Java 的新特性

前言： Java 8 已经发布很久了，很多报道表明Java 8 是一次重大的版本升级。在Java Code Geeks上已经有很多介绍Java 8新特性的文章，例如Playing with Java 8 – Lambdas and Concurrency、Java 8 Date Time API Tutorial : LocalDateTime和Abstract Class Versus Interface in the JDK 8 Era。本文还参考了一些其他资料，例如：15 Must Read Java 8 Tutorials和The Dark Side of Java 8。本文综合了上述资料，整理成一份关于Java 8新特性的参考教材，希望你有所收获。

1. 简介

毫无疑问，Java 8是Java自Java 5（发布于2004年）之后的最重要的版本。这个版本包含语言、编译器、库、工具和JVM等方面的十多个新特性。在本文中我们将学习这些新特性，并用实际的例子说明在什么场景下适合使用。

这个教程包含Java开发者经常面对的几类问题：

• 语言
• 编译器
• 库
• 工具
• 运行时（JVM）

2. Java语言的新特性

Java 8是Java的一个重大版本，有人认为，虽然这些新特性领Java开发人员十分期待，但同时也需要花不少精力去学习。在这一小节中，我们将介绍Java 8的大部分新特性。

2.1 Lambda表达式和函数式接口

Lambda表达式（也称为闭包）是Java 8中最大和最令人期待的语言改变。它允许我们将函数当成参数传递给某个方法，或者把代码本身当作数据处理：函数式开发者非常熟悉这些概念。很多JVM平台上的语言（Groovy、Scala等）从诞生之日就支持Lambda表达式，但是Java开发者没有选择，只能使用匿名内部类代替Lambda表达式。

Lambda的设计耗费了很多时间和很大的社区力量，最终找到一种折中的实现方案，可以实现简洁而紧凑的语言结构。最简单的Lambda表达式可由逗号分隔的参数列表、->符号和语句块组成，例如：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );

在上面这个代码中的参数e的类型是由编译器推理得出的，你也可以显式指定该参数的类型，例如：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( ( String e ) -> System.out.println( e ) );

如果Lambda表达式需要更复杂的语句块，则可以使用花括号将该语句块括起来，类似于Java中的函数体，例如：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> {
    System.out.print( e );
    System.out.print( e );
} );

Lambda表达式可以引用类成员和局部变量（会将这些变量隐式得转换成final的），例如下列两个代码块的效果完全相同：

String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( 
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

和

final String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( 
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

Lambda表达式有返回值，返回值的类型也由编译器推理得出。如果Lambda表达式中的语句块只有一行，则可以不用使用return语句，下列两个代码片段效果相同：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );

和

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {
    int result = e1.compareTo( e2 );
    return result;
} );

Lambda的设计者们为了让现有的功能与Lambda表达式良好兼容，考虑了很多方法，于是产生了函数接口这个概念。函数接口指的是只有一个函数的接口，这样的接口可以隐式转换为Lambda表达式。java.lang.Runnable和java.util.concurrent.Callable是函数式接口的最佳例子。在实践中，函数式接口非常脆弱：只要某个开发者在该接口中添加一个函数，则该接口就不再是函数式接口进而导致编译失败。为了克服这种代码层面的脆弱性，并显式说明某个接口是函数式接口，Java 8 提供了一个特殊的注解@FunctionalInterface（Java 库中的所有相关接口都已经带有这个注解了），举个简单的函数式接口的定义：

@FunctionalInterface
public interface Functional {
    void method();
}

不过有一点需要注意，默认方法和静态方法不会破坏函数式接口的定义，因此如下的代码是合法的。

@FunctionalInterface
public interface FunctionalDefaultMethods {
    void method();
<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">default</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">defaultMethod</span><span class="hljs-params">()</span> </span>{            
}        

}

Lambda表达式作为Java 8的最大卖点，它有潜力吸引更多的开发者加入到JVM平台，并在纯Java编程中使用函数式编程的概念。如果你需要了解更多Lambda表达式的细节，可以参考官方文档。

