引言：Java 8的历史意义与影响
Java 8的发布背景
Java 8是Java语言发展史上的一个重要里程碑，于2014年3月正式发布。它带来了一系列令人期待的新特性和改进，极大地丰富了Java的编程模型，使Java在现代软件开发中的地位更加稳固。
JDK8对Java生态系统的影响
JDK 8的发布对Java生态系统产生了深远的影响。它不仅改进了Java的性能和并发编程能力，还通过Lambda表达式和Streams API等新特性，简化了代码编写，提高了开发效率。
Lambda表达式的引入
Lambda表达式的引入是JDK 8最显著的特性之一。它允许开发者以更加简洁的语法编写匿名函数，从而在编写事件处理器、线程行为等场景时，代码更加直观易懂。
// Lambda表达式示例
List<String> strings = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry");
strings.stream()
.filter(s -> s.startsWith("C"))
.forEach(System.out::println);
Streams API
Streams API是JDK 8中另一个革命性的特性。它提供了一种声明式处理集合数据的方法，使得集合操作更加简洁、高效，并且支持并行处理。
新时间日期API
Java 8引入了一套全新的时间日期API，解决了旧API中存在的诸多问题，如线程安全、时区处理等。
接口默认方法
接口默认方法允许在不破坏已有实现的情况下，向接口中添加新的方法实现，极大地提高了Java代码的灵活性。
Optional类
Optional类是JDK 8中引入的一个容器类，用于解决null引用的问题，提高代码的安全性。
并发编程改进
JDK 8在并发编程方面也做了大量改进，包括对ConcurrentHashMap的优化和引入了Fork/Join框架，进一步提高了多核处理器上的性能。
Nashorn JavaScript引擎
Nashorn是JDK 8引入的一个轻量级的JavaScript引擎，它允许Java代码直接执行JavaScript代码，增强了Java语言的灵活性。
接口中的私有方法与静态方法
Java 8允许在接口中声明私有方法和静态方法，这为接口的实现提供了更多的灵活性。
性能提升与垃圾收集器改进
JDK 8对G1垃圾收集器进行了优化，提高了Java应用的性能，尤其是在大内存应用场景下。
在本章节中，我们概述了Java 8的发布背景和它对Java生态系统的深远影响。从Lambda表达式到Streams API，从新时间日期API到并发编程的改进，JDK 8的这些新特性无疑为Java开发者带来了强大的工具和更高的开发效率。
Lambda表达式的引入
Lambda表达式简介
Lambda表达式，通常被称为匿名函数，它们允许你以简洁的语法编写实例化函数，这在处理集合操作、事件处理等场景中非常有用。
Lambda表达式的基本语法
Lambda表达式的一般语法是：
(parameters) -> { body }
parameters：参数列表，可以是显式的，也可以是隐式的（通过上下文推断）。->：Lambda操作符，将参数与 Lambda 体分隔。body：Lambda体，是一个表达式或代码块。
Lambda表达式的使用
Lambda表达式可以在任何需要函数式接口的地方使用。函数式接口是只有一个抽象方法的接口。
// 简单的Lambda表达式示例
() -> System.out.println("Hello, Lambda!");
// 使用Lambda表达式实现Runnable接口
Runnable runnable = () -> System.out.println("Running Lambda Runnable");
runnable.run();
// 使用Lambda表达式进行数组排序
Arrays.sort(new int[]{4, 2, 3, 1}, (a, b) -> a - b);
Lambda与函数式接口
Java 8中引入了@FunctionalInterface注解来标识函数式接口。这个注解不是必需的，但是它有助于编译器检查一个接口是否只有一个抽象方法。
@FunctionalInterface
interface Operation {
int operate(int a, int b);
}
// 使用Lambda表达式实现函数式接口
Operation addition = (a, b) -> a + b;
方法引用
Java 8还引入了方法引用，它允许你直接引用已有方法或构造函数。
静态方法引用
List<String> list = Arrays.asList("Lambda", "Method", "Reference");
list.forEach(System.out::println);
实例方法引用
String s = "Hello, World!";
list.replaceAll(s::toUpperCase); // 等同于 s -> s.toUpperCase()
构造函数引用
List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
list.stream().map(String::new).forEach(System.out::println);
示例代码
以下是Lambda表达式和方法引用在实际编程中的应用示例：
// 使用Lambda表达式过滤集合
List<String> filteredList = list.stream()
.filter(s -> s.startsWith("J"))
.collect(Collectors.toList());
// 使用Lambda表达式和方法引用进行排序
list.sort((a, b) -> Integer.compare(a.length(), b.length()));
在本章节中，我们介绍了Lambda表达式的基本概念、语法和使用方法。Lambda表达式为Java语言带来了函数式编程的能力，使得代码更加简洁和表达性强。
Streams API
什么是Streams API
Streams API是Java 8引入的一个强大的新特性，它允许以声明式方式处理集合数据。Streams API可以极大简化集合操作的代码，同时提供强大的数据处理能力，包括过滤、映射、排序等。
使用Streams API处理集合
Streams API的基本操作包括创建流、中间操作和终止操作。
创建流
可以从集合、数组、I/O通道等源创建流。
List<String> words = Arrays.asList("Java", "Streams", "API");
Stream<String> stream = words.stream();
中间操作
中间操作是惰性的，只有最终操作触发时才会执行。
stream.filter(word -> word.startsWith("S")); // 中间操作，过滤流中的元素
终止操作
终止操作会触发流的计算，并产生结果。
stream.filter(word -> word.startsWith("S")).collect(Collectors.toList()); // 终止操作，收集结果
并行流
Streams API还支持并行流，可以利用多核处理器加速数据处理。
stream.parallel(); // 将流转换为并行流
示例代码
以下是使用Streams API进行集合处理的示例：
// 过滤并映射
