Java 8 指南

转自:http://www.importnew.com/20557.htmlhtml

2014年3月16日java

“Java is still not dead—and people are starting to figure that out.”编程

欢迎阅读我对 Java 8 的介绍。本指南将一步步地经过全部的新的语言特性来引导你认识Java 8。在简短的示例代码的帮助下,你将会学习到如何使用默认的接口方法、lambda表达式、方法引用以及可重复的注解。在文章的最后,你将会熟悉最新的API变化,例如:streams、函数式接口、map 扩展以及新的 Date API。c#

没有过多的文本 — 仅仅是一些具备注释的代码片断。一块儿享受吧!api

接口的默认方法

Java 8 使咱们可以使用default 关键字给接口增长非抽象的方法实现。这个特性也被叫作 扩展方法(Extension Methods)。以下例所示:安全

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interface Formula {
     double calculate( int a);
     default double sqrt( int a) {
         return Math.sqrt(a);
     }
}

除了抽象方法calculate ,接口 Formula 一样定义了默认的方法 sqrt。具体类只须要实现抽象方法calculate。默认的方法sqrt能够在其未实现时“开箱即用”。并发

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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 被建立的像一个匿名对象。代码看起来很啰嗦:对一个简单的sqrt(a * 100)计算需6行。正如咱们在下一节将要看到的,对只有单方法的类的实现,在 Java 8中有个更佳的方式。app

Lambda表达式

咱们先来说一个简单的例子:在 Java 以前的版本中是如何排序一个字符串list的:dom

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

静态方法Collections.sort 接受一个list和比较方法来对给定的list元素排序。你老是会发现你须要建立匿名的比较方法而且传递给排序方法。ide

不一样于成天建立匿名对象,Java 8有一个简短的多的语法:lambda表达式:

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

正如你所见,代码更短也更易于阅读,并且它还能够更短:

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

对于一行的方法体,你能够省略{} 和return 关键字,并且它还能够更短:

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

Java 编译器知道参数类型,因此你也能够省略它们。下面让咱们一同深刻探究下lambda表达式是如何被更普遍地使用的。

函数式接口

lambda表达式是如何符合 Java 类型系统的?每一个lambda对应于一个给定的类型,用一个接口来讲明。而这个被称为函数式接口(functional interface)的接口必须仅仅包含一个抽象方法声明。每一个那个类型的lambda表达式都将会被匹配到这个抽象方法上。所以默认的方法并非抽象的,你能够给你的函数式接口自由地增长默认的方法。

咱们可使用任意的接口做为lambda表达式,只要这个接口只包含一个抽象方法。为了保证你的接口知足需求,你须要增长@FunctionalInterface 注解。编译器知道这个注解,一旦你试图给这个接口增长第二个抽象方法声明时,它将抛出一个编译器错误。例如:

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

请记住若是@FunctionalInterface 这个注解被遗漏,此代码依然有效。

方法和构造器引用

经过使用静态方法引用,如上的示例代码能够被进一步的简化:

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

Java 8使你可以经过::关键字传递对方法或者构造器的引用。如上例子告诉咱们如何引用一个静态的方法。可是咱们也能够引用对象的方法:

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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"

咱们一块儿来看看::关键字是如何为构造器工做的。首先,咱们定义一个具备多个不一样构造器的示例bean:

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

其次,咱们指定一个Person的工厂接口,它用来建立新的Person:

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interface PersonFactory</pre>
{
  P create(String firstName, String lastName);
}

为避免手工实现这个工厂,咱们经过构造器引用将全部事情链接起来:

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

咱们经过Person::new建立了一个对 Person 构造器的引用。Java编译器经过匹配PersonFactory.create标记自动选择合适的构造器。

Lambda做用域

经过lambda表达式访问做用域变量很是相似于匿名对象。你能够经过局部做用域以及实例域和静态变量来访问final变量。

访问局部变量

咱们能够经过lambda表达式的做用域读到final类型的局部变量:

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

然而不一样于匿名对象,变量num 并不须要必须被声明为 final,以下代码一样有效:

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

然而,为了代码能够编译, num 必须隐含为final类型,以下代码不会编译经过:

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

在lambda表达式里对 num 赋值也一样是被禁止的。

访问实例域和静态变量

区别于局部变量,咱们在lambda表达式里对实例域和静态变量具备读写权限。这种行为在匿名对象中是众所周知的。

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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);
         };
     }
}

