4. Java 类库的新特性

Java 8 通过增加大量新类，扩展已有类的功能的方式来改善对并发编程、函数式编程、日期/时间相关操作以及其他更多方面的支持。

4.1 Optional

到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

Optional实际上是个容器：它可以保存类型T的值，或者仅仅保存null。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。更多详情请参考官方文档。

我们下面用两个小例子来演示如何使用Optional类：一个允许为空值，一个不允许为空值。

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

复制代码

如果Optional类的实例为非空值的话，isPresent()返回true，否从返回false。为了防止Optional为空值，orElseGet()方法通过回调函数来产生一个默认值。map()函数对当前Optional的值进行转化，然后返回一个新的Optional实例。orElse()方法和orElseGet()方法类似，但是orElse接受一个默认值而不是一个回调函数。下面是这个程序的输出：

1. Full Name is set? false
   
2. Full Name: [none]
   
3. Hey Stranger!

复制代码

让我们来看看另一个例子：

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

复制代码

下面是程序的输出：

1. First Name is set? true
   
2. First Name: Tom
   
3. Hey Tom!

复制代码

更多详情请参考官方文档

4.2 Stream

最新添加的Stream API（java.util.stream） 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

Stream API极大简化了集合框架的处理（但它的处理的范围不仅仅限于集合框架的处理，这点后面我们会看到）。让我们以一个简单的Task类为例进行介绍：

1. public class Streams  {
   
2.     private enum Status {
   
3.         OPEN, CLOSED
   
4.     };
   
5.    
   
6.     private static final class Task {
   
7.         private final Status status;
   
8.         private final Integer points;
   
9. 
   
10.         Task( final Status status, final Integer points ) {
    
11.             this.status = status;
    
12.             this.points = points;
    
13.         }
    
14.         
    
15.         public Integer getPoints() {
    
16.             return points;
    
17.         }
    
18.         
    
19.         public Status getStatus() {
    
20.             return status;
    
21.         }
    
22.         
    
23.         @Override
    
24.         public String toString() {
    
25.             return String.format( "[%s, %d]", status, points );
    
26.         }
    
27.     }
    
28. }

复制代码

Task类有一个分数的概念（或者说是伪复杂度），其次是还有一个值可以为OPEN或CLOSED的状态.让我们引入一个Task的小集合作为演示例子：

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

复制代码

我们下面要讨论的第一个问题是所有状态为OPEN的任务一共有多少分数？在Java 8以前，一般的解决方式用foreach循环，但是在Java 8里面我们可以使用stream：一串支持连续、并行聚集操作的元素。

1. // Calculate total points of all active tasks using sum()
   
2. final long totalPointsOfOpenTasks = tasks
   
3.     .stream()
   
4.     .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN )
   
5.     .mapToInt( Task::getPoints )
   
6.     .sum();
   
7.         
   
8. System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );

复制代码

程序在控制台上的输出如下：

1. Total points: 18

复制代码

这里有几个注意事项。第一，task集合被转换化为其相应的stream表示。然后，filter操作过滤掉状态为CLOSED的task。下一步，mapToInt操作通过Task::getPoints这种方式调用每个task实例的getPoints方法把Task的stream转化为Integer的stream。最后，用sum函数把所有的分数加起来，得到最终的结果。

在继续讲解下面的例子之前，关于stream有一些需要注意的地方（详情在这里）.stream操作被分成了中间操作与最终操作这两种。

中间操作返回一个新的stream对象。中间操作总是采用惰性求值方式，运行一个像filter这样的中间操作实际上没有进行任何过滤，相反它在遍历元素时会产生了一个新的stream对象，这个新的stream对象包含原始stream
中符合给定谓词的所有元素。

像forEach、sum这样的最终操作可能直接遍历stream，产生一个结果或副作用。当最终操作执行结束之后，stream管道被认为已经被消耗了，没有可能再被使用了。在大多数情况下，最终操作都是采用及早求值方式，及早完成底层数据源的遍历。

stream另一个有价值的地方是能够原生支持并行处理。让我们来看看这个算task分数和的例子。

1. // Calculate total points of all tasks
   
2. final double totalPoints = tasks
   
3.    .stream()
   
4.    .parallel()
   
5.    .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints )
   
6.    .reduce( 0, Integer::sum );
   
7.    
   