2.2 接口的默认方法和静态方法

Java 8使用两个新概念扩展了接口的含义：默认方法和静态方法。默认方法使得接口有点类似traits，不过要实现的目标不一样。默认方法使得开发者可以在 不破坏二进制兼容性的前提下，往现存接口中添加新的方法，即不强制那些实现了该接口的类也同时实现这个新加的方法。

默认方法和抽象方法之间的区别在于抽象方法需要实现，而默认方法不需要。接口提供的默认方法会被接口的实现类继承或者覆写，例子代码如下：

private interface Defaulable {
    // Interfaces now allow default methods, the implementer may or 
    // may not implement (override) them.
    default String notRequired() { 
        return "Default implementation"; 
    }        
}
private static class DefaultableImpl implements Defaulable {

}
private static class OverridableImpl implements Defaulable {

@Override

public String notRequired() {

return "Overridden implementation";

}

}

Defaulable接口使用关键字default定义了一个默认方法notRequired()。DefaultableImpl类实现了这个接口，同时默认继承了这个接口中的默认方法；OverridableImpl类也实现了这个接口，但覆写了该接口的默认方法，并提供了一个不同的实现。

Java 8带来的另一个有趣的特性是在接口中可以定义静态方法，例子代码如下：

private interface DefaulableFactory {
    // Interfaces now allow static methods
    static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) {
        return supplier.get();
    }
}

下面的代码片段整合了默认方法和静态方法的使用场景：

public static void main( String[] args ) {
    Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new );
    System.out.println( defaulable.notRequired() );
defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::<span class="hljs-keyword">new</span> );
System.out.println( defaulable.notRequired() );

}

这段代码的输出结果如下：

Default implementation
Overridden implementation

由于JVM上的默认方法的实现在字节码层面提供了支持，因此效率非常高。默认方法允许在不打破现有继承体系的基础上改进接口。该特性在官方库中的应用是：给java.util.Collection接口添加新方法，如stream()、parallelStream()、forEach()和removeIf()等等。

尽管默认方法有这么多好处，但在实际开发中应该谨慎使用：在复杂的继承体系中，默认方法可能引起歧义和编译错误。如果你想了解更多细节，可以参考官方文档。

2.3 方法引用

方法引用使得开发者可以直接引用现存的方法、Java类的构造方法或者实例对象。方法引用和Lambda表达式配合使用，使得java类的构造方法看起来紧凑而简洁，没有很多复杂的模板代码。

西门的例子中，Car类是不同方法引用的例子，可以帮助读者区分四种类型的方法引用。

public static class Car {
    public static Car create( final Supplier< Car > supplier ) {
        return supplier.get();
    }
<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">collide</span>(<span class="hljs-params"> final Car car </span>) </span>{
    System.<span class="hljs-keyword">out</span>.println( <span class="hljs-string">"Collided "</span> + car.toString() );
}

<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">follow</span>(<span class="hljs-params"> final Car another </span>) </span>{
    System.<span class="hljs-keyword">out</span>.println( <span class="hljs-string">"Following the "</span> + another.toString() );
}

<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">repair</span>() </span>{   
    System.<span class="hljs-keyword">out</span>.println( <span class="hljs-string">"Repaired "</span> + <span class="hljs-keyword">this</span>.toString() );
}

}

第一种方法引用的类型是构造器引用，语法是Class::new，或者更一般的形式：Class<T>::new。注意：这个构造器没有参数。

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

第二种方法引用的类型是静态方法引用，语法是Class::static_method。注意：这个方法接受一个Car类型的参数。

cars.forEach( Car::collide );

第三种方法引用的类型是某个类的成员方法的引用，语法是Class::method，注意，这个方法没有定义入参：

cars.forEach( Car::repair );

第四种方法引用的类型是某个实例对象的成员方法的引用，语法是instance::method。注意：这个方法接受一个Car类型的参数：

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

运行上述例子，可以在控制台看到如下输出（Car实例可能不同）：

Collided com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Repaired com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Following the com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d

