[Java基础]Java8新特性

Interface

Interface 的设计初衷是面向抽象，提高扩展性。这也留有一点遗憾，Interface 修改的时候，实现它的类也必须跟着改。
为了解决接口的修改与现有的实现不兼容的问题。新 interface 的方法可以用 default 或 static 修饰，这样就可以有方法体，实现类也不必重写此方法。
一个 interface 中可以有多个方法被它们修饰，这 2 个修饰符的区别主要也是普通方法和静态方法的区别。

• default修饰的方法，是普通实例方法，可以用this调用，可以被子类继承、重写。
• static修饰的方法，使用上和一般类静态方法一样。但它不能被子类继承，只能用Interface调用。

我们来看一个实际的例子。

public interface InterfaceNew {
    static void sm() {
        System.out.println("interface提供的方式实现");
    }
    static void sm2() {
        System.out.println("interface提供的方式实现");
    }

    default void def() {
        System.out.println("interface default方法");
    }
    default void def2() {
        System.out.println("interface default2方法");
    }
    //须要实现类重写
    void f();
}

public interface InterfaceNew1 {
    default void def() {
        System.out.println("InterfaceNew1 default方法");
    }
}

如果有一个类既实现了 InterfaceNew 接口又实现了 InterfaceNew1接口，它们都有def()，并且 InterfaceNew 接口和 InterfaceNew1接口没有继承关系的话，这时就必须重写def()。不然的话，编译的时候就会报错。

public class InterfaceNewImpl implements InterfaceNew , InterfaceNew1{
    public static void main(String[] args) {
        InterfaceNewImpl interfaceNew = new InterfaceNewImpl();
        interfaceNew.def();
    }

    @Override
    public void def() {
        InterfaceNew1.super.def();
    }

    @Override
    public void f() {
    }
}

在 Java 8 ，接口和抽象类有什么区别的？

很多小伙伴认为：“既然 interface 也可以有自己的方法实现，似乎和 abstract class 没多大区别了。”

其实它们还是有区别的

interface 和 class 的区别，好像是废话，主要有：

接口多实现，类单继承

接口的方法是 public abstract 修饰，变量是 public static final 修饰。 abstract class 可以用其他修饰符

interface 的方法是更像是一个扩展插件。而 abstract class 的方法是要继承的。

开始我们也提到，interface 新增default和static修饰的方法，为了解决接口的修改与现有的实现不兼容的问题，并不是为了要替代abstract class。在使用上，该用 abstract class 的地方还是要用 abstract class，不要因为 interface 的新特性而将之替换。

记住接口永远和类不一样。

functional interface 函数式接口

定义：也称 SAM 接口，即 Single Abstract Method interfaces，有且只有一个抽象方法，但可以有多个非抽象方法的接口。
在 java 8 中专门有一个包放函数式接口java.util.function，该包下的所有接口都有@FunctionalInterface注解，提供函数式编程。
在其他包中也有函数式接口，其中一些没有@FunctionalInterface注解，但是只要符合函数式接口的定义就是函数式接口，与是否有@FunctionalInterface注解无关，注解只是在编译时起到强制规范定义的作用。其在 Lambda 表达式中有广泛的应用。

Lambda 表达式

接下来谈众所周知的 Lambda 表达式。它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。是继泛型(Generics)和注解(Annotation)以来最大的变化。
使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。让 java 也能支持简单的函数式编程。
Lambda 表达式是一个匿名函数，java 8 允许把函数作为参数传递进方法中。

语法格式

(parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

Lambda 实战#

我们用常用的实例来感受 Lambda 带来的便利

替代匿名内部类#

过去给方法传动态参数的唯一方法是使用内部类。比如

Runnable 接口

new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("The runable now is using!");
            }
}).start();

//用lambda
new Thread(() -> System.out.println("It's a lambda function!")).start();

Comparator 接口

List<Integer> strings = Arrays.asList(1, 2, 3);

Collections.sort(strings, new Comparator<Integer>() {
	@Override
	public int compare(Integer o1, Integer o2) {
		return o1 - o2;}
	});

//Lambda
Collections.sort(strings, (Integer o1, Integer o2) -> o1 - o2);
//分解开
Comparator<Integer> comparator = (Integer o1, Integer o2) -> o1 - o2;
Collections.sort(strings, comparator);

Listener 接口

JButton button = new JButton();
button.addItemListener(new ItemListener() {
@Override
public void itemStateChanged(ItemEvent e) {
   e.getItem();
}
});
//lambda
button.addItemListener(e -> e.getItem());

