Java 8新特性

一、Java 8新特性简介

1. 简介

Java 8 ( 又称为jdk1.8 ) 是 Java 语言开发的一个主要版本。Java 8是orecle公司于2014年3月发布，可以看成是自Java 5 以来最具革命性的版本。Java 8为Java语言、编译器、类库、开发工具与 JVM带来了大量的新特性。

2. 新特性汇总

3. 优点

• 速度更快

• 代码更少（增加了新的语法：Lambda表达式）

• 引入强大的Stream APl

• 便于并行

• 最大化减少空指针异常：Optional

• Nashorn引擎，允许在JVM上运行JS应用

4. 什么是并行流？

• 并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同的线程分别处理每个数据块的流。相比较串行的流，并行的流可以很大程度上提高程序的执行效率。
• Java 8中将并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并行操作。Stream API可以声明性地通过 parallel()与 sequential()在并行流与顺序流之间进行切换

二、Lambda表达式

Lambda表达式的本质：作为函数式接口的实例。

1. Lamdba表达式概述

Lambda是一个匿名函数，可以把Lambda表达式理解为是一段可以传递的代码（将代码像数据一样进行传递）。使用它可以写出更简洁、更灵活的代码。作为一种更紧凑的代码风格，使Java的语言表达能力得到了提升。

2. 使用Lambda表达式前后对比

示例一：调用Runable接口

1@Test
2public void test1(){
3    //未使用Lambda表达式的写法
4    Runnable r1 = new Runnable() {
5        @Override
6        public void run() {
7            System.out.println("hello Lambda!");
8        }
9    };
10    r1.run();
11
12    System.out.println("========================");
13    //Lamdba表达式写法
14    Runnable r2 = () -> System.out.println("hi Lambda!");
15    r2.run();
16}

示例二：使用Comparator接口

1@Test
2public void test2(){
3    //未使用Lambda表达式的写法
4    Comparator<Integer> com1 = new Comparator<Integer>() {
5        @Override
6        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
7            return Integer.compare(o1,o2);
8        }
9    };
10
11    int compare1 = com1.compare(12, 32);
12    System.out.println(compare1);//-1
13    System.out.println("===================");
14
15    //Lambda表达式的写法
16    Comparator<Integer> com2 = (o1,o2) -> Integer.compare(o1,o2);
17
18    int compare2 = com2.compare(54, 21);
19    System.out.println(compare2);//1
20    System.out.println("===================");
21
22    //方法引用，改功能特性是JDK1.8引入的，你可以把它看作Lambda表达式的语法糖
23    Comparator<Integer> cpm3 = Integer::compareTo;
24    int compare3 = cpm3.compare(12, 12);
25    System.out.println(compare3);//0
26}

3. Lambda表达式的具体介绍

3.1 Lamdba表达式基本语法

1.举例： (o1,o2) -> Integer.compare(o1,o2);

2.格式：

• -> ：lambda操作符 或 箭头操作符
• -> 左边：lambda形参列表 （其实就是接口中的抽象方法的形参列表）
• -> 右边：lambda体 （其实就是重写的抽象方法的方法体）

3.2 Lamdba表达式的6种语法格式

语法格式一：无参，有返回值

Runnable r1 = () -> {System.out.println(“hello Lamdba!”)}

语法格式二：Lamdba需要一个参数，但没有返回值

Consumer<String> con = (String str) -> {System.out.println(str)}

语法格式三：数据类型可省略，因为可由编译器推断得出，称为类型推断

Consumer<String> con = (str) -> {System.out.println(str)}

语法格式四：Lamdba若只需要一个参数时，小括号可以省略

Consumer<String> con = str -> {System.out.println(str)}

语法格式五：Lamdba需要两个以上的参数，多条执行语句，并且可以有返回值

1Comparator<Integer>com = (o1,o1) -> {
2	Syste.out.println("Lamdba表达式使用");
3    return Integer.compare(o1,o2);
4}

语法格式六：当Lamdba体只有一条语句时，return和大括号若有，都可以省略

Comparator<Integer>com = (o1,o1) ->	Integer.compare(o1,o2);