如果想了解和学习更详细的内容，可以参考官方文档

2.4 重复注解

自从Java 5中引入注解以来，这个特性开始变得非常流行，并在各个框架和项目中被广泛使用。不过，注解有一个很大的限制是：在同一个地方不能多次使用同一个注解。Java 8打破了这个限制，引入了重复注解的概念，允许在同一个地方多次使用同一个注解。

在Java 8中使用@Repeatable注解定义重复注解，实际上，这并不是语言层面的改进，而是编译器做的一个trick，底层的技术仍然相同。可以利用下面的代码说明：

package com.javacodegeeks.java8.repeatable.annotations;
import java.lang.annotation.ElementType;

import java.lang.annotation.Repeatable;

import java.lang.annotation.Retention;

import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

import java.lang.annotation.Target;
public class RepeatingAnnotations {

@Target( ElementType.TYPE )

@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )

public @interface Filters {

Filter[] value();

}
<span class="hljs-annotation">@Target</span>( ElementType.TYPE )
<span class="hljs-annotation">@Retention</span>( RetentionPolicy.RUNTIME )
<span class="hljs-annotation">@Repeatable</span>( Filters.class )
<span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-annotation">@interface</span> Filter {
    <span class="hljs-function">String <span class="hljs-title">value</span><span class="hljs-params">()</span></span>;
};

<span class="hljs-annotation">@Filter</span>( <span class="hljs-string">"filter1"</span> )
<span class="hljs-annotation">@Filter</span>( <span class="hljs-string">"filter2"</span> )
<span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">interface</span> <span class="hljs-title">Filterable</span> </span>{        
}

<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">main</span><span class="hljs-params">(String[] args)</span> </span>{
    <span class="hljs-keyword">for</span>( Filter filter: Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) ) {
        System.out.println( filter.value() );
    }
}

}

正如我们所见，这里的Filter类使用@Repeatable(Filters.class)注解修饰，而Filters是存放Filter注解的容器，编译器尽量对开发者屏蔽这些细节。这样，Filterable接口可以用两个Filter注解注释（这里并没有提到任何关于Filters的信息）。

另外，反射API提供了一个新的方法：getAnnotationsByType()，可以返回某个类型的重复注解，例如Filterable.class.getAnnoation(Filters.class)将返回两个Filter实例，输出到控制台的内容如下所示：

filter1
filter2

如果你希望了解更多内容，可以参考官方文档。

2.5 更好的类型推断

Java 8编译器在类型推断方面有很大的提升，在很多场景下编译器可以推导出某个参数的数据类型，从而使得代码更为简洁。例子代码如下：

package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
public class Value< T > {

public static< T > T defaultValue() {

return null;

}
<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> T <span class="hljs-title">getOrDefault</span><span class="hljs-params">( T value, T defaultValue )</span> </span>{
    <span class="hljs-keyword">return</span> ( value != <span class="hljs-keyword">null</span> ) ? value : defaultValue;
}

}

下列代码是Value<String>类型的应用：

package com.javacodegeeks.java8.type.inference;
public class TypeInference {

public static void main(String[] args) {

final Value< String > value = new Value<>();

value.getOrDefault( "22", Value.defaultValue() );

}

}

参数Value.defaultValue()的类型由编译器推导得出，不需要显式指明。在Java 7中这段代码会有编译错误，除非使用Value.<String>defaultValue()。

2.6 拓宽注解的应用场景

Java 8拓宽了注解的应用场景。现在，注解几乎可以使用在任何元素上：局部变量、接口类型、超类和接口实现类，甚至可以用在函数的异常定义上。下面是一些例子：

package com.javacodegeeks.java8.annotations;
import java.lang.annotation.ElementType;

import java.lang.annotation.Retention;

import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

import java.lang.annotation.Target;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Collection;
public class Annotations {

@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )

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

public @interface NonEmpty {

}
<span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Holder</span>&lt; @<span class="hljs-title">NonEmpty</span> <span class="hljs-title">T</span> &gt; <span class="hljs-keyword">extends</span> @<span class="hljs-title">NonEmpty</span> <span class="hljs-title">Object</span> </span>{
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">method</span><span class="hljs-params">()</span> <span class="hljs-keyword">throws</span> @NonEmpty Exception </span>{            
    }
}

<span class="hljs-annotation">@SuppressWarnings</span>( <span class="hljs-string">"unused"</span> )
<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">main</span><span class="hljs-params">(String[] args)</span> </span>{
    <span class="hljs-keyword">final</span> Holder&lt; String &gt; holder = <span class="hljs-keyword">new</span> <span class="hljs-annotation">@NonEmpty</span> Holder&lt; String &gt;();        
    <span class="hljs-annotation">@NonEmpty</span> Collection&lt; <span class="hljs-annotation">@NonEmpty</span> String &gt; strings = <span class="hljs-keyword">new</span> ArrayList&lt;&gt;();        
}

}

ElementType.TYPE_USER和ElementType.TYPE_PARAMETER是Java 8新增的两个注解，用于描述注解的使用场景。Java 语言也做了对应的改变，以识别这些新增的注解。

3. Java编译器的新特性

3.1 参数名称

为了在运行时获得Java程序中方法的参数名称，老一辈的Java程序员必须使用不同方法，例如Paranamer liberary。Java 8终于将这个特性规范化，在语言层面（使用反射API和Parameter.getName()方法）和字节码层面（使用新的javac编译器以及-parameters参数）提供支持。

package com.javacodegeeks.java8.parameter.names;
import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Parameter;
public class ParameterNames {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Method method = ParameterNames.class.getMethod( "main", String[].class );

for( final Parameter parameter: method.getParameters() ) {

System.out.println( "Parameter: " + parameter.getName() );

}

}

}

在Java 8中这个特性是默认关闭的，因此如果不带-parameters参数编译上述代码并运行，则会输出如下结果：

Parameter: arg0

如果带-parameters参数，则会输出如下结果（正确的结果）：

Parameter: args

如果你使用Maven进行项目管理，则可以在maven-compiler-plugin编译器的配置项中配置-parameters参数：

<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
    <version>3.1</version>
    <configuration>
        <compilerArgument>-parameters</compilerArgument>
        <source>1.8</source>
        <target>1.8</target>
    </configuration>
</plugin>

4. Java官方库的新特性

Java 8增加了很多新的工具类（date/time类），并扩展了现存的工具类，以支持现代的并发编程、函数式编程等。

4.1 Optional

Java应用中最常见的bug就是空值异常。在Java 8之前，Google Guava引入了Optionals类来解决NullPointerException，从而避免源码被各种null检查污染，以便开发者写出更加整洁的代码。Java 8也将Optional加入了官方库。

Optional仅仅是一个容易：存放T类型的值或者null。它提供了一些有用的接口来避免显式的null检查，可以参考Java 8官方文档了解更多细节。

接下来看一点使用Optional的例子：可能为空的值或者某个类型的值：

Optional< String > fullName = Optional.ofNullable( null );
System.out.println( "Full Name is set? " + fullName.isPresent() );        
System.out.println( "Full Name: " + fullName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
System.out.println( fullName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );

如果Optional实例持有一个非空值，则isPresent()方法返回true，否则返回false；orElseGet()方法，Optional实例持有null，则可以接受一个lambda表达式生成的默认值；map()方法可以将现有的Opetional实例的值转换成新的值；orElse()方法与orElseGet()方法类似，但是在持有null的时候返回传入的默认值。

上述代码的输出结果如下：

Full Name is set? false
Full Name: [none]
Hey Stranger!

再看下另一个简单的例子：

Optional< String > firstName = Optional.of( "Tom" );
System.out.println( "First Name is set? " + firstName.isPresent() );        
System.out.println( "First Name: " + firstName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
System.out.println( firstName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
System.out.println();

这个例子的输出是：

First Name is set? true
First Name: Tom
Hey Tom!