自定义接口

上面的 3 个例子是我们在开发过程中最常见的，从中也能体会到 Lambda 带来的便捷与清爽。它只保留实际用到的代码，把无用代码全部省略。那它对接口有没有要求呢？我们发现这些匿名内部类只重写了接口的一个方法，当然也只有一个方法须要重写。这就是我们上文提到的函数式接口，也就是说只要方法的参数是函数式接口都可以用 Lambda 表达式。

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T>{}

@FunctionalInterface
public interface Runnable{}

我们自定义一个函数式接口

@FunctionalInterface
public interface LambdaInterface {
 void f();
}
//使用
public class LambdaClass {
    public static void forEg() {
        lambdaInterfaceDemo(()-> System.out.println("自定义函数式接口"));
    }
    //函数式接口参数
    static void lambdaInterfaceDemo(LambdaInterface i){
        i.f();
    }
}

集合迭代

void lamndaFor() {
        List<String> strings = Arrays.asList("1", "2", "3");
        //传统foreach
        for (String s : strings) {
            System.out.println(s);
        }
        //Lambda foreach
        strings.forEach((s) -> System.out.println(s));
        //or
        strings.forEach(System.out::println);
     //map
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.forEach((k,v)->System.out.println(v));
}

方法的引用

Java 8 允许使用 :: 关键字来传递方法或者构造函数引用，无论如何，表达式返回的类型必须是 functional-interface。

public class LambdaClassSuper {
    LambdaInterface sf(){
        return null;
    }
}

public class LambdaClass extends LambdaClassSuper {
    public static LambdaInterface staticF() {
        return null;
    }

    public LambdaInterface f() {
        return null;
    }

    void show() {
        //1.调用静态函数，返回类型必须是functional-interface
        LambdaInterface t = LambdaClass::staticF;

        //2.实例方法调用
        LambdaClass lambdaClass = new LambdaClass();
        LambdaInterface lambdaInterface = lambdaClass::f;

        //3.超类上的方法调用
        LambdaInterface superf = super::sf;

        //4. 构造方法调用
        LambdaInterface tt = LambdaClassSuper::new;
    }
}

访问变量

int i = 0;
Collections.sort(strings, (Integer o1, Integer o2) -> o1 - i);
//i =3;

lambda 表达式可以引用外边变量，但是该变量默认拥有 final 属性，不能被修改，如果修改，编译时就报错。

Java8之方法引用

构造器引用：它的语法是Class::new，或者更一般的Class< T >::new实例如下：

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

静态方法引用：它的语法是Class::static_method，实例如下：

cars.forEach( Car::collide );
特定类的任意对象的方法引用：它的语法是Class::method实例如下：

cars.forEach( Car::repair );
特定对象的方法引用：它的语法是instance::method实例如下：

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

概述#

在学习lambda表达式之后，我们通常使用lambda表达式来创建匿名方法。然而，有时候我们仅仅是调用了一个已存在的方法。如下：

Arrays.sort(stringsArray,(s1,s2)->s1.compareToIgnoreCase(s2));

在Java8中，我们可以直接通过方法引用来简写lambda表达式中已经存在的方法。

Arrays.sort(stringsArray, String::compareToIgnoreCase);

这种特性就叫做方法引用(Method Reference)。

什么是方法引用#

方法引用是用来直接访问类或者实例的已经存在的方法或者构造方法。方法引用提供了一种引用而不执行方法的方式，它需要由兼容的函数式接口构成的目标类型上下文。计算时，方法引用会创建函数式接口的一个实例。

当Lambda表达式中只是执行一个方法调用时，不用Lambda表达式，直接通过方法引用的形式可读性更高一些。方法引用是一种更简洁易懂的Lambda表达式。

注意方法引用是一个Lambda表达式，其中方法引用的操作符是双冒号"::"。

简单地说，就是一个Lambda表达式。在Java 8中，我们会使用Lambda表达式创建匿名方法，但是有时候，我们的Lambda表达式可能仅仅调用一个已存在的方法，而不做任何其它事，对于这种情况，通过一个方法名字来引用这个已存在的方法会更加清晰，Java 8的方法引用允许我们这样做。方法引用是一个更加紧凑，易读的Lambda表达式，注意方法引用是一个Lambda表达式，其中方法引用的操作符是双冒号"::"。

方法引用例子#

先看一个例子，首先定义一个Person类，如下：

package com.demo.model;

import java.time.LocalDate;

public class Person {

    public Person(String name, LocalDate birthday) {
        this.name = name;
        this.birthday = birthday;
    }

    String name;
    LocalDate birthday;

    public LocalDate getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public static int compareByAge(Person a, Person b) {
        return a.birthday.compareTo(b.birthday);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.name;
    }
}