代码示例：

1public class LamdbaTest2 {
2    //语法格式一：无参，无返回值
3    @Test
4    public void test1() {
5        //未使用Lambda表达式
6        Runnable r1 = new Runnable() {
7            @Override
8            public void run() {
9                System.out.println("Hello Lamdba");
10            }
11        };
12        r1.run();
13        System.out.println("====================");
14        //使用Lambda表达式
15        Runnable r2 = () -> {
16            System.out.println("Hi Lamdba");
17        };
18        r2.run();
19    }
20
21    //语法格式二：Lambda 需要一个参数，但是没有返回值。
22    @Test
23    public void test2() {
24        //未使用Lambda表达式
25        Consumer<String> con = new Consumer<String>() {
26            @Override
27            public void accept(String s) {
28                System.out.println(s);
29            }
30        };
31        con.accept("你好啊Lambda！");
32        System.out.println("====================");
33        //使用Lambda表达式
34        Consumer<String> con1 = (String s) -> {
35            System.out.println(s);
36        };
37        con1.accept("我是Lambda");
38
39    }
40
41    //语法格式三：数据类型可以省略，因为可由编译器推断得出，称为“类型推断”
42    @Test
43    public void test3() {
44        //未使用Lambda表达式
45        Consumer<String> con = new Consumer<String>() {
46            @Override
47            public void accept(String s) {
48                System.out.println(s);
49            }
50        };
51        con.accept("你好啊Lambda！");
52        System.out.println("====================");
53        //使用Lambda表达式
54        Consumer<String> con1 = (s) -> {
55            System.out.println(s);
56        };
57        con1.accept("我是Lambda");
58    }
59
60    @Test
61    public void test(){
62        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();//类型推断，用左边推断右边
63        int[] arr = {1,2,3,4};//类型推断，用左边推断右边
64    }
65
66    //语法格式四：Lambda 若只需要一个参数时，参数的小括号可以省略
67    @Test
68    public void test4() {
69        //未使用Lambda表达式
70        Consumer<String> con = new Consumer<String>() {
71            @Override
72            public void accept(String s) {
73                System.out.println(s);
74            }
75        };
76        con.accept("你好啊Lambda！");
77        System.out.println("====================");
78        //使用Lambda表达式
79        Consumer<String> con1 = s -> {
80            System.out.println(s);
81        };
82        con1.accept("我是Lambda");
83    }
84
85    //语法格式五：Lambda 需要两个或以上的参数，多条执行语句，并且可以有返回值
86    @Test
87    public void test5() {
88        //未使用Lambda表达式
89        Comparator<Integer> com1 = new Comparator<Integer>() {
90            @Override
91            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
92                System.out.println(o1);
93                System.out.println(o2);
94                return Integer.compare(o1, o2);
95            }
96        };
97        System.out.println(com1.compare(23, 45));
98        System.out.println("====================");
99        //使用Lambda表达式
100        Comparator<Integer> com2 = (o1, o2) -> {
101            System.out.println(o1);
102            System.out.println(o2);
103            return o1.compareTo(o2);
104        };
105        System.out.println(com2.compare(23, 12));
106    }
107
108    //语法格式六：当 Lambda 体只有一条语句时，return 与大括号若有，都可以省略
109    @Test
110    public void test6() {
111        //未使用Lambda表达式
112        Comparator<Integer> com1 = new Comparator<Integer>() {
113            @Override
114            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
115                return Integer.compare(o1, o2);
116            }
117        };
118        System.out.println(com1.compare(23, 45));
119        System.out.println("====================");
120        //使用Lambda表达式
121        Comparator<Integer> com2 = (o1, o2) -> o1.compareTo(o2);
122
123        System.out.println(com2.compare(23, 12));
124    }
125    @Test
126    public void test7(){
127        //未使用Lambda表达式
128        Consumer<String> con1 = new Consumer<String>() {
129            @Override
130            public void accept(String s) {
131                System.out.println(s);
132            }
133        };
134        con1.accept("hi!");
135        System.out.println("====================");
136        //使用Lambda表达式
137        Consumer<String> con2 = s -> System.out.println(s);
138        con2.accept("hello");
139    }
140
141}

3.3 Lambda表达式使用总结

• ->左边：lambda形参列表的参数类型可以省略(类型推断)；如果lambda形参列表只有一个参数，其一对()也可以省略
• ->右边：lambda体应该使用一对{}包裹；如果lambda体只有一条执行语句（可能是return语句），省略这一对{}和return关键字

4. Lamdba表达式总结

• Lambda表达式的本质：作为函数式接口的实例
• 如果一个接口中，只声明了一个抽象方法，则此接口就称为函数式接口。我们可以在一个接口上使用 @FunctionalInterface 注解，这样做可以检查它是否是一个函数式接口。
• 所以以前用匿名实现类表示的现在都可以用Lambda表达式来写。