如果想了解更多的细节，请参考官方文档。

4.2 Streams

新增的Stream API（java.util.stream）将生成环境的函数式编程引入了Java库中。这是目前为止最大的一次对Java库的完善，以便开发者能够写出更加有效、更加简洁和紧凑的代码。

Steam API极大得简化了集合操作（后面我们会看到不止是集合），首先看下这个叫Task的类：

public class Streams  {
    private enum Status {
        OPEN, CLOSED
    };
<span class="hljs-keyword">private</span> <span class="hljs-keyword">static</span> <span class="hljs-keyword">final</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Task</span> </span>{
    <span class="hljs-keyword">private</span> <span class="hljs-keyword">final</span> Status status;
    <span class="hljs-keyword">private</span> <span class="hljs-keyword">final</span> Integer points;

    Task( <span class="hljs-keyword">final</span> Status status, <span class="hljs-keyword">final</span> Integer points ) {
        <span class="hljs-keyword">this</span>.status = status;
        <span class="hljs-keyword">this</span>.points = points;
    }

    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> Integer <span class="hljs-title">getPoints</span><span class="hljs-params">()</span> </span>{
        <span class="hljs-keyword">return</span> points;
    }

    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> Status <span class="hljs-title">getStatus</span><span class="hljs-params">()</span> </span>{
        <span class="hljs-keyword">return</span> status;
    }

    <span class="hljs-annotation">@Override</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">public</span> String <span class="hljs-title">toString</span><span class="hljs-params">()</span> </span>{
        <span class="hljs-keyword">return</span> String.format( <span class="hljs-string">"[%s, %d]"</span>, status, points );
    }
}

}

Task类有一个分数（或伪复杂度）的概念，另外还有两种状态：OPEN或者CLOSED。现在假设有一个task集合：

final Collection< Task > tasks = Arrays.asList(
    new Task( Status.OPEN, 5 ),
    new Task( Status.OPEN, 13 ),
    new Task( Status.CLOSED, 8 ) 
);

首先看一个问题：在这个task集合中一共有多少个OPEN状态的点？在Java 8之前，要解决这个问题，则需要使用foreach循环遍历task集合；但是在Java 8中可以利用steams解决：包括一系列元素的列表，并且支持顺序和并行处理。

// Calculate total points of all active tasks using sum()
final long totalPointsOfOpenTasks = tasks
    .stream()
    .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN )
    .mapToInt( Task::getPoints )
    .sum();
System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );

运行这个方法的控制台输出是：

Total points: 18

这里有很多知识点值得说。首先，tasks集合被转换成steam表示；其次，在steam上的filter操作会过滤掉所有CLOSED的task；第三，mapToInt操作基于每个task实例的Task::getPoints方法将task流转换成Integer集合；最后，通过sum方法计算总和，得出最后的结果。

在学习下一个例子之前，还需要记住一些steams（点此更多细节）的知识点。Steam之上的操作可分为中间操作和晚期操作。

中间操作会返回一个新的steam——执行一个中间操作（例如filter）并不会执行实际的过滤操作，而是创建一个新的steam，并将原steam中符合条件的元素放入新创建的steam。

晚期操作（例如forEach或者sum），会遍历steam并得出结果或者附带结果；在执行晚期操作之后，steam处理线已经处理完毕，就不能使用了。在几乎所有情况下，晚期操作都是立刻对steam进行遍历。

steam的另一个价值是创造性地支持并行处理（parallel processing）。对于上述的tasks集合，我们可以用下面的代码计算所有任务的点数之和：

// Calculate total points of all tasks
final double totalPoints = tasks
   .stream()
   .parallel()
   .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints ) 
   .reduce( 0, Integer::sum );
System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );

这里我们使用parallel方法并行处理所有的task，并使用reduce方法计算最终的结果。控制台输出如下：

Total points（all tasks）: 26.0

对于一个集合，经常需要根据某些条件对其中的元素分组。利用steam提供的API可以很快完成这类任务，代码如下：

// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
    .stream()
    .collect( Collectors.groupingBy( Task::getStatus ) );
System.out.println( map );