假设我们有一个Person数组，并且想对它进行排序，这时候，我们可能会这样写：

原始写法，使用匿名类：

package com.demo;

import java.time.LocalDate;
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
import org.junit.Test;
import com.demo.model.Person;

public class testMethodReference {

    @Test
    public void test() {
        Person[] pArr = new Person[]{
                new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
                new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
                new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
                new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};

        // 使用匿名类
        Arrays.sort(pArr, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person a, Person b) {
                return a.getBirthday().compareTo(b.getBirthday());
            }
        });

        System.out.println(Arrays.asList(pArr));
    }
}

其中，Arrays类的sort方法定义如下：

public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c)

这里，我们首先要注意Comparator接口是一个函数式接口，因此我们可以使用Lambda表达式，而不需要定义一个实现Comparator接口的类，并创建它的实例对象，传给sort方法。

使用Lambda表达式，我们可以这样写：

改进一，使用Lambda表达式，未调用已存在的方法#

@Test
public void test1() {
    Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};
    
    //使用lambda表达式
    Arrays.sort(pArr, (Person a, Person b) -> {
        return a.getBirthday().compareTo(b.getBirthday());
    });
    
    System.out.println(Arrays.asList(pArr));
}

然而，在以上代码中，关于两个人生日的比较方法在Person类中已经定义了，因此，我们可以直接使用已存在的Person.compareByAge方法。

改进二，使用Lambda表达式，调用已存在的方法#

@Test
public void test2() {
    Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};
    
    //使用lambda表达式和类的静态方法
    Arrays.sort(pArr, (a ,b) -> Person.compareByAge(a, b));
    
    System.out.println(Arrays.asList(pArr));
}

因为这个Lambda表达式调用了一个已存在的方法，因此，我们可以直接使用方法引用来替代这个Lambda表达式。

改进三，使用方法引用#

@Test
public void test3() {
    Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};
    
    //使用方法引用，引用的是类的静态方法
    Arrays.sort(pArr, Person::compareByAge);
    
    System.out.println(Arrays.asList(pArr));
}

运行结果：

[001, 002, 003, 004]
在以上代码中，方法引用Person::compareByAge在语义上与Lambda表达式 (a, b) -> Person.compareByAge(a, b) 是等同的，都有如下特性：

• 真实的参数是拷贝自Comparator.compare方法，即(Person, Person)；
• 表达式体调用Person.compareByAge方法。

四种方法引用类型

方法引用的标准形式是：类名::方法名。（注意：只需要写方法名，不需要写括号）

有以下四种形式的方法引用：

类型	示例
引用静态方法	ContainingClass::staticMethodName
引用某个对象的实例方法	containingObject::instanceMethodName
引用某个类型的任意对象的实例方法	ContainingType::methodName
引用构造方法	ClassName::new

下面我们通过一个小Demo来分别学习这几种形式的方法引用：

静态方法引用#

组成语法格式：ClassName::staticMethodName

我们前面举的例子Person::compareByAge就是一个静态方法引用。

注意：

静态方法引用比较容易理解，和静态方法调用相比，只是把 . 换为 ::
在目标类型兼容的任何地方，都可以使用静态方法引用。
例子：

String::valueOf   等价于lambda表达式 (s) -> String.valueOf(s)
Math::pow       等价于lambda表达式  (x, y) -> Math.pow(x, y);

字符串反转的例子：

package com.demo;

/**
 * 函数式接口
 */
public interface StringFunc {
    
    String func(String n);
}

package com.demo;

public class MyStringOps {
    
    //静态方法： 反转字符串
    public static String strReverse(String str) {
        String result = "";
        for (int i = str.length() - 1; i >= 0; i--) {
            result += str.charAt(i);
        }
        return result;
    }

}

package com.demo;

public class MethodRefDemo {
    
    public static String stringOp(StringFunc sf, String s) {
        return sf.func(s);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        String inStr = "lambda add power to Java";
        //MyStringOps::strReverse 相当于实现了接口方法func() 
        // 并在接口方法func()中作了MyStringOps.strReverse()操作
        String outStr = stringOp(MyStringOps::strReverse, inStr);
        System.out.println("Original string: " + inStr);
        System.out.println("String reserved: " + outStr);
    }

}

输出结果：

Original string: lambda add power to Java
String reserved: avaJ ot rewop dda adbmal
表达式MyStringOps::strReverse的计算结果为对象引用，其中，strReverse提供了StringFunc的func()方法的实现。

找到列表中具有最大值的对象

package com.demo;

public class MyClass {

    private int val;

