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深入理解 Java 8：从语法到思想的革命

news 2025/11/11 11:11:41

一、Java 8 带来了什么？

Java 8 是 Java 语言发展史上的一个里程碑，它不仅仅是语法糖的堆砌，而是一次编程思想的现代化重塑。
在 Java 8 之前，Java 一直被批评为“过于面向对象而不够函数化”，而自 Java 8 起，函数式编程、流式操作、并行计算等特性成为核心。

二、主要特性一览

特性	作用	示例
Lambda 表达式	简化匿名内部类的写法	`(a, b) -> a + b`
Stream API	让集合操作更简洁、更高效	`list.stream().filter(...).collect(...)`
Optional 类	优雅地避免 NullPointerException	`Optional.ofNullable(obj)`
新的日期时间 API	替代 `Date` / `Calendar`	`LocalDate.now()`
接口默认方法	为接口添加默认实现	`default void run(){}`
Nashorn JavaScript 引擎	在 JVM 上执行 JS	`ScriptEngineManager`
并行流 (Parallel Stream)	自动利用多核 CPU 并行处理	`list.parallelStream()`

三、Lambda 表达式：让函数成为一等公民

1. 背景

在 Java 8 之前，匿名内部类代码冗长：

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello Java 7");}
}).start();

2. Java 8 的改进

new Thread(() -> System.out.println("Hello Java 8")).start();

简洁、高效且可读性更强。

3. Lambda 的语法规则

语法	示例	说明
无参数	`() -> System.out.println("Hi")`	无参数时用空括号
单参数	`x -> x * x`	参数可省略类型
多参数	`(a, b) -> a + b`	多个参数用括号
带类型	`(int a, int b) -> a + b`	显式声明类型
多语句	`(a, b) -> { int c = a + b; return c; }`	使用花括号和 return

四、函数式接口（Functional Interface）

Lambda 依赖于 函数式接口：只有一个抽象方法的接口。

@FunctionalInterface
interface Calculator {int compute(int a, int b);
}public class Demo {public static void main(String[] args) {Calculator add = (a, b) -> a + b;System.out.println(add.compute(3, 4)); // 输出 7}
}

Java 8 内置了大量函数式接口，例如：
Predicate<T>、Function<T,R>、Consumer<T>、Supplier<T>。

五、Stream API：集合操作的革命

1. 传统集合 VS Stream

操作	Java 7	Java 8
过滤	手动循环、判断	`.filter()`
排序	`Collections.sort()`	`.sorted()`
映射	手动转换	`.map()`
统计	手动计数	`.count()`
并行	手动开启线程	`.parallelStream()`

2. 实例：筛选、排序、映射

import java.util.*;
import java.util.stream.*;public class StreamDemo {public static void main(String[] args) {List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Mickey", "Donald");names.stream().filter(name -> name.startsWith("D")).map(String::toUpperCase).sorted().forEach(System.out::println);}
}

输出：

DONALD

3. Stream 的工作原理

数据源 → 中间操作(filter, map) → 终端操作(forEach, collect)

4. 并行流 ParallelStream

list.parallelStream().filter(...).map(...).forEach(System.out::println);

⚡ 自动并行化处理，轻松利用多核 CPU。

六、Optional：告别 NullPointerException

Optional<String> name = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(name.orElse("默认值"));

输出：

默认值

Optional 常用方法

方法	功能
`ofNullable()`	创建可空 Optional
`isPresent()`	判断是否非空
`orElse()`	值为空时返回默认值
`ifPresent()`	值非空时执行 lambda
`map()`	映射转换

七、新的日期时间 API：告别 Calendar

import java.time.*;public class DateDemo {public static void main(String[] args) {LocalDate today = LocalDate.now();LocalDate birth = LocalDate.of(1995, 11, 4);Period period = Period.between(birth, today);System.out.println("年龄：" + period.getYears());}
}

与旧 API 的对比

旧版	新版
`java.util.Date`	`java.time.LocalDate`
`java.util.Calendar`	`java.time.LocalDateTime`
`SimpleDateFormat`	`DateTimeFormatter`

新 API 基于 Joda-Time，线程安全、不可变、API 语义清晰。

八、接口默认方法（Default Method）

在 Java 8 之前，接口一旦发布，新增方法会破坏兼容性。
Java 8 允许为接口定义默认实现。

interface Animal {default void sound() {System.out.println("Some sound...");}
}class Dog implements Animal {public void sound() {System.out.println("Woof!");}
}public class Demo {public static void main(String[] args) {new Dog().sound();}
}

这使得接口演进更灵活，不会破坏已有实现类。

九、Java 8 的并行能力

Stream API 提供了简洁的并行计算支持。
只需一行 .parallelStream()，即可让任务自动分配到多核 CPU：

list.parallelStream().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);

内部基于 ForkJoinPool，实现了自动分治计算。

十、Java 8 对性能的影响

项目	Java 7	Java 8
匿名内部类	创建新类对象	内联优化
集合处理	单线程	可并行化
Null 处理	容易 NPE	Optional 机制
时间 API	可变且线程不安全	不可变、线程安全

十一、Lambda、Stream、Optional 协作示例

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", null, "Donald");names.stream().filter(Objects::nonNull).map(String::toUpperCase).map(Optional::ofNullable).forEach(opt -> System.out.println(opt.orElse("未知")));

输出：

TOM
JERRY
DONALD

十二、总结

特性	优点	场景
Lambda	简化回调与函数式表达	事件监听、线程任务
Stream	支持链式流式处理	集合计算、并行处理
Optional	避免空指针	参数返回值处理
Date/Time API	新的时间操作方式	时间计算、格式化
默认方法	接口演化	框架兼容设计