8. System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );

复制代码

这个例子和第一个例子很相似，但这个例子的不同之处在于这个程序是并行运行的，其次使用reduce方法来算最终的结果。
下面是这个例子在控制台的输出：

1. Total points (all tasks): 26.0

复制代码

经常会有这个一个需求：我们需要按照某种准则来对集合中的元素进行分组。Stream也可以处理这样的需求，下面是一个例子：

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

复制代码

这个例子的控制台输出如下：

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

复制代码

让我们来计算整个集合中每个task分数（或权重）的平均值来结束task的例子。

1. // Calculate the weight of each tasks (as percent of total points)
   
2. final Collection< String > result = tasks
   
3.     .stream()                                        // Stream< String >
   
4.     .mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream
   
5.     .asLongStream()                                  // LongStream
   
6.     .mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream
   
7.     .boxed()                                         // Stream< Double >
   
8.     .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
   
9.     .mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String>
   
10.     .collect( Collectors.toList() );                 // List< String >
    
11.         
    
12. System.out.println( result );

复制代码

下面是这个例子的控制台输出：

[19%, 50%, 30%]

最后，就像前面提到的，Stream API不仅仅处理Java集合框架。像从文本文件中逐行读取数据这样典型的I/O操作也很适合用Stream API来处理。下面用一个例子来应证这一点。

1. final Path path = new File( filename ).toPath();
   
2. try( Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 ) ) {
   
3.     lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
   
4. }

复制代码

对一个stream对象调用onClose方法会返回一个在原有功能基础上新增了关闭功能的stream对象，当对stream对象调用close()方法时，与关闭相关的处理器就会执行。

Stream API、Lambda表达式与方法引用在接口默认方法与静态方法的配合下是Java 8对现代软件开发范式的回应。更多详情请参考官方文档。

4. Java 类库的新特性

Java 8 通过增加大量新类，扩展已有类的功能的方式来改善对并发编程、函数式编程、日期/时间相关操作以及其他更多方面的支持。

4.1 Optional

到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

Optional实际上是个容器：它可以保存类型T的值，或者仅仅保存null。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。更多详情请参考官方文档。

我们下面用两个小例子来演示如何使用Optional类：一个允许为空值，一个不允许为空值。

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

复制代码

如果Optional类的实例为非空值的话，isPresent()返回true，否从返回false。为了防止Optional为空值，orElseGet()方法通过回调函数来产生一个默认值。map()函数对当前Optional的值进行转化，然后返回一个新的Optional实例。orElse()方法和orElseGet()方法类似，但是orElse接受一个默认值而不是一个回调函数。下面是这个程序的输出：

1. Full Name is set? false
   
2. Full Name: [none]
   
3. Hey Stranger!

复制代码

让我们来看看另一个例子：

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

复制代码

下面是程序的输出：

1. First Name is set? true
   
2. First Name: Tom
   
3. Hey Tom!

复制代码

更多详情请参考官方文档

4.2 Stream

最新添加的Stream API（java.util.stream） 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

Stream API极大简化了集合框架的处理（但它的处理的范围不仅仅限于集合框架的处理，这点后面我们会看到）。让我们以一个简单的Task类为例进行介绍：

1. public class Streams  {
   
2.     private enum Status {
   
3.         OPEN, CLOSED
   
4.     };
   
5.    
   
6.     private static final class Task {
   
7.         private final Status status;
   
8.         private final Integer points;
   
9. 
   
10.         Task( final Status status, final Integer points ) {
    
11.             this.status = status;
    
12.             this.points = points;
    
13.         }
    
14.         
    
15.         public Integer getPoints() {
    
16.             return points;
    
17.         }
    
18.         
    
19.         public Status getStatus() {
    
20.             return status;
    
21.         }
    
22.         
    