List<String> filteredAndMapped = words.stream()
.filter(word -> word.length() > 4)
.map(String::toUpperCase)
.collect(Collectors.toList());
// 排序
List<String> sortedWords = words.stream()
.sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
.collect(Collectors.toList());
// 并行流的使用
int sum = words.parallelStream()
.mapToInt(String::length)
.sum();
Streams API与其他集合操作的比较
Streams API提供了一种更加声明式和函数式的风格，与传统的for-each循环相比，代码更加简洁，意图明确。
// 传统的for-each循环
int traditionalSum = 0;
for (String word : words) {
traditionalSum += word.length();
}
性能考虑
虽然Streams API提供了优雅的API，但在某些情况下，使用传统的循环可能更高效。因此，开发者需要根据实际情况选择最合适的方法。
在本章节中，我们介绍了Streams API的基本概念、使用方法和应用场景。Streams API为集合操作提供了一种新的处理方式，使得代码更加简洁、易读。下一章，我们将探讨Java 8中新时间日期API的使用方法。
新时间日期API
Java 8之前日期时间API的问题
在Java 8之前，日期和时间API（如java.util.Date和java.text.SimpleDateFormat）存在诸多问题，包括线程安全问题、时区处理不当以及API使用不够直观等。
新日期时间API概览
Java 8引入了一组新的日期和时间API，位于java.time包下。这些新API包括LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、ZonedDateTime、Instant等，它们提供了更加丰富和灵活的日期时间操作。
LocalDate和LocalTime
LocalDate和LocalTime分别用于表示没有时区信息的日期和时间。
LocalDate date = LocalDate.now(); // 获取当前日期
LocalTime time = LocalTime.now(); // 获取当前时间
// 操作日期
date = date.plusDays(1); // 添加一天
date = date.withMonth(2); // 设置月份为2月
LocalDateTime
LocalDateTime结合了日期和时间，同样没有时区信息。
LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
dateTime = dateTime.withHour(12).withMinute(30); // 设置时间
ZonedDateTime和Instant
ZonedDateTime表示带时区的日期和时间，而Instant表示时间线上的一个瞬时点，通常表示为自Unix纪元（1970年1月1日UTC）以来的秒数。
ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
Instant instant = Instant.now();
时区处理
新API提供了更好的时区处理能力，可以通过ZoneId和ZoneOffset来操作时区。
// 转换时区
ZonedDateTime newYorkTime = zonedDateTime.withZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York"));
格式化和解析
新API使用DateTimeFormatter类进行日期时间的格式化和解析。
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
String formattedDate = date.format(formatter);
LocalDate parsedDate = LocalDate.parse("2024-01-01", formatter);
示例代码
以下是使用新日期时间API的示例：
// 使用LocalDate
LocalDate birthDate = LocalDate.of(1990, 1, 1);
Period period = Period.between(birthDate, LocalDate.now());
System.out.println("Years passed since birth: " + period.getYears());
// 使用LocalDateTime和ZonedDateTime
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
ZonedDateTime zonedDateTime = now.atZone(ZoneId.systemDefault());
System.out.println("Current Zoned Date-Time: " + zonedDateTime);
// 格式化日期
String formatted = zonedDateTime.format(DateTimeFormatter.ISO_ZONED_DATE_TIME);
System.out.println("Formatted Date-Time: " + formatted);
在本章节中，我们介绍了Java 8中新日期时间API的基本概念和使用方法。新API提供了更加直观和灵活的日期时间操作，解决了旧API的许多问题。这些API的引入极大地改善了Java在日期时间处理方面的能力。
接口默认方法
默认方法的概念与使用
Java 8允许在接口中定义默认方法，即带有default关键字的方法。这使得可以在不破坏现有实现的情况下向接口添加新方法。
默认方法的基本语法
public interface MyInterface {
default void myMethod() {
System.out.println("Default method in interface");
}
}
使用默认方法
实现接口的类将自动拥有默认方法，但可以选择覆盖它。
class MyClass implements MyInterface {
// 继承了MyInterface中的myMethod，默认情况下可以不写任何代码
}
class AnotherClass implements MyInterface {
@Override
public void myMethod() {
System.out.println("Overridden method in AnotherClass");
}
}
默认方法与兼容性
默认方法解决了接口升级的问题，但也需要考虑与旧版本的兼容性。
静态方法
接口中还可以定义静态方法，但静态方法不能被实现类继承。
public interface MyInterfaceWithStaticMethod {
static void staticMethod() {