三、函数式接口

1. 什么是函数式接口

​ 一个接口中，只声明了一个抽象方法，此接口就称为函数式接口。最好在接口长再添加@FunctionalInterface注解。

自定义函数式接口

1@FunctionalInterface
2public interface MyInterface {
3    void method1();
4}

2. 如何理解函数式接口

• Java从诞生日起就是一直倡导 “一切皆对象”，在Java里面向对象 (OOP) 编程是一切。但是随着python、scala等语言的兴起和新技术的挑战，Java不得不做出调整以便支持更加广泛的技术要求，也就是说 java不但可以支持OOP还可以支持OOF (面向函数编程)。
• 在函数式编程语言当中，函数被当做一等公民对待。在将函数作为一等公民的编程语言中，Lambda表达式的类型是函数。但在Java8中，有所不同。在Java8中，Lambda表达式是对象，而不是函数，它们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口。
• 简单的说，在Java8中，Lambda表达式就是一个函数式接口的实例。这就是Lambda表达式和函数式接口的关系。也就是说，只有一个对象是函数式接口的实例，那么该对象就可以用Lambda表达式来表示。
• 所以以前用匿名实现类表示的现在都可以用Lambda表达式来写。

3. Java内置函数式接口

3.1 四大核心函数式接口

应用举例

1public class LambdaTest3 {
2    //    消费型接口 Consumer<T>     void accept(T t)
3    @Test
4    public void test1() {
5        //未使用Lambda表达式
6        Learn("java", new Consumer<String>() {
7            @Override
8            public void accept(String s) {
9                System.out.println("学习什么？ " + s);
10            }
11        });
12        System.out.println("====================");
13        //使用Lambda表达
14        Learn("html", s -> System.out.println("学习什么？ " + s));
15
16    }
17
18    private void Learn(String s, Consumer<String> stringConsumer) {
19        stringConsumer.accept(s);
20    }
21
22    //    供给型接口 Supplier<T>     T get()
23    @Test
24    public void test2() {
25        //未使用Lambdabiaodas
26        Supplier<String> sp = new Supplier<String>() {
27            @Override
28            public String get() {
29                return new String("我能提供东西");
30            }
31        };
32        System.out.println(sp.get());
33        System.out.println("====================");
34        //使用Lambda表达
35        Supplier<String> sp1 = () -> new String("我能通过lambda提供东西");
36        System.out.println(sp1.get());
37    }
38
39    //函数型接口 Function<T,R>   R apply(T t)
40    @Test
41    public void test3() {
42        //使用Lambda表达式
43        Employee employee = new Employee(1001, "Tom", 45, 10000);
44
45        Function<Employee, String> func1 =e->e.getName();
46        System.out.println(func1.apply(employee));
47        System.out.println("====================");
48
49        //使用方法引用
50        Function<Employee,String>func2 = Employee::getName;
51        System.out.println(func2.apply(employee));
52
53    }
54
55    //断定型接口 Predicate<T>    boolean test(T t)
56    @Test
57    public void test4() {
58        //使用匿名内部类
59        Function<Double, Long> func = new Function<Double, Long>() {
60            @Override
61            public Long apply(Double aDouble) {
62                return Math.round(aDouble);
63            }
64        };
65        System.out.println(func.apply(10.5));
66        System.out.println("====================");
67
68        //使用Lambda表达式
69        Function<Double, Long> func1 = d -> Math.round(d);
70        System.out.println(func1.apply(12.3));
71        System.out.println("====================");
72
73        //使用方法引用
74        Function<Double,Long>func2 = Math::round;
75        System.out.println(func2.apply(12.6));
76
77    }
78}

3.2 其他函数式接口

4. 使用总结

4.1 何时使用lambda表达式？

当需要对一个函数式接口实例化的时候，可以使用lambda表达式。

4.2 何时使用给定的函数式接口？

如果我们开发中需要定义一个函数式接口，首先看看在已有的jdk提供的函数式接口是否提供了能满足需求的函数式接口。如果有，则直接调用即可，不需要自己再自定义了。

三、方法的引用

1. 方法引用概述

方法引用可以看做是Lambda表达式深层次的表达。换句话说，方法引用就是Lambda表达式，也就是函数式接口的一个实例，通过方法的名字来指向一个方法,可以认为是Lambda表达式的一个语法糖。

2. 使用情景

当要传递给Lambda体的操作，已经有实现的方法了，可以使用方法引用！

3. 使用格式

类(或对象) :: 方法名

4. 3种使用情况

• 情况1 => 对象 :: 实例方法(非静态方法)
• 情况2 => 类 :: 静态方法
• 情况3 => 类 :: 实例方法(非静态方法)

5. 使用要求

• 要求接口中的抽象方法的形参列表和返回值类型与方法引用的方法的形参列表和返回值类型相同！（针对于情况1和情况2）
• 当函数式接口方法的第一个参数是需要引用方法的调用者，并且第二个参数是需要引用方法的参数(或无参数)时。（针对于情况3）

