Java 8 教程

时间 2019-11-17

标签 java 教程栏目 Java 繁體版

原文原文链接

注：该教程翻译自 winterbe 的 blog。html

欢迎阅读我对 Java 8 的介绍。本教程将逐步指导您完成全部新语言功能。在简短的代码示例的基础上，您将学习如何使用默认接口方法，lambda 表达式，方法引用和可重复注释。在本文的最后，您将熟悉最新的 API 更改，如流，功能接口，地图扩展和新的 Date API 。没有文字墙，只有注释和代码。请尽情享用！java

接口的默认方法

Java 8使咱们可以经过使用default关键字向接口添加非抽象方法实现。此功能也称为虚拟扩展方法。git

这是我第一个例子：github

interface Formula {
    double calculate(int a);

    default double sqrt(int a) {
        return Math.sqrt(a);
    }
}
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除了抽象方法计算接口公式还定义了默认方法sqrt。具体类只须要实现抽象方法计算。默认方法sqrt能够直接使用。编程

Formula formula = new Formula() {
    @Override
    public double calculate(int a) {
        return sqrt(a * 100);
    }
};

formula.calculate(100);     // 100.0
formula.sqrt(16);           // 4.0
复制代码

该公式是做为匿名对象实现的。代码很是冗长：6行代码用于简单计算sqrt(a * 100)。正如咱们将在下一节中看到的，在Java 8中实现单个方法对象有一种更好的方法。c#

Lambda 表达式

让咱们从如何在Java的早期版本中对字符串列表进行排序的简单示例开始：api

List<String> names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");

Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String a, String b) {
        return b.compareTo(a);
    }
});
复制代码

静态实用程序方法Collections.sort接受列表和比较器，以便对给定列表的元素进行排序。您常常会发现本身建立匿名比较器并将它们传递给sort方法。数组

Java 8不是只会建立匿名对象，而是带有更短的语法，lambda表达式：安全

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

正如您所看到的，代码更短，更易于阅读。它还能够更短：bash

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

对于一行方法体，您能够跳过大括号{}和return关键字。让它变得更短：

names.sort((a, b) -> b.compareTo(a));
复制代码

List如今有一个sort方法。 java编译器也知道参数类型，所以您也能够跳过它们。让咱们更深刻地了解lambda表达式如何在野外使用。

功能接口

lambda表达式如何适合Java的类型系统？每一个lambda对应于由接口指定的给定类型。所谓的功能接口必须只包含一个抽象方法声明。该类型的每一个lambda表达式都将与此抽象方法匹配。因为默认方法不是抽象的，所以您能够自由地将默认方法添加到功能界面。

只要接口只包含一个抽象方法，咱们就可使用任意接口做为lambda表达式。要确保您的界面符合要求，您应该添加@FunctionalInterface注释。编译器知道此注释，并在尝试向接口添加第二个抽象方法声明时当即抛出编译器错误。

例子:

@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> {
    T convert(F from);
}
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Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);    // 123
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请记住，若是省略@FunctionalInterface注释，代码也是有效的。

方法和构造函数引用

经过使用静态方法引用能够进一步简化上面的示例代码：

Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);   // 123
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Java 8容许您经过::关键字传递方法或构造函数的引用。上面的示例显示了如何引用静态方法。咱们也能够引用对象方法：

class Something {
    String startsWith(String s) {
        return String.valueOf(s.charAt(0));
    }
}
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Something something = new Something();
Converter<String, String> converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted);    // "J"
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让咱们看看::关键字如何为构造函数工做。首先，咱们定义一个具备不一样构造函数的示例类：

class Person {
    String firstName;
    String lastName;

    Person() {}

    Person(String firstName, String lastName) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    }
}
复制代码

接下来，咱们指定一个用来建立新persons的person factory接口：

interface PersonFactory<P extends Person> {
    P create(String firstName, String lastName);
}
复制代码