控制台的输出如下：

{CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]}

最后一个关于tasks集合的例子问题是：如何计算集合中每个任务的点数在集合中所占的比重，具体处理的代码如下：

// Calculate the weight of each tasks (as percent of total points) 
final Collection< String > result = tasks
    .stream()                                        // Stream< String >
    .mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream
    .asLongStream()                                  // LongStream
    .mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream
    .boxed()                                         // Stream< Double >
    .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
    .mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String> 
    .collect( Collectors.toList() );                 // List< String > 
System.out.println( result );

控制台输出结果如下：

[19%, 50%, 30%]

最后，正如之前所说，Steam API不仅可以作用于Java集合，传统的IO操作（从文件或者网络一行一行得读取数据）可以受益于steam处理，这里有一个小例子：

final Path path = new File( filename ).toPath();
try( Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 ) ) {
    lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
}

Stream的方法onClose 返回一个等价的有额外句柄的Stream，当Stream的close（）方法被调用的时候这个句柄会被执行。Stream API、Lambda表达式还有接口默认方法和静态方法支持的方法引用，是Java 8对软件开发的现代范式的响应。

4.3 Date/Time API(JSR 310)

Java 8引入了新的Date-Time API(JSR 310)来改进时间、日期的处理。时间和日期的管理一直是最令Java开发者痛苦的问题。java.util.Date和后来的java.util.Calendar一直没有解决这个问题（甚至令开发者更加迷茫）。

因为上面这些原因，诞生了第三方库Joda-Time，可以替代Java的时间管理API。Java 8中新的时间和日期管理API深受Joda-Time影响，并吸收了很多Joda-Time的精华。新的java.time包包含了所有关于日期、时间、时区、Instant（跟日期类似但是精确到纳秒）、duration（持续时间）和时钟操作的类。新设计的API认真考虑了这些类的不变性（从java.util.Calendar吸取的教训），如果某个实例需要修改，则返回一个新的对象。

我们接下来看看java.time包中的关键类和各自的使用例子。首先，Clock类使用时区来返回当前的纳秒时间和日期。Clock可以替代System.currentTimeMillis()和TimeZone.getDefault()。

// Get the system clock as UTC offset 
final Clock clock = Clock.systemUTC();
System.out.println( clock.instant() );
System.out.println( clock.millis() );

这个例子的输出结果是：

2014-04-12T15:19:29.282Z
1397315969360

第二，关注下LocalDate和LocalTime类。LocalDate仅仅包含ISO-8601日历系统中的日期部分；LocalTime则仅仅包含该日历系统中的时间部分。这两个类的对象都可以使用Clock对象构建得到。

// Get the local date and local time
final LocalDate date = LocalDate.now();
final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );
System.out.println( date );

System.out.println( dateFromClock );
// Get the local date and local time

final LocalTime time = LocalTime.now();

final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock );
System.out.println( time );

System.out.println( timeFromClock );

上述例子的输出结果如下：

2014-04-12
2014-04-12
11:25:54.568
15:25:54.568

LocalDateTime类包含了LocalDate和LocalTime的信息，但是不包含ISO-8601日历系统中的时区信息。这里有一些关于LocalDate和LocalTime的例子：

// Get the local date/time
final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();
final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );
System.out.println( datetime );

System.out.println( datetimeFromClock );

上述这个例子的输出结果如下：

2014-04-12T11:37:52.309
2014-04-12T15:37:52.309

如果你需要特定时区的data/time信息，则可以使用ZoneDateTime，它保存有ISO-8601日期系统的日期和时间，而且有时区信息。下面是一些使用不同时区的例子：

// Get the zoned date/time
final ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of( "America/Los_Angeles" ) );
System.out.println( zonedDatetime );

System.out.println( zonedDatetimeFromClock );

System.out.println( zonedDatetimeFromZone );