    MyClass(int v) {
        val = v;
    }
    
    public int getValue() {
        return val;
    }

}

package com.demo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class UseMethodRef {
    
     public static int compareMC(MyClass a, MyClass b) {
         return a.getValue() - b.getValue();
     }
     
     public static void main(String[] args) {
         ArrayList<MyClass> a1 = new ArrayList<MyClass>();
         a1.add(new MyClass(1));
         a1.add(new MyClass(4));
         a1.add(new MyClass(2));
         a1.add(new MyClass(9));
         a1.add(new MyClass(3));
         a1.add(new MyClass(7));
         //UseMethodRef::compareMC生成了抽象接口Comparator定义的compare()方法的实例。
         MyClass maxValObj = Collections.max(a1, UseMethodRef::compareMC);
         System.out.println("Maximum value is: " + maxValObj.getValue());
    }

}

输出结果：

Maximum value is: 9
UseMethodRef定义了静态方法compareMC()，它与Comparator定义的compare()方法兼容。因此，没有必要显式的实现Comparator接口并创建其实例。

2、特定实例对象的方法引用

这种语法与用于静态方法的语法类似，只不过这里使用对象引用而不是类名。实例方法引用又分以下三种类型：

a.实例上的实例方法引用

组成语法格式：instanceReference::methodName

如下示例，引用的方法是myComparisonProvider 对象的compareByName方法。

class ComparisonProvider{
    
    public int compareByName(Person a, Person b){
        return a.getName().compareTo(b.getName());
    }

    public int compareByAge(Person a, Person b){
        return a.getBirthday().compareTo(b.getBirthday());
    }
}

ComparisonProvider myComparisonProvider = new ComparisonProvider();
Arrays.sort(rosterAsArray, myComparisonProvider::compareByName);

例子：反转字符串

package com.demo;

/**
 * 函数式接口
 */
public interface StringFunc {
    
    String func(String n);
}

package com.demo;

public class MyStringOps {
    
    //普通方法： 反转字符串
    public String strReverse1(String str) {
        String result = "";
        for (int i = str.length() - 1; i >= 0; i--) {
            result += str.charAt(i);
        }
        return result;
    }

}

package com.demo;

public class MethodRefDemo2 {

    public static String stringOp(StringFunc sf, String s) {
        return sf.func(s);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        String inStr = "lambda add power to Java";
        MyStringOps strOps = new MyStringOps();//实例对象
        //strOps::strReverse1 相当于实现了接口方法func() 
        String outStr = stringOp(strOps::strReverse1, inStr);

        System.out.println("Original string: " + inStr);
        System.out.println("String reserved: " + outStr);
    }

}

输出结果：

Original string: lambda add power to Java
String reserved: avaJ ot rewop dda adbmal
b.超类上的实例方法引用

组成语法格式：super::methodName

方法的名称由methodName指定，通过使用super，可以引用方法的超类版本。

例子：

还可以捕获this 指针，this :: equals 等价于lambda表达式 x -> this.equals(x);

c.类型上的实例方法引用

组成语法格式：ClassName::methodName

注意：

若类型的实例方法是泛型的，就需要在::分隔符前提供类型参数，或者（多数情况下）利用目标类型推导出其类型。

静态方法引用和类型上的实例方法引用拥有一样的语法。编译器会根据实际情况做出决定。一般我们不需要指定方法引用中的参数类型，因为编译器往往可以推导出结果，但如果需要我们也可以显式在::分隔符之前提供参数类型信息。

例子：

String::toString 等价于lambda表达式 (s) -> s.toString()

这里不太容易理解，实例方法要通过对象来调用，方法引用对应Lambda，Lambda的第一个参数会成为调用实例方法的对象。

在泛型类或泛型方法中，也可以使用方法引用。

package com.demo;

public interface MyFunc<T> {
    
    int func(T[] als, T v);
}

package com.demo;

public class MyArrayOps {

     public static <T> int countMatching(T[] vals, T v) {
         int count = 0;
         for (int i = 0; i < vals.length; i++) {
             if (vals[i] == v) count++;
         }
         return count;
     }

}

package com.demo;

public class GenericMethodRefDemo {
    
    public static <T> int myOp(MyFunc<T> f, T[] vals, T v) {
        return f.func(vals, v);
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Integer[] vals = {1, 2, 3, 4, 2, 3, 4, 4, 5};
        String[] strs = {"One", "Two", "Three", "Two"};
        int count;
        count=myOp(MyArrayOps::<Integer>countMatching, vals, 4);
        System.out.println("vals contains "+count+" 4s");
        count=myOp(MyArrayOps::<String>countMatching, strs, "Two");
        System.out.println("strs contains "+count+" Twos");
    }