咱们不是手动实现工厂，而是经过构造函数引用将全部内容粘合在一块儿：

PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;
Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");
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咱们经过Person :: new建立对Person构造函数的引用。Java编译器经过匹配PersonFactory.create的签名自动选择正确的构造函数。

Lambda 做用域

从lambda表达式访问外部做用域变量与匿名对象很是类似。您能够从本地外部做用域以及实例字段和静态变量访问最终变量。

访问局部变量

咱们能够从lambda表达式外部范围读取final修饰的局部变量:

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

stringConverter.convert(2);     // 3
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但与匿名对象不一样，变量num没必要声明为final。此代码也有效：

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

stringConverter.convert(2);     // 3
复制代码

可是，对于要编译的代码，num必须是implicitly final的。如下代码没法编译：

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter = (from) -> String.valueOf(from + num);
num = 3;
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也禁止从lambda表达式写入num

Accessing fields and static variables-访问字段和静态变量

与局部变量相比，咱们对lambda表达式中的实例字段和静态变量都有读写访问权限。这种行为在匿名对象中是众所周知的。

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);
        };
    }
}
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Accessing Default Interface Methods-访问默认接口方法

还记得第一节中的公式示例吗？接口公式定义了一个默认方法sqrt，能够从包含匿名对象的每一个公式实例访问该方法。这不适用于lambda表达式。

没法从lambda表达式中访问默认方法。如下代码没法编译：

Formula formula = (a) -> sqrt(a * 100);
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内置功能接口

JDK 1.8 API包含许多内置功能接口。其中一些在旧版本的Java中是众所周知的，好比Comparator或Runnable。扩展了这些现有接口，以经过@FunctionalInterface注释启用Lambda支持。

但Java 8 API也充满了新的功能接口，让您的生活更轻松。其中一些新接口在Google Guava库中是众所周知的。即便您熟悉此库，也应密切关注如何经过一些有用的方法扩展来扩展这些接口。

谓词

谓词是一个参数的布尔值函数。该接口包含各类默认方法，用于将谓词组合成复杂的逻辑术语 (and, or, negate) 。

Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;

predicate.test("foo");              // true
predicate.negate().test("foo");     // false

Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;

Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;
Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();
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函数

函数接受一个参数并生成结果。默认方法可用于将多个函数连接在一块儿（compose，andThen）。

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

backToString.apply("123");     // "123"
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Suppliers

Suppliers生成给定通用类型的结果。与Function不一样，Supplier不接受参数。

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

Consumers表示要对单个输入参数执行的操做。

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

Comparators在Java的旧版本中是很是出名的。 Java 8为此接口添加了不少默认方法。

Comparator<Person> 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
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Optionals

Optionals不是功能接口，而是用于防止NullPointerException的漂亮工具。这是下一节的一个重要概念，让咱们快速了解一下Optionals的工做原理。

Optional是一个变量值的简单容器，这个值多是空或者非空。想象一个方法可能返回一个非空结果但有时不返回任何内容，在 Java 8 中，返回的不是null，而是Optional。

Optional<String> optional = Optional.of("bam");

optional.isPresent();           // true
optional.get();                 // "bam"
optional.orElse("fallback");    // "bam"

optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));     // "b"
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Streams

java.util.Stream表示能够在其上执行一个或多个操做的元素序列。流操做能够是中间操做或者终端操做。当终端操做返回某种类型的结果时，中间操做会返回流自己，所以您能够连续连接多个方法调用。流是在源上建立的，例如lists或sets之类的java.util.Collection（不支持maps）。流操做能够顺序执行，也能够并行执行。

Streams很是强大，因此我写了一个单独的Java 8 Streams Tutorial。您还应该查看Sequency 做为Web的相似库。

咱们先来看看顺序流是如何工做的。首先，咱们以字符串列表的形式建立一个示例源：

List<String> 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");
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Java 8 扩展了Collections，所以你能够方便的经过调用Collection.stream()或Collection.parallelStream()来建立流。如下部分介绍了最多见的流操做。