访问默认的接口方法

还记得第一节的formula 例子吗?接口Formula 定义了一个默认的方法sqrt ,它能够被每一个formula 实例(包含匿名对象)来访问。lambda表达式对此并不奏效。

默认的方法不能在lambda表达式内部被访问到,以下代码不能经过编译:

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

内置功能接口

JDK 1.8 API 包含不少内置的功能接口。其中一些在旧的 Java 版本中就众所周知了,例如Comparator 以及 Runnable。经过@FunctionalInterface标记,这些现有的接口已被扩展为lambda所能支持的。

然而 Java 8 API 一样拥有众多新的功能接口来使你的生活更加简单。这些新接口中的一些从Google Guava 库中已经广为人知。即便你对此库很熟悉,你也应该仔细看看那些接口是如何经过一些有用的方法所扩展的。

谓词

谓词是单参数的布尔值函数。该接口包含多个默认的方法使谓词转换成复杂的逻辑表达式(与,或,非)

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

函数

函数接受单一参数,产出结果。默认的方法可被用来将多个函数连接起来(compose,andThen)。

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

生产者

生产者产生一个给定的泛型类型的结果。区别于函数,生产者不接受参数。

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Supplier personSupplier = Person:: new ;
personSupplier.get();   // new Person

消费者

消费者表明了将要对一个单一输入参数采起的运算。

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

比较器

比较器在较老的 Java版本中众所周知。Java 8给这个接口增长了多个默认的方法。

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Comparator 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

Optionals 并非函数式接口,而是一个避免空指针异常NullPointerException的俏皮工具。这是一个下一节用到的重要的概念,因此让咱们快速地看一下它是如何工做的。

Optional 是对空或者非空的一个值的简单的容器。想象一下,一个应该返回非空值结果的方法却有时候什么也没返回。在Java 8 中,你将返回一个Optional 而不是null。

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

Streams

java.util.Stream 表明元素的一个序列,一个或者多个运算能够在这个序列上运行。Stream运算能够是中间的(intermediate),也但是末端的(terminal)。末端运算返回具备特定类型的结果,中间运算返回 stream 自身,因此聂艺将多个方法调用串联在一行。Streams是在一个源上建立的,例如,一个java.util.Collection 相似的lists或者ses(不支持maps)。Sream运算能够被顺序执行或者并行执行。

让咱们一块儿看看顺序streams是如何工做的。首先,咱们建立一个字符串类型的list做为示例源:

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List 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" );

在Java 8 中Collections 被扩展了,于是你能够简单地经过调用Collection.stream() 或者 Collection.parallelStream()建立 streams 。以下节将解释最广泛的流运算。

Filter

Filter 接受一个谓词来过滤出流中全部的元素。此运算是一个中间运算,它可使咱们在结果上调用其它的stream运算(forEach)。forEach 接受一个能够对每一个流过滤出的元素进行操做的消费者。forEach 是一个末端运算,换句话说,咱们不能再调用其余的流运算

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

Sorted

Sorted 是一个返回流的排序视图的中间运算。除非你传递一个定制的Comparator ,元素将被以天然顺序进行排序。

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

请记住,sorted 真的仅仅对此stream建立一个排序的视图,它并不操纵背后的汇集(collection)。stringCollection 的顺序并未改变:

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System<b>.</b>out<b>.</b>println<b>(</b>stringCollection);
 
// ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bb<i>b2, ddd1</i>

Map

中间运算 map 将每一个元素经过给定的函数转变为其它对象。以下示例讲每一个string转换为一个大写字母的string。可是你也可使用map 将每一个对象转换为其它了下。转换结果的类型依赖于你传递给map 的类型。

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stringCollection
 
.stream()
 
.map(String::toUpperCase)
 
.sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
 
.forEach(System.out::println);
 
// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "A<i>AA2", "AAA1"</i>

匹配

多个匹配运算能够被用来检验是否一个特定的谓词与某stream匹配。全部的这些运算都为末端运算,而且返回一个布尔值结果。

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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

计数

计数是一个末端运算,以long类型返回在stream中的元素的数目。

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

Reduce

这个末端运算使用给定的函数对stream的元素进行一个减缩运算。结果是一个保存有减缩值的Optional 。

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Optional<b><</b>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

正如上述提到的,streams能够是顺序或者并行的。在顺序streams上的操做是在一个单线程中完成的,然而在并行streams上的操做时在多个线程上并发完成的。