System.out.println("Static method in interface");
}
}
示例代码
以下是接口默认方法和静态方法的使用示例：
interface Vehicle {
default void start() {
System.out.println("Vehicle starting");
}
static void notifyUsers() {
System.out.println("Notifying users about new vehicle features");
}
}
class Car implements Vehicle {
@Override
public void start() {
System.out.println("Car engine starting");
}
}
public class DefaultMethodsExample {
public static void main(String[] args) {
Car car = new Car();
car.start(); // 调用Car类的start方法
Vehicle.vehicleNotifyUsers(); // 调用接口的静态方法
}
}
多继承问题
默认方法还解决了Java接口之间的多继承问题，即所谓的“钻石问题”。
钻石问题的示例
interface A {
default void doTask() {
System.out.println("Task from A");
}
}
interface B extends A {
default void doTask() {
System.out.println("Task from B");
}
}
class C implements A, B {
@Override
public void doTask() {
A.super.doTask(); // 调用接口A的doTask
B.super.doTask(); // 调用接口B的doTask
}
}
在本章节中，我们介绍了接口默认方法的概念、使用以及如何解决接口的多继承问题。默认方法为接口的扩展提供了更大的灵活性，同时保持了与旧版本的兼容性。
Optional类
Optional类简介
Optional类是Java 8引入的一个容器类，用于包含或不包含非空值。它的目的是减少代码中显式的null检查。
使用Optional
Optional<String> optional = Optional.of("Hello, Optional!");
Optional的主要方法
of(T value): 返回一个含有非空值的Optional对象。ofNullable(T value): 如果给定的值为null，则返回一个空的Optional对象；否则，返回含有该值的Optional对象。isPresent(): 如果Optional有值则返回true。ifPresent(Consumer<? super T> consumer): 如果Optional有值，则对其执行给定的操作。get(): 返回Optional中的值，如果没有值则抛出NoSuchElementException。orElse(T other): 如果Optional有值则返回该值，否则返回给定的其它值。orElseThrow(): 如果Optional有值则返回该值，否则抛出NoSuchElementException。
示例代码
以下是Optional的使用示例：
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(getStringValue());
optional.ifPresent(System.out::println); // 如果存在值，则打印
String value = optional.orElse("Default Value"); // 提供默认值
// 使用orElseThrow()时要小心，如果没有值，将抛出异常
String valueOrThrow = optional.orElseThrow();
避免null值问题
在Java 8之前，null值是导致程序错误和异常的常见原因。Optional类提供了一种方法来避免返回null值，使得代码更加安全。
传统null检查与Optional的对比
// 传统的null检查
String result = getStringValue();
if (result != null) {
System.out.println(result);
} else {
System.out.println("Value is null");
}
// 使用Optional避免null
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(getStringValue());
optional.ifPresentOrElse(
System.out::println,
() -> System.out.println("Value is null")
);
Optional与函数式编程
Optional可以与Lambda表达式和函数式接口结合使用，提供更加声明式和函数式的编程风格。
Optional与函数式接口结合
Optional<String> optional = Optional.of("Hello, Functional Programming!");
optional.map(name -> name.toUpperCase()).ifPresent(System.out::println);
在本章节中，我们介绍了Optional类的基本概念和使用方法，以及如何使用它来避免null值问题。Optional类是Java 8中一个重要的改进，它提高了代码的安全性和表达性。
并发编程改进
新的并发工具
Java 8在java.util.concurrent包下引入了一些新的并发工具，这些工具提供了更高效的线程管理方式和数据结构。
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap在Java 8中进行了优化，提供了更好的并发性能。
ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key", "value"); // 线程安全的put操作
其他并发工具
Java 8还引入了其他一些并发工具，如CopyOnWriteArrayList和ConcurrentSkipListMap等。
Fork/Join框架
Fork/Join框架是Java 8中引入的一个新的并发框架，用于将任务分解成更小的子任务，然后并行执行这些子任务，最后将结果合并。
使用Fork/Join框架
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
pool.invoke(new RecursiveTask<Integer>() {
@Override
protected Integer compute() {
// 任务逻辑
if (任务可以继续分解) {
return forkJoin分解任务();
} else {
return 计算结果();
}
}
});
示例代码
以下是使用CompletableFuture进行异步编程的示例：
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟长时间运行的任务