Filter

Filter允许用谓词去过滤流的全部元素。此操做是中间操做，它使咱们可以对结果调用另外一个流操做(forEach)。ForEach接受为过滤流中的每一个元素执行的使用者。ForEach是一个终端操做。它的返回值是void，因此咱们不能调用另外一个流操做。

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

// "aaa2", "aaa1"
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Sorted

Sorted是一个中间操做，它返回流的排序视图。除非您传递自定义 Comparator，不然元素会按天然顺序排序。

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

// "aaa1", "aaa2"
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注意，sorted只会建立流的排序，而不会改变原集合的顺序。也就是说stringCollection的顺序是不变的：

System.out.println(stringCollection);
// ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bbb2, ddd1
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Map

中间操做map经过给定的函数将每一个元素转换为另外一个对象。下面的示例将每一个字符串转换为大写字符串。而且你也可使用map将每一个对象转换成另外一种类型。结果流的泛型类型取决于传递给map的函数的泛型类型。

stringCollection
    .stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
    .forEach(System.out::println);

// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"
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Match

可使用各类匹配操做来检查某个谓词是否与流匹配。全部这些操做都是终端操做，并返回一个boolean结果。

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
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Count

Count是一个终端操做，返回流中元素的数量，为long类型。

long startsWithB =
    stringCollection
        .stream()
        .filter((s) -> s.startsWith("b"))
        .count();

System.out.println(startsWithB);    // 3
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Reduce

该终端操做使用给定的函数对流的元素执行缩减。结果是一个Optional类型的值，其中包含了reduced的值。

Optional<String> reduced =
    stringCollection
        .stream()
        .sorted()
        .reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2);

reduced.ifPresent(System.out::println);
// "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"
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Parallel Streams

如上所述，流能够是顺序的，也能够是并行的。对顺序流的操做在单个线程上执行，而对并行流的操做在多个线程上并发执行。

下面的示例演示了使用并行流提升性能是多么容易。

首先，咱们建立一个独特元素的大列表:

int max = 1000000;
List<String> values = new ArrayList<>(max);
for (int i = 0; i < max; i++) {
    UUID uuid = UUID.randomUUID();
    values.add(uuid.toString());
}
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如今咱们测量对这个集合的流进行排序所需的时间。

Sequential Sort

long t0 = System.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
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Parallel Sort

long t0 = System.nanoTime();

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
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正如您所看到的，这两个代码段几乎是相同的，可是并行排序大约快50%。您只需将stream()更改成parallelStream()。

Maps

前边提到，maps不能直接使用流。Map接口自己没有stream()方法，可是您能够经过Map.keyset().stream()、map.values().stream()和 map.entrySet().stream()在映射的键、值或条目上建立专门的流。

此外，maps 支持各类新的和有用的方法来执行常见任务。

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));
复制代码

上面的代码应该解释的很清楚: putIfAbsent防止咱们编写额外的if null检查；forEach容许使用者对映射的每一个值执行操做。

下面的例子展现了如何使用函数在map上进行计算(compute)：

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
复制代码

接下来，咱们学习如何删除一个给定键的条目，当前键值与给定值匹配时将被删除:

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

map.remove(3, "val33");
map.get(3);             // null
复制代码

其余有用的方法

map.getOrDefault(42, "not found");  // not found
复制代码

在map中，合并多个条目是很简单的：

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
复制代码

若是不存在 key 的条目，则将key/value放入map中，或者调用merge函数来更改现有的值。

Date API

Java 8 在包Java .time下包含一个全新的日期和时间API。新的日期API能够与Joda-Time库进行比较，可是它not the same。

下面的示例涵盖了这个新API的最重要部分。

Clock

Clock 提供对当前日期和时间的访问。Clocks 知道一个时区，可使用它来代替 System.currentTimeMillis() 来检索当前时间（自Unix纪元以来的毫秒为单位）。这种时间线上的瞬时点也用Instant类表示。Instants 能够用来建立遗留的 java.util.Date 对象。