6. 使用建议

如果给函数式接口提供实例，恰好满足方法引用的使用情境，就可以考虑使用方法引用给函数式接口提供实例。如果不熟悉方法引用，那么还可以使用lambda表达式。

7. 使用举例

1public class MethodRefTest {
2
3    // 情况一：对象 :: 实例方法
4    //Consumer中的void accept(T t)
5    //PrintStream中的void println(T t)
6    @Test
7    public void test1() {
8        //使用Lambda表达
9        Consumer<String> con1 = str -> System.out.println(str);
10        con1.accept("中国");
11        System.out.println("====================");
12
13        //使用方法引用
14        PrintStream ps = System.out;
15        Consumer con2 = ps::println;
16        con2.accept("China");
17
18    }
19
20    //Supplier中的T get()
21    //Employee中的String getName()
22    @Test
23    public void test2() {
24        //使用Lambda表达
25        Employee emp = new Employee(1001, "Bruce", 34, 600);
26        Supplier<String> sup1 = () -> emp.getName();
27        System.out.println(sup1.get());
28        System.out.println("====================");
29
30        //使用方法引用
31        Supplier sup2 = emp::getName;
32        System.out.println(sup2.get());
33
34
35    }
36
37    // 情况二：类 :: 静态方法
38    //Comparator中的int compare(T t1,T t2)
39    //Integer中的int compare(T t1,T t2)
40    @Test
41    public void test3() {
42        //使用Lambda表达
43        Comparator<Integer> com1 = (t1, t2) -> Integer.compare(t1, t2);
44        System.out.println(com1.compare(32, 45));
45        System.out.println("====================");
46
47        //使用方法引用
48        Comparator<Integer> com2 = Integer::compareTo;
49        System.out.println(com2.compare(43, 34));
50    }
51
52    //Function中的R apply(T t)
53    //Math中的Long round(Double d)
54    @Test
55    public void test4() {
56        //使用匿名内部类
57        Function<Double, Long> func = new Function<Double, Long>() {
58            @Override
59            public Long apply(Double aDouble) {
60                return Math.round(aDouble);
61            }
62        };
63        System.out.println(func.apply(10.5));
64        System.out.println("====================");
65
66        //使用Lambda表达式
67        Function<Double, Long> func1 = d -> Math.round(d);
68        System.out.println(func1.apply(12.3));
69        System.out.println("====================");
70
71        //使用方法引用
72        Function<Double, Long> func2 = Math::round;
73        System.out.println(func2.apply(12.6));
74
75
76    }
77
78    // 情况三：类 :: 实例方法
79    // Comparator中的int comapre(T t1,T t2)
80    // String中的int t1.compareTo(t2)
81    @Test
82    public void test5() {
83        //使用Lambda表达式
84        Comparator<String> com1 = (s1, s2) -> s1.compareTo(s2);
85        System.out.println(com1.compare("abd", "aba"));
86        System.out.println("====================");
87
88        //使用方法引用
89        Comparator<String> com2 = String::compareTo;
90        System.out.println(com2.compare("abd", "abc"));
91    }
92
93    //BiPredicate中的boolean test(T t1, T t2);
94    //String中的boolean t1.equals(t2)
95    @Test
96    public void test6() {
97        //使用Lambda表达式
98        BiPredicate<String, String> pre1 = (s1, s2) -> s1.equals(s2);
99        System.out.println(pre1.test("abc", "abc"));
100        System.out.println("====================");
101
102        //使用方法引用
103        BiPredicate<String, String> pre2 = String::equals;
104        System.out.println(pre2.test("abc", "abd"));
105
106    }
107
108    // Function中的R apply(T t)
109    // Employee中的String getName();
110    @Test
111    public void test7() {
112        //使用Lambda表达式
113        Employee employee = new Employee(1001, "Tom", 45, 10000);
114
115        Function<Employee, String> func1 =e->e.getName();
116        System.out.println(func1.apply(employee));
117        System.out.println("====================");
118
119        //使用方法引用
120        Function<Employee,String>func2 = Employee::getName;
121        System.out.println(func2.apply(employee));
122    }
123}