timeConsumingTask();
return "完成任务";
}).thenAccept(System.out::println).join();
并发流
Java 8的Streams API支持并行操作，可以通过简单地调用parallelStream()方法来启用。
List<String> myList = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c2", "c1");
myList.parallelStream().filter(s -> s.startsWith("c"))
.map(String::toUpperCase).sorted().forEach(System.out::println);
性能提升
Java 8对垃圾收集器进行了改进，引入了G1垃圾收集器，它在处理大堆内存时提供了更好的性能和响应速度。
G1垃圾收集器
// 可以通过JVM参数启用G1垃圾收集器
// -XX:+UseG1GC
在本章节中，我们介绍了Java 8在并发编程方面的改进，包括新的并发工具、Fork/Join框架以及对并发流的支持。这些改进使得Java 8在多核处理器上的性能得到了显著提升。
Nashorn JavaScript引擎
Nashorn引擎简介
Nashorn是Java 8引入的一个JavaScript引擎，它允许Java应用程序直接运行JavaScript代码。Nashorn引擎是Oracle对JavaScript的实现，并且与Java平台深度集成。
Java与JavaScript的交互
Nashorn提供了一种简便的方式来调用JavaScript代码，并与Java代码交互。
运行JavaScript代码
ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
Invocable invocable = (Invocable) engine;
try {
engine.eval("function sayHello(name) { print('Hello, ' + name + '!'); }");
invocable.invokeFunction("sayHello", "Java 8");
} catch (ScriptException | NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
}
JavaScript调用Java代码
JavaScript代码也可以直接调用Java类和方法。
var javaClass = Java.type("java.lang.Math");
var sqrt = javaClass.sqrt;
print(sqrt(16)); // 输出 4
示例代码
以下是使用Nashorn引擎运行JavaScript代码并与之交互的示例：
ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
try {
// 定义JavaScript函数
engine.eval("function calculateSquare(x) { return x * x; }");
// 调用JavaScript函数
Object result = engine.invokeFunction("calculateSquare", 10);
System.out.println("Square of 10 is: " + result);
// JavaScript访问Java类
engine.put("javaUtilDate", java.util.Date.class);
engine.eval("var currentDate = new javaUtilDate();");
engine.eval("print(currentDate.toString());");
} catch (ScriptException e) {
e.printStackTrace();
}
Nashorn的限制和替代品
虽然Nashorn提供了强大的功能，但在Java 11中已经被标记为废弃，并在后续版本中被移除。替代品包括GraalVM的JavaScript引擎。
性能考虑
在使用Nashorn时，应该注意其性能表现。对于计算密集型的JavaScript应用，可能需要考虑其他的JavaScript引擎或语言。
接口中的私有方法与静态方法
私有方法的引入
Java 8之前，接口中只能包含抽象方法。从Java 8开始，接口可以包含默认方法，而在Java 9及以后的版本中，接口也可以包含私有方法和静态方法。
接口中的私有方法
私有方法只能在接口内部使用，不能被子类或实现类继承。
public interface InterfaceWithPrivateMethod {
default void publicDefaultMethod() {
privateHelperMethod(); // 调用私有方法
}
private void privateHelperMethod() {
System.out.println("Private helper method in interface.");
}
}
静态方法的引入
接口中的静态方法可以在不创建对象的情况下直接调用，并且它们不能被重写。
public interface InterfaceWithStaticMethod {
static void staticMethod() {
System.out.println("Static method in interface.");
}
}
// 使用接口的静态方法
InterfaceWithStaticMethod.staticMethod();
示例代码
以下是接口中私有方法和静态方法的使用示例：
interface MyInterface {
default void show() {
System.out.println("Default method");
privateMethod(); // 调用接口中的私有方法
}
private void privateMethod() {
System.out.println("This is a private method in the interface.");
}
static void staticMethod() {
System.out.println("This is a static method in the interface.");
}
}
class MyClass implements MyInterface {
// 实现接口的默认方法
}
public class InterfaceFeaturesExample {
public static void main(String[] args) {
MyClass myClass = new MyClass();
myClass.show(); // 调用默认方法
// 调用接口的静态方法
MyInterface.staticMethod();
}
}
私有方法和静态方法的应用场景
私有方法通常用于支持接口中的默认方法或静态方法的实现。而静态方法可以用于工具类模式，提供一组静态工具方法。
接口的多继承问题
Java 9通过私有方法和静态方法进一步解决了接口的多继承问题，允许接口之间有更多的灵活性。
在本章节中，我们介绍了Java 9及以后版本中接口可以包含私有方法和静态方法的特性。这些特性为接口的实现提供了更多的灵活性和功能。