}

输出结果：

vals contains 3 4s
strs contains 2 Twos
分析：

  在程序中，MyArrayOps是非泛型类，包含泛型方法countMatching()。该方法返回数组中与指定值匹配的元素的个数。注意这里如何指定泛型类型参数。例如，在main()方法中，对countMatching()方法的第一次调用如下所示：count = myOp(MyArrayOps::<Integer>countMatching,vals,4); 这里传递了类型参数Integer。

  注意，参数传递发生在::的后面。这种语法可以推广。当把泛型方法指定为方法引用时，类型参数出现在::之后、方法名之前。但是，需要指出的是，在这种情况(和其它许多情况)下，并非必须显示指定类型参数，因为类型参数会被自动推断得出。对于指定泛型类的情况，类型参数位于类名的后面::的前面。

3、任意对象（属于同一个类）的实例方法引用

如下示例，这里引用的是字符串数组中任意一个对象的compareToIgnoreCase方法。

String[] stringArray = { "Barbara", "James", "Mary", "John", "Patricia", "Robert", "Michael", "Linda" };
Arrays.sort(stringArray, String::compareToIgnoreCase);
4、构造方法引用

构造方法引用又分构造方法引用和数组构造方法引用。

a.构造方法引用（也可以称作构造器引用）

组成语法格式：Class::new

构造函数本质上是静态方法，只是方法名字比较特殊，使用的是new 关键字。

例子：

String::new， 等价于lambda表达式 () -> new String()

package com.demo;

public interface MyFunc1 {

    MyClass func(int n);

}

package com.demo;

public class MyClass {

    private int val;

    MyClass(int v) {
        val = v;
    }
    
    MyClass(){
        val = 0;
    }
    
    public int getValue() {
        return val;
    }

}

package com.demo;

public class ConstructorRefDemo {

    public static void main(String[] args) {
        MyFunc1 myClassCons = MyClass :: new;
        MyClass mc = myClassCons.func(100);
        System.out.println("val in mc is: " + mc.getValue());
    }
}

输出结果：

val in mc is: 100
b.数组构造方法引用

组成语法格式：TypeName[]::new

例子：

int[]::new 是一个含有一个参数的构造器引用，这个参数就是数组的长度。等价于lambda表达式 x -> new int[x]。

假想存在一个接收int参数的数组构造方法

IntFunction<int[]> arrayMaker = int[]::new;
int[] array = arrayMaker.apply(10) // 创建数组 int[10]

引用带参数的构造方法

是的，Java 构造方法引用可以引用带参数的构造方法。构造方法引用是 Java 8 中的一项特性，属于方法引用的一种形式。它允许我们使用类名和构造方法的引用来创建对象。构造方法引用的语法是 ClassName::new，并且可以用于引用带有参数的构造方法。

构造方法引用语法：#

• 无参构造方法引用：ClassName::new
• 带参构造方法引用：ClassName::new（编译器会根据上下文推断参数类型和数量）

示例：引用带参数的构造方法#

假设我们有一个 Person 类，它有一个带参数的构造方法：

class Person {
    private String name;
    private int age;

    // 带参数的构造方法
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

我们可以使用构造方法引用来引用这个带参数的构造方法，并使用它创建对象。

示例代码：#

import java.util.function.BiFunction;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用构造方法引用，引用 Person 的带两个参数的构造方法
        BiFunction<String, Integer, Person> personCreator = Person::new;

        // 调用构造方法创建一个 Person 对象
        Person person = personCreator.apply("John", 25);

        System.out.println(person);  // 输出：Person{name='John', age=25}
    }
}

解释：#

• BiFunction<String, Integer, Person> 是一个函数式接口，它接受两个参数（String 和 Integer），并返回一个 Person 对象。
• Person::new 是构造方法引用，表示使用 Person 类的带 String 和 int 参数的构造方法。
• 调用 apply("John", 25) 时，实际上调用了 Person(String, int) 构造方法，并创建了一个新的 Person 对象。

更多示例：#

引用无参数构造方法：#

Supplier<Person> personCreator = Person::new;
Person person = personCreator.get();

引用带一个参数的构造方法：#

Function<String, Person> personCreator = name -> new Person(name, 0); // 假设构造方法有 (String, int) 
Person person = personCreator.apply("Alice");

总结：#

• Java 构造方法引用不仅可以引用无参构造方法，还可以引用带参数的构造方法。
• 使用构造方法引用时，编译器会根据上下文（例如使用的函数式接口）推断构造方法的参数类型和数量。