四、构造器和数组的引用

1. 使用格式

构造器引用：类名::new

数组引用：数组类型[] :: new

2. 使用要求

2.1 构造器引用

和方法引用类似，函数式接口的抽象方法的形参列表和构造器的形参列表一致。抽象方法的返回值类型即为构造器所属的类的类型

2.2 数组引用

可以把数组看做是一个特殊的类，则写法与构造器引用一致。

3. 使用举例

3.1 构造器引用

1//构造器引用
2//Supplier中的T get()
3@Test
4public void test1() {
5    //使用匿名内部类
6    Supplier<Employee> sup = new Supplier<Employee>() {
7        @Override
8        public Employee get() {
9            return new Employee();
10        }
11    };
12    System.out.println(sup.get());
13    //使用Lambda表达式
14    System.out.println("====================");
15    Supplier<Employee> sup1 = () -> new Employee();
16    System.out.println(sup1.get());
17
18    //使用方法引用
19    Supplier<Employee> sup2 = Employee::new;
20    System.out.println(sup2.get());
21
22}
23
24//Function中的R apply(T t)
25@Test
26public void test2() {
27    //使用Lambda表达式
28    Function<Integer, Employee> func1 = id -> new Employee(id);
29    Employee employee = func1.apply(1001);
30    System.out.println(employee);
31    System.out.println("====================");
32
33    //使用方法引用
34    Function<Integer, Employee> func2 = Employee::new;
35    Employee employee1 = func2.apply(1002);
36    System.out.println(employee1);
37
38}
39
40//BiFunction中的R apply(T t,U u)
41@Test
42public void test3() {
43    //使用Lambda表达式
44    BiFunction<Integer, String, Employee> func1 = (id, name) -> new Employee(id, name);
45    System.out.println(func1.apply(1001, "Tom"));
46    System.out.println("====================");
47
48    //使用方法引用
49    BiFunction<Integer, String, Employee> func2 = Employee::new;
50    System.out.println(func2.apply(1002, "Jarry"));
51}

3.2 数组引用

1//数组引用
2//Function中的R apply(T t)
3@Test
4public void test4() {
5    Function<Integer, String[]> func1 = length -> new String[length];
6    String[] arr1 = func1.apply(5);
7    System.out.println(Arrays.toString(arr1));
8
9    System.out.println("====================");
10
11    //使用方法引用
12    Function<Integer,String[]>func2=String[]::new;
13    String[] arr2 = func2.apply(10);
14    System.out.println(Arrays.toString(arr2));
15}

五、Stream API

1. Stream API概述

• Java8中有两大最为重要的改变。第一个是Lambda表达式；另一个则是Stream API。

• 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。

• Java8提供了一套api，使用这套api可以对内存中的数据进行过滤、排序、映射、归约等操作。使用Stream API对集合数据进行操作，就类似于sql对数据库中表的相关操作。

2. 为什么使用Stream API

• 实际开发中，项目中大多数数据源都来自于Mysql、Oracle等。但现在数据源更多了，有MongDB、Redis等，而这些NoSQL(泛指非关系型的数据库) 的数据库就需要Java层面去处理。
• Stream和Collection集合区别：Collection是一种静态的内存数据结构，而Stream是有关计算的。前者主要是面向内存，存储在内存中，后者主要是面向CPU,通过CPU实现计算。
• Stream关注的是对数据的运算，与CPU打交道；集合关注的是数据的存储，与内存打交道;

3. 什么是Stream

• Stream是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。
• “集合讲的是数据， Stream讲的是计算！”

使用注意点:

①Stream 自己不会存储元素。

②Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。

③Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

4. Stream使用流程 (3个步骤)

① 创建Stream

Stream的实例化。一个数据源（如：集合、数组），获取一个流。

② 中间操作

一个中间操作链（过滤、映射、排序...)，对数据源的数据进行处理

③ 终止操作

一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。之后，不会再被使用。

使用流程中的注意点：

• 一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
• 一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。之后，不会再被使用

5. 使用方法

5.1 创建Stream

5.1.1 方式一：通过集合

Java 8的Collection接口被扩展，提供了两个获取流的方法：

• default Stream<E> stream() : 返回一个顺序流
• default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流

5.1.2 方式二：通过数组

Java 8中的Arrays的静态方法stream()可以获取数组流

• static<T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流
• 重载形式，能够处理对应基本类型的数组：
  • public static IntStream stream（int[] array）
  • public static LongStream stream（long[] array）
  • public static DoubleStream stream（double[] array）

5.1.3 方式三：通过Stream的of()方法

可以调用Stream类静态方法of()，通过显示值创建一个流。可以用于接收任意数量的参数

• public static <T>Stream<T> of(T...values):返回一个流

5.1.4 方式四：创建无限流

• 迭代: public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)
• 生成: public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)