这个例子的输出结果是：

2014-04-12T11:47:01.017-04:00[America/New_York]
2014-04-12T15:47:01.017Z
2014-04-12T08:47:01.017-07:00[America/Los_Angeles]

最后看下Duration类，它持有的时间精确到秒和纳秒。这使得我们可以很容易得计算两个日期之间的不同，例子代码如下：

// Get duration between two dates
final LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2014, Month.APRIL, 16, 0, 0, 0 );
final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2015, Month.APRIL, 16, 23, 59, 59 );
final Duration duration = Duration.between( from, to );

System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );

System.out.println( "Duration in hours: " + duration.toHours() );

这个例子用于计算2014年4月16日和2015年4月16日之间的天数和小时数，输出结果如下：

Duration in days: 365
Duration in hours: 8783

对于Java 8的新日期时间的总体印象还是比较积极的，一部分是因为Joda-Time的积极影响，另一部分是因为官方终于听取了开发人员的需求。如果希望了解更多细节，可以参考官方文档。

4.4 Nashorn JavaScript引擎

Java 8提供了新的Nashorn JavaScript引擎，使得我们可以在JVM上开发和运行JS应用。NashornJavaScript引擎是javax.script.ScriptEngine的另一个实现版本，这类Script引擎遵循相同的规则，允许Java和JavaScript交互使用，例子代码如下：

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName( "JavaScript" );
System.out.println( engine.getClass().getName() );

System.out.println( "Result:" + engine.eval( "function f() { return 1; }; f() + 1;" ) );

这个代码的输出结果如下：

jdk.nashorn.api.scripting.NashornScriptEngine
Result: 2

4.5 Base64

对Base64编码的支持已经被加入到Java 8官方库中，这样不需要使用第三方库就可以进行Base64编码，例子代码如下：

package com.javacodegeeks.java8.base64;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

import java.util.Base64;
public class Base64s {

public static void main(String[] args) {

final String text = "Base64 finally in Java 8!";
    <span class="hljs-keyword">final</span> String encoded = Base64
        .getEncoder()
        .encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) );
    System.out.println( encoded );

    <span class="hljs-keyword">final</span> String decoded = <span class="hljs-keyword">new</span> String( 
        Base64.getDecoder().decode( encoded ),
        StandardCharsets.UTF_8 );
    System.out.println( decoded );
}

}

这个例子的输出结果如下：

QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==
Base64 finally in Java 8!

新的Base64API也支持URL和MINE的编码解码。
(Base64.getUrlEncoder() / Base64.getUrlDecoder(), Base64.getMimeEncoder() /Base64.getMimeDecoder())。

4.6 并行数组

Java8版本新增了很多新的方法，用于支持并行数组处理。最重要的方法是parallelSort()，可以显著加快多核机器上的数组排序。下面的例子论证了parallexXxx系列的方法：

package com.javacodegeeks.java8.parallel.arrays;
import java.util.Arrays;

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
public class ParallelArrays {

public static void main( String[] args ) {

long[] arrayOfLong = new long [ 20000 ];
    Arrays.parallelSetAll( arrayOfLong, 
        index -&gt; ThreadLocalRandom.current().nextInt( <span class="hljs-number">1000000</span> ) );
    Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( <span class="hljs-number">10</span> ).forEach( 
        i -&gt; System.<span class="hljs-keyword">out</span>.print( i + <span class="hljs-string">" "</span> ) );
    System.<span class="hljs-keyword">out</span>.println();

    Arrays.parallelSort( arrayOfLong );        
    Arrays.stream( arrayOfLong ).limit( <span class="hljs-number">10</span> ).forEach( 
        i -&gt; System.<span class="hljs-keyword">out</span>.print( i + <span class="hljs-string">" "</span> ) );
    System.<span class="hljs-keyword">out</span>.println();
}

}

上述这些代码使用parallelSetAll()方法生成20000个随机数，然后使用parallelSort()方法进行排序。这个程序会输出乱序数组和排序数组的前10个元素。上述例子的代码输出的结果是：

