Java 8简明教程

欢迎阅读我编写的Java 8介绍。本教程将带领你一步一步地认识这门语言的新特性。经过简单明了的代码示例,你将会学习到如何使用默认接口方法,Lambda表达式,方法引用和重复注解。看完这篇教程后,你还将对最新推出的API有必定的了解,例如:流控制,函数式接口,map扩展和新的时间日期API等等。html

容许在接口中有默认方法实现

Java 8 容许咱们使用default关键字,为接口声明添加非抽象的方法实现。这个特性又被称为扩展方法。下面是咱们的第一个例子:java

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

在接口Formula中,除了抽象方法caculate之外,还定义了一个默认方法sqrt。Formula的实现类只须要实现抽象方法caculate就能够了。默认方法sqrt能够直接使用。git

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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对象以匿名对象的形式实现了Formula接口。代码很啰嗦:用了6行代码才实现了一个简单的计算功能:a*100开平方根。咱们在下一节会看到,Java 8 还有一种更加优美的方法,可以实现包含单个函数的对象。程序员

Lambda表达式

让咱们从最简单的例子开始,来学习如何对一个string列表进行排序。咱们首先使用Java 8以前的方法来实现:github

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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);
     }
});

静态工具方法Collections.sort接受一个list,和一个Comparator接口做为输入参数,Comparator的实现类能够对输入的list中的元素进行比较。一般状况下,你能够直接用建立匿名Comparator对象,并把它做为参数传递给sort方法。编程

除了建立匿名对象之外,Java 8 还提供了一种更简洁的方式,Lambda表达式。c#

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

你能够看到,这段代码就比以前的更加简短和易读。可是,它还能够更加简短:api

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

只要一行代码,包含了方法体。你甚至能够连大括号对{}和return关键字都省略不要。不过这还不是最短的写法:数组

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

Java编译器可以自动识别参数的类型,因此你就能够省略掉类型不写。让咱们再深刻地研究一下lambda表达式的威力吧。安全

函数式接口

Lambda表达式如何匹配Java的类型系统?每个lambda都可以经过一个特定的接口,与一个给定的类型进行匹配。一个所谓的函数式接口必需要有且仅有一个抽象方法声明。每一个与之对应的lambda表达式必需要与抽象方法的声明相匹配。因为默认方法不是抽象的,所以你能够在你的函数式接口里任意添加默认方法。

任意只包含一个抽象方法的接口,咱们均可以用来作成lambda表达式。为了让你定义的接口知足要求,你应当在接口前加上@FunctionalInterface 标注。编译器会注意到这个标注,若是你的接口中定义了第二个抽象方法的话,编译器会抛出异常。

举例:

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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

注意,若是你不写@FunctionalInterface 标注,程序也是正确的。

方法和构造函数引用

上面的代码实例能够经过静态方法引用,使之更加简洁:

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

Java 8 容许你经过::关键字获取方法或者构造函数的的引用。上面的例子就演示了如何引用一个静态方法。并且,咱们还能够对一个对象的方法进行引用:

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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"

让咱们看看如何使用::关键字引用构造函数。首先咱们定义一个示例bean,包含不一样的构造方法:

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

接下来,咱们定义一个person工厂接口,用来建立新的person对象:

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

而后咱们经过构造函数引用来把全部东西拼到一块儿,而不是像之前同样,经过手动实现一个工厂来这么作。

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

咱们经过Person::new来建立一个Person类构造函数的引用。Java编译器会自动地选择合适的构造函数来匹配PersonFactory.create函数的签名,并选择正确的构造函数形式。

Lambda的范围

对于lambdab表达式外部的变量,其访问权限的粒度与匿名对象的方式很是相似。你可以访问局部对应的外部区域的局部final变量,以及成员变量和静态变量。

访问局部变量

咱们能够访问lambda表达式外部的final局部变量:

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final int num = 1 ;
Converter<Integer, String> stringConverter =
         (from) -> String.valueOf(from + num);
 
stringConverter.convert( 2 );     // 3

可是与匿名对象不一样的是,变量num并不须要必定是final。下面的代码依然是合法的:

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int num = 1 ;
Converter<Integer, String> stringConverter =
         (from) -> String.valueOf(from + num);
 
stringConverter.convert( 2 );     // 3

然而,num在编译的时候被隐式地当作final变量来处理。下面的代码就不合法:

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

在lambda表达式内部企图改变num的值也是不容许的。

访问成员变量和静态变量

与局部变量不一样,咱们在lambda表达式的内部能获取到对成员变量或静态变量的读写权。这种访问行为在匿名对象里是很是典型的。

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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);
         };
     }
}