代码示例：

1public class StreamAPITest1 {
2    //创建 Stream方式一：通过集合
3    @Test
4    public void test1() {
5        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
6        //efault Stream<E> stream() : 返回一个顺序流
7        Stream<Employee> stream = employees.stream();
8
9        //default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流
10        Stream<Employee> employeeStream = employees.parallelStream();
11    }
12
13    //创建 Stream方式二：通过数组
14    @Test
15    public void test2() {
16        int[] arrs = {1, 2, 3, 4, 5};
17        //调用Arrays类的static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流
18        IntStream stream = Arrays.stream(arrs);
19
20        Employee e1 = new Employee(1001, "Tom");
21        Employee e2 = new Employee(1002, "Jerry");
22        Employee[] employees = {e1, e2};
23        Stream<Employee> stream1 = Arrays.stream(employees);
24    }
25
26    //创建 Stream方式三：通过Stream的of()
27    @Test
28    public void test3() {
29        Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
30    }
31
32    //创建 Stream方式四：创建无限流
33    @Test
34    public void test4() {
35
36        //迭代
37        //public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)
38        //遍历前10个偶数
39        Stream.iterate(0, t -> t + 2).limit(10).forEach(System.out::println);
40
41        //生成
42        //public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)
43        Stream.generate(Math::random).limit(10).forEach(System.out::println);
44    }
45}

5.2 中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理！而在终止操作时一次性全部处理，称为“惰性求值”。

5.2.1 筛选与切片

代码示例:

1//1-筛选与切片,注意执行终止操作后，Stream流就被关闭了，使用时需要再次创建Stream流
2@Test
3public void test1(){
4    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
5    //filter(Predicate p)——接收 Lambda ， 从流中排除某些元素。
6    Stream<Employee> employeeStream = employees.stream();
7    //练习：查询员工表中薪资大于7000的员工信息
8    employeeStream.filter(e -> e.getSalary() > 7000).forEach(System.out::println);
9
10    //limit(n)——截断流，使其元素不超过给定数量。
11    employeeStream.limit(3).forEach(System.out::println);
12    System.out.println();
13
14    //skip(n) —— 跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补
15    employeeStream.skip(3).forEach(System.out::println);
16    //distinct()——筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
17    employees.add(new Employee(1010,"刘庆东",56,8000));
18    employees.add(new Employee(1010,"刘庆东",56,8000));
19    employees.add(new Employee(1010,"刘庆东",56,8000));
20    employees.add(new Employee(1010,"刘庆东",56,8000));
21
22    employeeStream.distinct().forEach(System.out::println);
23}

5.2.2 映射

代码示例:

1public class StreamAPITest2{
2    
3//2-映射
4@Test
5public void test2(){
6    List<String> list = Arrays.asList("aa", "bb", "cc", "dd");
7    //map(Function f)——接收一个函数作为参数，将元素转换成其他形式或提取信息，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。即把"aa", "bb", "cc", "dd"都替换成"AA", "BB", "CC", "DD"
8    list.stream().map(str -> str.toUpperCase()).forEach(System.out::println);
9
10    //练习1：获取员工姓名长度大于3的员工的姓名。
11    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
12    Stream<String> nameStream = employees.stream().map(Employee::getName);
13    nameStream.filter(name -> name.length() >3).forEach(System.out::println);
14    System.out.println();
15    //练习2：使用map()中间操作实现flatMap()中间操作方法
16    Stream<Stream<Character>> streamStream = list.stream().map(StreamAPITest2::fromStringToStream);
17    streamStream.forEach(s ->{
18        s.forEach(System.out::println);
19    });
20    System.out.println();
21    //flatMap(Function f)——接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。
22    Stream<Character> characterStream = list.stream().flatMap(StreamAPITest2::fromStringToStream);
23    characterStream.forEach(System.out::println);
24
25}
26//将字符串中的多个字符构成的集合转换为对应的Stream的实例
27public static Stream<Character> fromStringToStream(String str){
28    ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();
29    for (Character c : str.toCharArray()) {
30        list.add(c);
31    }
32    return list.stream();
33}
34//map()和flatMap()方法类似于List中的add()和addAll()方法
35@Test
36public void test(){
37    ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<>();
38    list1.add(1);
39    list1.add(2);
40    list1.add(3);
41    list1.add(4);
42
43    ArrayList<Object> list2 = new ArrayList<>();
44    list2.add(5);
45    list2.add(6);
46    list2.add(7);
47    list2.add(8);
48
49    //list1.add(list2);
50    //System.out.println(list1);//[1, 2, 3, 4, [5, 6, 7, 8]]
51    list1.addAll(list2);
52    System.out.println(list1);//[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
53
54 }
55}

5.2.3 排序

代码示例:

1//3-排序
2@Test
3public void test3(){
4    //sorted()——自然排序
5    List<Integer> list = Arrays.asList(12, 34, 54, 65, 32);
6    list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
7
8    //抛异常，原因:Employee没有实现Comparable接口
9    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
10    employees.stream().sorted().forEach(System.out::println);
11
12    //sorted(Comparator com)——定制排序
13    List<Employee> employees1 = EmployeeData.getEmployees();
14    employees1.stream().sorted((e1,e2)->{
15        int ageValue = Integer.compare(e1.getAge(), e2.getAge());
16        if (ageValue != 0){
17            return ageValue;
18        }else {
19            return -Double.compare(e1.getSalary(),e2.getSalary());
20        }
21
22    }).forEach(System.out::println);
23}

