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Java 8-17核心特性全景解析之Java8

news 来源：原创 2025/6/20 13:43:43

版本演进时间轴

版本发布日期代号重大特性主要应用场景
Java 8 (LTS)2014年3月-Lambda表达式、Stream API、新日期时间API函数式编程、集合处理优化、时间处理标准化
Java 92017年9月-模块系统(Jigsaw)、JShell、集合工厂方法应用模块化、交互式开发、代码简化
Java 102018年3月-局部变量类型推断(var)、G1并行Full GC代码简化、GC性能提升
Java 11 (LTS)2018年9月-HTTP Client API、String新方法、ZGC现代HTTP通信、字符串处理增强、低延迟GC
Java 122019年3月-Switch表达式(预览)、Shenandoah GC代码简化、低延迟GC
Java 132019年9月-文本块(预览)、ZGC改进多行字符串处理、GC性能提升
Java 142020年3月-Switch表达式(正式)、Records(预览)、Pattern Matching(预览)代码简洁性、数据类简化、条件处理优化
Java 152020年9月-文本块(正式)、Records(第二预览)、Sealed Classes(预览)多行字符串处理、数据类简化、类型系统增强
Java 162021年3月-Records(正式)、Pattern Matching(第二预览)、Vector API(孵化)数据类简化、条件处理优化、向量计算
Java 17 (LTS)2021年9月-Sealed Classes(正式)、Pattern Matching for switch(预览)、强封装JDK内部API类型系统增强、模式匹配、安全性提升

Java 8 核心特性解析

Java 8是一次革命性的版本更新，引入了函数式编程范式，显著改变了Java开发模式。作为长期支持(LTS)版本，它至今仍被广泛使用。

Lambda表达式与函数式接口

特性概述

Lambda表达式是Java 8引入的最重要特性，它为Java带来了函数式编程的能力，使代码更加简洁、可读性更强。

技术细节

Lambda表达式本质上是一个匿名函数，由参数列表、箭头操作符和函数体组成：

// 基本语法: (参数) -> { 表达式 }
Runnable r1 = () -> System.out.println("Hello Lambda"); // 无参数
Comparator<Integer> c1 = (a, b) -> a.compareTo(b);      // 多参数
Function<String, Integer> f1 = s -> s.length();         // 单参数可省略括号

函数式接口是Lambda表达式的基础，它是只包含一个抽象方法的接口，可以使用@FunctionalInterface注解标记：

@FunctionalInterface
public interface Calculator {
    int calculate(int a, int b);
    
    // 默认方法不影响函数式接口的定义
    default void printInfo() {
        System.out.println("这是一个计算器接口");
    }
}

// 使用Lambda表达式实现
Calculator addition = (a, b) -> a + b;
Calculator subtraction = (a, b) -> a - b;
应用场景
  1. 集合迭代与过滤
// 传统方式
for (String name : names) {
    if (name.startsWith("A")) {
        System.out.println(name);
    }
}

// Lambda方式
names.stream()
     .filter(name -> name.startsWith("A"))
     .forEach(System.out::println);
  1. 事件处理
// 传统方式
button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("按钮被点击");
    }
});

// Lambda方式
button.addActionListener(e -> System.out.println("按钮被点击"));
  1. 多线程实现
// 传统方式
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程执行");
    }
}).start();

// Lambda方式
new Thread(() -> System.out.println("线程执行")).start();

Stream API

特性概述

Stream API提供了一种函数式的集合操作方式，支持串行和并行处理，极大地简化了集合操作。

技术细节

Stream操作分为中间操作和终端操作：

  • 中间操作：返回一个新的Stream，如filter、map、sorted等
  • 终端操作：返回一个结果或副作用，如collect、forEach、reduce等
// Stream创建
Stream<String> streamFromCollection = list.stream();          // 从集合创建
Stream<String> streamFromArray = Arrays.stream(array);        // 从数组创建
Stream<Integer> streamFromValues = Stream.of(1, 2, 3);        // 从值创建
Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n+2); // 无限流创建

