8之前是我们是这么干的:

List<String> stringList = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c1", "c2", "c4", "c3");

List<String> cList = new ArrayList<>();
for (String s : stringList) {
    // 筛选出以c开头的字符串
    if (s.startsWith("c")) {
        // 将以c开头的字符串转为大写,添加到集合
        cList.add(s.toUpperCase());
    }
}

// 排序
Collections.sort(cList);

// 遍历打印
for (String s : cList) {
    System.out.println(s);
}
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这样的代码看起来很头疼,需要写这么长一段的代码,在Java8中可以使用Stream进行优化:

List<String> stringList = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c1", "c2", "c4", "c3");

stringList.stream()
        // 筛选出以c开头的字符串
        .filter(s -> s.startsWith("c"))
        // 将刚刚以c开头的字符串转为大写
        .map(String::toUpperCase)
        // 排序
        .sorted()
        // 循环遍历
        .forEach(System.out::println);
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太棒了,只需要短短的一行代码就可以完成!但是,使用Stream它也是有缺点的,它的性能不如foreach的效率高为了解决这个问题,Stream支持并。使用并行能极大的利用多核CPU的优势,例如说:这些代码原本只是用单核进行处理,现在有一台8核的CPU电脑,那么它的处理速度就会是单核的八倍。

我们来进行比较一下,生成一个0-100的数字并写入到文件中,循序流VS并行流谁的效率更高.

循序流:

long startTime = System.currentTimeMillis();
OutputStream out = new FileOutputStream(new File("D:/integer1.txt"));

IntStream.rangeClosed(0, 100)
        .forEach(i -> {
            try {
                Thread.sleep(100L);
                out.write(i);
            } catch (IOException | InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("循序流:" + (endTime - startTime));
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并行流:

long startTime = System.currentTimeMillis();
OutputStream out = new FileOutputStream(new File("D:/integer2.txt"));

IntStream.rangeClosed(0, 100)
        .parallel().forEach(i -> {
    try {
        Thread.sleep(100L);
        out.write(i);
    } catch (IOException | InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});

long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("并行流:" + (endTime - startTime));
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执行结果(I5-6200U的笔记本上执行结果):

循序流:10251
并行流:2620
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效率明显要比循序流快很多嘛!但是,并行流并不是万能的,如果把sleep去掉后并且数字加到100万,你会发现运行的时间比循序流还要长。

去掉sleep并且生成的数字是0-100万,所消耗的时间:

循序流:2775
并行流:3346
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至于为什么有时候并行流效率比循序流还低,这个以后的文章会解释。

默认方法

默认方法是Java8中的一个新特性,它的出现使得接口的升级变得平滑了,因为子类不是必须再去显式的实现接口中的方法了。

例如:在Java8中,你可以直接调用List接口中的sort方法、它是用Java8 List接口中如下所示的默认方法实现的:

default void sort(Comparator<? super E> c) {
    Object[] a = this.toArray();
    Arrays.sort(a, (Comparator) c);
    ListIterator<E> i = this.listIterator();
    for (Object e : a) {
        i.next();
        i.set((E) e);
    }
}
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这意味着List的任何实体类都不需要显式的实现sort,而在以前的Java版本中,除非提供了sort的实现,否则这些实体类都无法编译通过。但是,默认方法也存在着一些问题,一个类可以实现多个接口,那么好几个接口多有同样的默认方法,那么这是否意味着Java中有了某种形式的多继承?如果是多继承,那么会不会出现像C++中菱形继承的问题?这些问题以后的文章中都会有解释和解决方案。

第一章总结:

  1. 了解了Java8中的一些核心新特性,例如:Lambda表达式、Stream、默认方法。
  2. 了解了Lambda表达式和Stream为代码带来的简洁性。
  3. 并行流带来的好处。
  4. Java8中的默认方法带来的好处。