5.3 终止操作

• 终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例如：List、 Integer，甚至是void
• 流进行了终止操作后，不能再次使用。

5.3.1 匹配与查找

代码示例：

1//1-匹配与查找
2@Test
3public void test1(){
4    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
5
6    //allMatch(Predicate p)——检查是否匹配所有元素。
7    //练习：是否所有的员工的年龄都大于18
8    boolean allMatch = employees.stream().allMatch(e -> e.getAge() > 18);
9    System.out.println(allMatch);
10    //anyMatch(Predicate p)——检查是否至少匹配一个元素。
11    //练习：是否存在员工的工资大于 5000
12    boolean anyMatch = employees.stream().anyMatch(e -> e.getSalary() > 5000);
13    System.out.println(anyMatch);
14
15    //noneMatch(Predicate p)——检查是否没有匹配的元素。
16    //练习：是否存在员工姓“雷”
17    boolean noneMatch = employees.stream().noneMatch(e -> e.getName().startsWith("雷"));
18    System.out.println(noneMatch);
19
20    //findFirst——返回第一个元素
21    Optional<Employee> first = employees.stream().findFirst();
22    System.out.println(first);
23
24    //findAny——返回当前流中的任意元素
25    Optional<Employee> employee = employees.parallelStream().findAny();
26    System.out.println(employee);
27
28
29}
30
31@Test
32public void test2(){
33    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
34    // count——返回流中元素的总个数
35    long count = employees.stream().filter(e -> e.getSalary()>5000).count();
36    System.out.println(count);
37
38    //max(Comparator c)——返回流中最大值
39    //练习：返回最高的工资
40    Stream<Double> salaryStream = employees.stream().map(e -> e.getSalary());
41    Optional<Double> maxSalary = salaryStream.max(Double::compareTo);
42    System.out.println(maxSalary);
43
44    //min(Comparator c)——返回流中最小值
45    //练习：返回最低工资的员工
46    Optional<Double> minSalary = employees.stream().map(e -> e.getSalary()).min(Double::compareTo);
47    System.out.println(minSalary);
48
49    //forEach(Consumer c)——内部迭代
50    employees.stream().forEach(System.out::println);
51    System.out.println();
52    //使用集合的遍历操作
53    employees.forEach(System.out::println);
54
55}

5.3.2 归约

备注：map和reduce的连接通常称为 map-reduce模式，因Google用它来进行网络搜索而出名

代码示例：

1//2-归约
2@Test
3public void test3(){
4    //reduce(T identity, BinaryOperator)——可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T
5    //练习1：计算1-10的自然数的和
6    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
7    Integer sum = list.stream().reduce(0, Integer::sum);
8    System.out.println(sum);
9
10    //reduce(BinaryOperator) ——可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional<T>
11    //练习2：计算公司所有员工工资的总和
12    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
13    Optional<Double> sumSalary = employees.stream().map(e -> e.getSalary()).reduce(Double::sum);
14    System.out.println(sumSalary);
15
16}

5.3.3 收集

Collector接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作（如收集到List、Set、Map）

Collectors实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例具体方法与实例如下表：

代码示例：

1//3-收集
2@Test
3public void test4(){
4    //collect(Collector c)——将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现，用于给Stream中元素做汇总的方法
5    //练习1：查找工资大于6000的员工，结果返回为一个List或Set
6    List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
7    List<Employee> employeeList = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 6000).collect(Collectors.toList());
8
9    employeeList.forEach(System.out::println);
10    System.out.println();
11    Set<Employee> employeeSet = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 6000).collect(Collectors.toSet());
12    employeeSet.forEach(System.out::println);
13}

六、Optional类的使用

1. OPtional类的概述

• 为了解决java中的空指针问题而生！
• Optional<T> 类(java.util.Optional) 是一个容器类，它可以保存类型T的值，代表这个值存在。或者仅仅保存null，表示这个值不存在。原来用 null 表示一个值不存在，现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。
• Optional类的Javadoc描述如下：这是一个可以为null容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true,调用get()方法会返回该对象。

2. Optional类提供的方法

Optional类提供了很多方法，可以不用显式进行空值检测。

2.1 创建Optional类对象的方法

• Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例，t必须非空；
• Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
• Optional.ofNullable(T t)： t可以为null

2.2 判断Optional容器是否包含对象

• boolean isPresent()：判断是否包含对象
• void ifPresent(Consumer<? super T> consumer)：如果有值，就执行Consumer接口的实现代码，并且该值会作为参数传给它。