// Stream操作链
List<String> result = persons.stream()                        // 获取流
    .filter(p -> p.getAge() > 18)                             // 过滤
    .map(Person::getName)                                     // 映射转换
    .sorted()                                                 // 排序
    .limit(10)                                                // 限制数量
    .collect(Collectors.toList());                            // 收集结果
应用场景
  1. 数据转换
// 将人员列表转换为姓名列表
List<String> names = persons.stream()
    .map(Person::getName)
    .collect(Collectors.toList());
  1. 数据统计
// 计算所有人的平均年龄
double averageAge = persons.stream()
    .mapToInt(Person::getAge)
    .average()
    .orElse(0);
  1. 数据分组
// 按年龄段分组
Map<AgeGroup, List<Person>> personsByAgeGroup = persons.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(person -> {
        if (person.getAge() < 18) return AgeGroup.UNDER_18;
        else if (person.getAge() < 65) return AgeGroup.ADULT;
        else return AgeGroup.SENIOR;
    }));

方法引用

特性概述

方法引用是Lambda表达式的一种简化形式，当Lambda表达式的内容仅仅是调用一个已存在的方法时，可以使用方法引用来替代。

技术细节

方法引用有四种形式：

// 1. 静态方法引用：ClassName::staticMethodName
Function<String, Integer> parseInt = Integer::parseInt;

// 2. 实例方法引用：instance::methodName
String str = "Hello";
Supplier<Integer> getLength = str::length;

// 3. 对象方法引用：ClassName::methodName
Function<String, Integer> getStringLength = String::length;

// 4. 构造方法引用：ClassName::new
Supplier<Person> personCreator = Person::new;
应用场景
  1. 集合操作
// 打印集合元素
list.forEach(System.out::println);

// 获取所有人的名字
List<String> names = persons.stream()
    .map(Person::getName)  // 使用方法引用替代 p -> p.getName()
    .collect(Collectors.toList());
  1. 排序操作
// 按姓名排序
persons.sort(Comparator.comparing(Person::getName));

默认方法与静态方法

特性概述

Java 8允许在接口中定义默认方法和静态方法，这使得接口的设计更加灵活，同时保持了向后兼容性。

技术细节
public interface Vehicle {
    // 抽象方法
    void start();
    
    // 默认方法
    default void honk() {
        System.out.println("嘟嘟");
    }
    
    // 静态方法
    static Vehicle createElectricVehicle() {
        return new ElectricVehicle();
    }
}
应用场景
  1. API演进
// 在Collection接口中添加新方法而不破坏现有实现
default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
    Objects.requireNonNull(filter);
    boolean removed = false;
    final Iterator<E> each = iterator();
    while (each.hasNext()) {
        if (filter.test(each.next())) {
            each.remove();
            removed = true;
        }
    }
    return removed;
}
  1. 多重继承行为
public interface Flyable {
    default void fly() {
        System.out.println("飞行中");
    }
}

public interface Swimmable {
    default void swim() {
        System.out.println("游泳中");
    }
}

// 一个类可以实现多个带有默认方法的接口
public class Duck implements Flyable, Swimmable {
    // 同时获得了fly()和swim()方法
}

新日期时间API

特性概述

Java 8引入了全新的日期时间API (java.time包)，解决了旧API的设计缺陷，提供了不可变、线程安全的日期时间处理类。

技术细节

核心类包括：

  • LocalDate：表示日期 (年-月-日)
  • LocalTime：表示时间 (时:分:秒.毫秒)
  • LocalDateTime：表示日期和时间
  • ZonedDateTime：带时区的日期和时间
  • Instant：时间戳
  • Duration：两个时间之间的间隔
  • Period：两个日期之间的间隔
// 创建日期时间
LocalDate date = LocalDate.of(2023, 3, 25);
LocalTime time = LocalTime.of(13, 45, 20);
LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.of(date, time);
ZonedDateTime zonedDateTime = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));

// 日期时间操作
LocalDate tomorrow = date.plusDays(1);
LocalDate lastMonth = date.minusMonths(1);
boolean isLeapYear = date.isLeapYear();

// 日期时间格式化
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String formattedDateTime = dateTime.format(formatter);
应用场景
  1. 日期计算
// 计算两个日期之间的天数
LocalDate startDate = LocalDate.of(2023, 1, 1);
LocalDate endDate = LocalDate.of(2023, 12, 31);
long daysBetween = ChronoUnit.DAYS.between(startDate, endDate);
  1. 时区处理
// 在不同时区之间转换时间
ZonedDateTime tokyoTime = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Tokyo"));
ZonedDateTime newYorkTime = tokyoTime.withZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York"));
  1. 日期时间解析
// 解析日期字符串
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
LocalDate date = LocalDate.parse("2023-03-25", formatter);

Java 9

见下章

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