访问默认接口方法

还记得第一节里面formula的那个例子么? 接口Formula定义了一个默认的方法sqrt,该方法可以访问formula全部的对象实例,包括匿名对象。这个对lambda表达式来说则无效。

默认方法没法在lambda表达式内部被访问。所以下面的代码是没法经过编译的:

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

内置函数式接口

JDK 1.8 API中包含了不少内置的函数式接口。有些是在之前版本的Java中你们耳熟能详的,例如Comparator接口,或者Runnable接口。对这些现成的接口进行实现,能够经过@FunctionalInterface 标注来启用Lambda功能支持。

此外,Java 8 API 还提供了不少新的函数式接口,来下降程序员的工做负担。有些新的接口已经在Google Guava库中颇有名了。若是你对这些库很熟的话,你甚至闭上眼睛都可以想到,这些接口在类库的实现过程当中起了多么大的做用。

Predicates

Predicate是一个布尔类型的函数,该函数只有一个输入参数。Predicate接口包含了多种默认方法,用于处理复杂的逻辑动词(and, or,negate)

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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();

Functions

Function接口接收一个参数,并返回单一的结果。默认方法能够将多个函数串在一块儿(compse, andThen)

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

Suppliers

Supplier接口产生一个给定类型的结果。与Function不一样的是,Supplier没有输入参数。

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

Consumers

Consumer表明了在一个输入参数上须要进行的操做。

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

Comparators

Comparator接口在早期的Java版本中很是著名。Java 8 为这个接口添加了不一样的默认方法。

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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

Optionals

Optional不是一个函数式接口,而是一个精巧的工具接口,用来防止NullPointerEception产生。这个概念在下一节会显得很重要,因此咱们在这里快速地浏览一下Optional的工做原理。

Optional是一个简单的值容器,这个值能够是null,也能够是non-null。考虑到一个方法可能会返回一个non-null的值,也可能返回一个空值。为了避免直接返回null,咱们在Java 8中就返回一个Optional.

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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"

Streams

java.util.Stream表示了某一种元素的序列,在这些元素上能够进行各类操做。Stream操做能够是中间操做,也能够是完结操做。完结操做会返回一个某种类型的值,而中间操做会返回流对象自己,而且你能够经过屡次调用同一个流操做方法来将操做结果串起来(就像StringBuffer的append方法同样————译者注)。Stream是在一个源的基础上建立出来的,例如java.util.Collection中的list或者set(map不能做为Stream的源)。Stream操做每每能够经过顺序或者并行两种方式来执行。

咱们先了解一下序列流。首先,咱们经过string类型的list的形式建立示例数据:

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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" );

Java 8中的Collections类的功能已经有所加强,你能够之直接经过调用Collections.stream()或者Collection.parallelStream()方法来建立一个流对象。下面的章节会解释这个最经常使用的操做。

Filter

Filter接受一个predicate接口类型的变量,并将全部流对象中的元素进行过滤。该操做是一个中间操做,所以它容许咱们在返回结果的基础上再进行其余的流操做(forEach)。ForEach接受一个function接口类型的变量,用来执行对每个元素的操做。ForEach是一个停止操做。它不返回流,因此咱们不能再调用其余的流操做。

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

Sorted

Sorted是一个中间操做,可以返回一个排过序的流对象的视图。流对象中的元素会默认按照天然顺序进行排序,除非你本身指定一个Comparator接口来改变排序规则。

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

必定要记住,sorted只是建立一个流对象排序的视图,而不会改变原来集合中元素的顺序。原来string集合中的元素顺序是没有改变的。

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

Map

map是一个对于流对象的中间操做,经过给定的方法,它可以把流对象中的每个元素对应到另一个对象上。下面的例子就演示了如何把每一个string都转换成大写的string. 不但如此,你还能够把每一种对象映射成为其余类型。对于带泛型结果的流对象,具体的类型还要由传递给map的泛型方法来决定。

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stringCollection
     .stream()
     .map(String::toUpperCase)
     .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
     .forEach(System.out::println);
 
// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

Match

匹配操做有多种不一样的类型,都是用来判断某一种规则是否与流对象相互吻合的。全部的匹配操做都是终结操做,只返回一个boolean类型的结果。

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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

Count

Count是一个终结操做,它的做用是返回一个数值,用来标识当前流对象中包含的元素数量。

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

Reduce

该操做是一个终结操做,它可以经过某一个方法,对元素进行削减操做。该操做的结果会放在一个Optional变量里返回。

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Optional<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