以下例子证实了经过使用并发流是如何简单地提升运算性能的。

首先,咱们建立一个无重复元素的大的list:

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

如今咱们对须要多少时间来完成对其排序进行统计。

顺序排序

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long t0 <b>=</b> System<b>.</b>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

并行排序

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long t0 <b>=</b> System<b>.</b>nanoTime<b>();</b>
 
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

正如你所看到的,两个代码片断几乎相同,可是并行排序快了将近50%。而全部你所须要作的仅仅是将stream() 改成 parallelStream()。

Map

正如已经提到的,maps并不支持streams。然而,maps如今支持多种新的有用的方法来完成普通的任务。

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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));

如上的代码应该是意义很明确的:putIfAbsent避免了咱们写多余的null检查;forEach 接受一个消费者去对每一个map的值作运算。

这个例子显示了如何利用函数在map上进行操做。

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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

接下来,咱们学习如何对给定的key删除entry(只有它对应到了一个给定的值时生效):

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

另外一个有用的方法:

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

合并map的记录很方便:

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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

若是没有相应记录,合并会将key/value 对放入map,不然合并函数将会被调用来改变现有的值。

Date API

Java 8在包java.time包含一个全新的日期和时间的API。这个新的Date API堪比Joda-Time库,然而,它们并不彻底相同。以下的例子将会覆盖这个新API的大多数重要的部分。

Clock

Clock 提供对如今时间和日期的访问。Clocks 能感知时区,可能被用来替代System.currentTimeMillis() 来获取如今毫秒数。这样一个在时间线上即时的点也被类Instant所表示。Instant能够被用来建立java.util.Date 对象。

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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

Timezones由一个ZoneId表明。他们能够被静态工厂方法很容易地访问。 Timezones 定义偏移量,这对于instants 和本地日期、时间之间的转换很是重要。

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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

LocalTime 表明一个不带时区的时间,例如:10pm 或者 17:30:15。以下示例为如上定义的时区建立两个本地时间 。那么,咱们就能够比较两个时间,而且计算出两个时间间的时间差(小时或者分钟为单位)。

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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

伴随着LocalTime ,这里存在多种工厂方法来简化新实例的建立,也包含对时间字符串的解析。

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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

LocalDate 表明一个明确的日期,例如2014-03-11。它是不可变的,而且很是相似LocalTime。 这个示例将证实如何经过增长或者减小日期、月份、年来计算出一个新的日期。记住每次操做将返回一个新的实例。

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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

从字符串中解析LocalDate就像解析 LocalTime同样简单:

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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 表明日期-时间。它将如上所示的日期和时间合并为一个实例。LocalDateTime 是不可变的,它相似LocalTime和 LocalDate。咱们可使用方法获取日期-时间中特定的域:

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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

知道额外的时区信息,它就能够转换为一个instant,instant能够很容易地转换为java.util.Date 类型的日期。

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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

形式化日期-时间的工做就像形式化日期或者时间同样。咱们能够从客户化的模式来建立格式(formatter),而不是使用预先定义的格式。

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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

区别于 java.text.NumberFormat ,新的DateTimeFormatter 时而不可变的且是线程安全的。

模式语法的细节能够点击这里

Annotations/

在Java8 中Annotations是可重复的。让咱们经过一个具体的例子来理解它。

首先,咱们定义一个包装器注解,它拥有一组真正的注解:

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

Java 8 中,经过声明注解@Repeatable使我可以使用多个具备相同类型的注解。

变体 1: 使用容器注解(守旧派)

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@Hints ({ @Hint ( "hint1" ), @Hint ( "hint2" )})
class Person {}

变体 2: 使用可重复的注解(新派)

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@Hint ( "hint1" )
@Hint ( "hint2" )
class Person {}

使用变体2,Java编译器能够隐式地设置 @Hints注解。这对于经过反射来阅读注解信息是很重要的。

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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);

尽管咱们从不在Person类上声明@Hints 注解,它依然经过getAnnotation(Hints.class)可读。然而,更多便捷的方法是 getAnnotationsByType,它将具备对全部带注释的@Hint 注解直接访问的能力。

此外,在Java8中对注解的使用被扩大到两个新的targets:

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

就是这样

我对Java 8 编程的指南就到这里。确定还有更多的东西值得探究。由你决定去探索在Java 8 编程中全部其它伟大的改进,例如,Arrays.parallelSort、StampedLock以及 CompletableFuture 等等。

我但愿这个文章对你有用,并且你喜欢阅读。

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