23.         @Override
    
24.         public String toString() {
    
25.             return String.format( "[%s, %d]", status, points );
    
26.         }
    
27.     }
    
28. }

复制代码

Task类有一个分数的概念（或者说是伪复杂度），其次是还有一个值可以为OPEN或CLOSED的状态.让我们引入一个Task的小集合作为演示例子：

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

复制代码

我们下面要讨论的第一个问题是所有状态为OPEN的任务一共有多少分数？在Java 8以前，一般的解决方式用foreach循环，但是在Java 8里面我们可以使用stream：一串支持连续、并行聚集操作的元素。

1. // Calculate total points of all active tasks using sum()
   
2. final long totalPointsOfOpenTasks = tasks
   
3.     .stream()
   
4.     .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN )
   
5.     .mapToInt( Task::getPoints )
   
6.     .sum();
   
7.         
   
8. System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );

复制代码

程序在控制台上的输出如下：

1. Total points: 18

复制代码

这里有几个注意事项。第一，task集合被转换化为其相应的stream表示。然后，filter操作过滤掉状态为CLOSED的task。下一步，mapToInt操作通过Task::getPoints这种方式调用每个task实例的getPoints方法把Task的stream转化为Integer的stream。最后，用sum函数把所有的分数加起来，得到最终的结果。

在继续讲解下面的例子之前，关于stream有一些需要注意的地方（详情在这里）.stream操作被分成了中间操作与最终操作这两种。

中间操作返回一个新的stream对象。中间操作总是采用惰性求值方式，运行一个像filter这样的中间操作实际上没有进行任何过滤，相反它在遍历元素时会产生了一个新的stream对象，这个新的stream对象包含原始stream
中符合给定谓词的所有元素。

像forEach、sum这样的最终操作可能直接遍历stream，产生一个结果或副作用。当最终操作执行结束之后，stream管道被认为已经被消耗了，没有可能再被使用了。在大多数情况下，最终操作都是采用及早求值方式，及早完成底层数据源的遍历。

stream另一个有价值的地方是能够原生支持并行处理。让我们来看看这个算task分数和的例子。

1. // Calculate total points of all tasks
   
2. final double totalPoints = tasks
   
3.    .stream()
   
4.    .parallel()
   
5.    .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints )
   
6.    .reduce( 0, Integer::sum );
   
7.    
   
8. System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );

复制代码

这个例子和第一个例子很相似，但这个例子的不同之处在于这个程序是并行运行的，其次使用reduce方法来算最终的结果。
下面是这个例子在控制台的输出：

1. Total points (all tasks): 26.0

复制代码

经常会有这个一个需求：我们需要按照某种准则来对集合中的元素进行分组。Stream也可以处理这样的需求，下面是一个例子：

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

复制代码

这个例子的控制台输出如下：

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

复制代码

让我们来计算整个集合中每个task分数（或权重）的平均值来结束task的例子。

1. // Calculate the weight of each tasks (as percent of total points)
   
2. final Collection< String > result = tasks
   
3.     .stream()                                        // Stream< String >
   
4.     .mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream
   
5.     .asLongStream()                                  // LongStream
   
6.     .mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream
   
7.     .boxed()                                         // Stream< Double >
   
8.     .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
   
9.     .mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String>
   
10.     .collect( Collectors.toList() );                 // List< String >
    
11.         
    
12. System.out.println( result );

复制代码

下面是这个例子的控制台输出：

[19%, 50%, 30%]

最后，就像前面提到的，Stream API不仅仅处理Java集合框架。像从文本文件中逐行读取数据这样典型的I/O操作也很适合用Stream API来处理。下面用一个例子来应证这一点。

1. final Path path = new File( filename ).toPath();
   
2. try( Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 ) ) {
   
3.     lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
   
4. }

复制代码

对一个stream对象调用onClose方法会返回一个在原有功能基础上新增了关闭功能的stream对象，当对stream对象调用close()方法时，与关闭相关的处理器就会执行。

Stream API、Lambda表达式与方法引用在接口默认方法与静态方法的配合下是Java 8对现代软件开发范式的回应。更多详情请参考官方文档。