像上面所说的,流操做能够是顺序的,也能够是并行的。顺序操做经过单线程执行,而并行操做则经过多线程执行。

下面的例子就演示了如何使用并行流进行操做来提升运行效率,代码很是简单。

首先咱们建立一个大的list,里面的元素都是惟一的:

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

如今,咱们测量一下对这个集合进行排序所使用的时间。

顺序排序

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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

并行排序

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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

如你所见,全部的代码段几乎都相同,惟一的不一样就是把stream()改为了parallelStream(), 结果并行排序快了50%。

Map

正如前面已经提到的那样,map是不支持流操做的。而更新后的map如今则支持多种实用的新方法,来完成常规的任务。

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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));

上面的代码风格是彻底自解释的:putIfAbsent避免咱们将null写入;forEach接受一个消费者对象,从而将操做实施到每个map中的值上。

下面的这个例子展现了如何使用函数来计算map的编码

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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,咱们将学习,当给定一个key值时,如何把一个实例从对应的key中移除:

 

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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" );  // not found

将map中的实例合并也是很是容易的:

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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

合并操做先看map中是否没有特定的key/value存在,若是是,则把key/value存入map,不然merging函数就会被调用,对现有的数值进行修改。

时间日期API

Java 8 包含了全新的时间日期API,这些功能都放在了java.time包下。新的时间日期API是基于Joda-Time库开发的,可是也不尽相同。下面的例子就涵盖了大多数新的API的重要部分。

Clock

Clock提供了对当前时间和日期的访问功能。Clock是对当前时区敏感的,并可用于替代System.currentTimeMillis()方法来获取当前的毫秒时间。当前时间线上的时刻能够用Instance类来表示。Instance也可以用于建立原先的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

时区类能够用一个ZoneId来表示。时区类的对象能够经过静态工厂方法方便地获取。时区类还定义了一个偏移量,用来在当前时刻或某时间与目标时区时间之间进行转换。

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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

本地时间类表示一个没有指定时区的时间,例如,10 p.m.或者17:30:15,下面的例子会用上面的例子定义的时区建立两个本地时间对象。而后咱们会比较两个时间,并计算它们之间的小时和分钟的不一样。

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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

LocalTime是由多个工厂方法组成,其目的是为了简化对时间对象实例的建立和操做,包括对时间字符串进行解析的操做。

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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

本地时间表示了一个独一无二的时间,例如:2014-03-11。这个时间是不可变的,与LocalTime是同源的。下面的例子演示了如何经过加减日,月,年等指标来计算新的日期。记住,每一次操做都会返回一个新的时间对象。

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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<span style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times, serif; font-size: 13px; line-height: 19px;">Parsing a LocalDate from a string is just as simple as parsing a LocalTime:</span>

解析字符串并造成LocalDate对象,这个操做和解析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表示的是日期-时间。它将刚才介绍的日期对象和时间对象结合起来,造成了一个对象实例。LocalDateTime是不可变的,与LocalTime和LocalDate的工做原理相同。咱们能够经过调用方法来获取日期时间对象中特定的数据域。

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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

若是再加上的时区信息,LocalDateTime可以被转换成Instance实例。Instance可以被转换成之前的java.util.Date对象。

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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

格式化日期-时间对象就和格式化日期对象或者时间对象同样。除了使用预约义的格式之外,咱们还能够建立自定义的格式化对象,而后匹配咱们自定义的格式。

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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

不一样于java.text.NumberFormat,新的DateTimeFormatter类是不可变的,也是线程安全的。

 

Annotations

Java 8中的注解是可重复的。让咱们直接深刻看看例子,弄明白它是什么意思。

首先,咱们定义一个包装注解,它包括了一个实际注解的数组

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

只要在前面加上注解名:@Repeatable,Java 8 容许咱们对同一类型使用多重注解,

变体1:使用注解容器(老方法)

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

变体2:使用可重复注解(新方法)

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

使用变体2,Java编译器可以在内部自动对@Hint进行设置。这对于经过反射来读取注解信息来讲,是很是重要的。

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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);          // 2

尽管咱们绝对不会在Person类上声明@Hints注解,可是它的信息仍然能够经过getAnnotation(Hints.class)来读取。而且,getAnnotationsByType方法会更方便,由于它赋予了全部@Hints注解标注的方法直接的访问权限。

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

先到这里

个人Java 8编程指南就到此告一段落。固然,还有不少内容须要进一步研究和说明。这就须要靠读者您来对JDK 8进行探究了,例如:Arrays.parallelSort, StampedLock和CompletableFuture等等 ———— 我这里只是举几个例子而已。

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原文连接: winterbe 翻译: ImportNew.com 黄小非
译文连接: http://www.importnew.com/10360.html

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