Clock clock = Clock.systemDefaultZone();
long millis = clock.millis();

Instant instant = clock.instant();
Date legacyDate = Date.from(instant);   // legacy java.util.Date
复制代码

Timezones

时区用ZoneId表示。能够经过静态工厂方法轻松地访问它们。时区定义偏移量，这些偏移量对于在 instants 和本地日期和时间之间进行转换很是重要。

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]
复制代码

LocalTime

LocalTime 表示没有时区的时间，例如晚上10点或17:30:15。下面的示例为上面定义的时区建立两个本地时间。而后咱们比较两个时间，并计算两个时间之间的小时和分钟的差别。

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
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LocalTime 提供了各类工厂方法来简化新实例的建立，包括时间字符串的解析。

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
复制代码

LocalDate

LocalDate 表示一个不一样的日期，例如 2014-03-11。它是不可变的，与 LocalTime 彻底相似。该示例演示了如何经过添加或减去天、月或年来计算新的日期。注意，每一个操做都返回一个新实例。

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
复制代码

从字符串解析 LocalDate 与解析 LocalTime 同样简单:

DateTimeFormatter germanFormatter = DateTimeFormatter
        .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)
        .withLocale(Locale.GERMAN);

LocalDate xmas = LocalDate.parse("24.12.2014", germanFormatter);
System.out.println(xmas);   // 2014-12-24
复制代码

LocalDateTime

LocalDateTime 表示日期时间。它将上面几节中看到的日期和时间组合到一个实例中。LocalDateTime 是不可变的，其工做原理相似于 LocalTime 和 LocalDate 。咱们能够利用方法从日期时间检索某些字段:

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
复制代码

有了时区的附加信息，它能够转换成一个 instant。Instants 能够很容易地转换为 java.util.Date 类型的遗留日期。

Instant instant = sylvester
        .atZone(ZoneId.systemDefault())
        .toInstant();

Date legacyDate = Date.from(instant);
System.out.println(legacyDate);     // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014
复制代码

格式化日期-时间就像格式化日期或时间同样工做。咱们能够用自定义模式建立格式化器，而没必要使用预约义的格式。

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
复制代码

与 java.text.NumberFormat 不一样，新的 DateTimeFormatter 是不可变的，而且线程安全的。

有关 pattern 语法的详细信息，请阅读这里。

Annotations

Java 8中的注解是可重复的。让咱们直接来看一个例子。

首先，咱们定义一个容器注解，它包含一个实际注解数组:

@interface Hints {
    Hint[] value();
}

@Repeatable(Hints.class)
@interface Hint {
    String value();
}
复制代码

Java 8 经过声明注释 @Repeatable 使咱们可以使用同一类型的多个注释。

方式 1: 使用容器注解 (老写法)

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

方式 2: 使用可重复注解 (新写法)

@Hint("hint1")
@Hint("hint2")
class Person {}
复制代码

使用方式 2，java 编译器隐式地设置了 @ hint 注解。这对于经过反射读取注解信息很是重要。

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);          // 2
复制代码

虽然咱们从未在 Person 类上声明 @Hints 注解，可是它仍然能够经过 getAnnotation(Hints.class) 读取。然而，更方便的方法是 getAnnotationsByType ，它容许直接访问全部带有 @Hint 的注解。

此外，Java 8 中注解的使用扩展到了两个新目标:

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

下一步应该干吗？

个人 Java 8 编程指南到此结束。若是您想了解更多关于 JDK8 API 的全部新类和特性，请查看个人 JDK8 API Explorer。

它能够帮助你找出 JDK 8 中全部的新类和隐藏的精华，好比 Arrays.parallelSort, StampedLock 和 CompletableFuture —仅举几个例子。

我还在个人 blog 上发表了一些后续文章，您可能会感兴趣:

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(本文结束)