Unsorted: 591217 891976 443951 424479 766825 351964 242997 642839 119108 552378 
Sorted: 39 220 263 268 325 607 655 678 723 793

4.7 并发性

基于新增的lambda表达式和steam特性，为Java 8中为java.util.concurrent.ConcurrentHashMap类添加了新的方法来支持聚焦操作；另外，也为java.util.concurrentForkJoinPool类添加了新的方法来支持通用线程池操作（更多内容可以参考我们的并发编程课程）。

Java 8还添加了新的java.util.concurrent.locks.StampedLock类，用于支持基于容量的锁——该锁有三个模型用于支持读写操作（可以把这个锁当做是java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock的替代者）。

在java.util.concurrent.atomic包中也新增了不少工具类，列举如下：

• DoubleAccumulator
• DoubleAdder
• LongAccumulator
• LongAdder

5. 新的Java工具

Java 8提供了一些新的命令行工具，这部分会讲解一些对开发者最有用的工具。

5.1 Nashorn引擎：jjs

jjs是一个基于标准Nashorn引擎的命令行工具，可以接受js源码并执行。例如，我们写一个func.js文件，内容如下：

function f() { 
     return 1; 
};
print( f() + 1 );

可以在命令行中执行这个命令：jjs func.js，控制台输出结果是：

2

如果需要了解细节，可以参考官方文档。

5.2 类依赖分析器：jdeps

jdeps是一个相当棒的命令行工具，它可以展示包层级和类层级的Java类依赖关系，它以.class文件、目录或者Jar文件为输入，然后会把依赖关系输出到控制台。

我们可以利用jedps分析下Spring Framework库，为了让结果少一点，仅仅分析一个JAR文件：org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar。

jdeps org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar

这个命令会输出很多结果，我们仅看下其中的一部分：依赖关系按照包分组，如果在classpath上找不到依赖，则显示"not found".

org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar -> C:\Program Files\Java\jdk1.8.0\jre\lib\rt.jar
   org.springframework.core (org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar)
      -> java.io                                            
      -> java.lang                                          
      -> java.lang.annotation                               
      -> java.lang.ref                                      
      -> java.lang.reflect                                  
      -> java.util                                          
      -> java.util.concurrent                               
      -> org.apache.commons.logging                         not found
      -> org.springframework.asm                            not found
      -> org.springframework.asm.commons                    not found
   org.springframework.core.annotation (org.springframework.core-3.0.5.RELEASE.jar)
      -> java.lang                                          
      -> java.lang.annotation                               
      -> java.lang.reflect                                  
      -> java.util

更多的细节可以参考官方文档。

6. JVM的新特性

使用Metaspace（JEP 122）代替持久代（PermGen space）。在JVM参数方面，使用-XX:MetaSpaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize代替原来的-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize。

7. 结论

通过为开发者提供很多能够提高生产力的特性，Java 8使得Java平台前进了一大步。现在还不太适合将Java 8应用在生产系统中，但是在之后的几个月中Java 8的应用率一定会逐步提高（PS:原文时间是2014年5月9日，现在在很多公司Java 8已经成为主流，我司由于体量太大，现在也在一点点上Java 8，虽然慢但是好歹在升级了）。作为开发者，现在应该学习一些Java 8的知识，为升级做好准备。

关于spring：对于企业级开发，我们也应该关注Spring社区对Java 8的支持，可以参考这篇文章——Spring 4支持的Java 8新特性一览

8. 参考资料

• What’s New in JDK 8
• The Java Tutorials
• WildFly 8, JDK 8, NetBeans 8, Java EE
• Java 8 Tutorial
• JDK 8 Command-line Static Dependency Checker
• The Illuminating Javadoc of JDK
• The Dark Side of Java 8
• Installing Java™ 8 Support in Eclipse Kepler SR2
• Java 8
• Oracle Nashorn. A Next-Generation JavaScript Engine for the JVM