2.3 获取Optional容器的对象

• T get()：如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常
• T orElse(T other)：如果有值则将其返回，否则返回指定的other对象
• T orElseGet(Supplier<? extends t> other)：如果有值则将其返回，否则返回由Supplier接口实现提供的对象。
• T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)：如果有值则将其返回，否则抛出由Supplier接口实现提供的异常。

2.4 搭配使用

• of()和get ()方法搭配使用，明确对象非空
• ofNullable()和orElse()搭配使用，不确定对象非空

3. 应用举例

1public class OptionalTest {
2    @Test
3    public void test1() {
4        //empty():创建的Optional对象内部的value = null
5        Optional<Object> op1 = Optional.empty();
6        if (!op1.isPresent()){//Optional封装的数据是否包含数据
7            System.out.println("数据为空");
8        }
9        System.out.println(op1);//Optional.empty
10        System.out.println(op1.isPresent());//false
11
12        //如果Optional封装的数据value为空，则get()报错。否则，value不为空时，返回value.
13        System.out.println(op1.get());
14    }
15    @Test
16    public void test2(){
17        String str = "hello";
18//        str = null;
19        //of(T t):封装数据t生成Optional对象。要求t非空，否则报错。
20        Optional<String> op1 = Optional.of(str);
21        //get()通常与of()方法搭配使用。用于获取内部的封装的数据value
22        String str1 = op1.get();
23        System.out.println(str1);//hello
24    }
25    @Test
26    public void test3(){
27        String str ="Beijing";
28        str = null;
29        //ofNullable(T t) ：封装数据t赋给Optional内部的value。不要求t非空
30        Optional<String> op1 = Optional.ofNullable(str);
31        System.out.println(op1);//Optional.empty
32        //orElse(T t1):如果Optional内部的value非空，则返回此value值。如果
33        //value为空，则返回t1.
34        String str2 = op1.orElse("shanghai");
35        System.out.println(str2);//shanghai
36    }
37}

使用Optional类避免产生空指针异常

1public class GirlBoyOptionalTest {
2
3    //使用原始方法进行非空检验
4    public String getGrilName1(Boy boy){
5        if (boy != null){
6            Girl girl = boy.getGirl();
7            if (girl != null){
8                return girl.getName();
9            }
10        }
11        return null;
12    }
13    //使用Optional类的getGirlName()进行非空检验
14    public String getGirlName2(Boy boy){
15        Optional<Boy> boyOptional = Optional.ofNullable(boy);
16        //此时的boy1一定非空,boy为空是返回“迪丽热巴”
17        Boy boy1 = boyOptional.orElse(new Boy(new Girl("迪丽热巴")));
18
19        Girl girl = boy1.getGirl();
20        //girl1一定非空,girl为空时返回“古力娜扎”
21        Optional<Girl> girlOptional = Optional.ofNullable(girl);
22        Girl girl1 = girlOptional.orElse(new Girl("古力娜扎"));
23
24        return girl1.getName();
25    }
26
27    //测试手动写的控制检测
28    @Test
29    public void test1(){
30
31        Boy boy = null;
32        System.out.println(getGrilName1(boy));
33
34        boy = new Boy();
35        System.out.println(getGrilName1(boy));
36
37        boy = new Boy(new Girl("杨幂"));
38        System.out.println(getGrilName1(boy));
39    }
40    //测试用Optional类写的控制检测
41    @Test
42    public void test2(){
43        Boy boy = null;
44        System.out.println(getGirlName2(boy));
45
46        boy = new Boy();
47        System.out.println(getGirlName2(boy));
48
49        boy = new Boy(new Girl("杨幂"));
50        System.out.println(getGirlName2(boy));
51
52    }
53}

七、函数式编程

这里对函数式编程做一个简单说明！

1. 什么是函数式编程

函数式编程是种编程方式，其实就是一种编程范式。它将电脑运算视为函数的计算，函数编程语言最重要的基础是λ演算，而且λ演算的函数可以接受函数当作输入（参数）和输出（返回值）。简单说，"函数式编程"是一种"编程范式"，也就是如何编写程序的方法论。

它属于"结构化编程"的一种，主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。

和指令式编程相比，函数式编程强调函数的计算比指令的执行重要。

和过程化编程相比，函数式编程里函数的计算可随时调用。

注意：

(1) 函数式编程中的 函数 指的并不是编程语言中的函数（或方法），它指的是数学意义上的函数，即映射关系（如：y = f(x)），就是 y 和 x 的对应关系。

(2) 实际上当一个函数无论在何处、何时调用，如果使用相同的输入总能持续地得到相同的结果，我们就可以说他具备了函数式的特征。

(3) 需要注意的是，纯函数式编程语言中的 变量 指的也不是命令式编程语言中的变量（即储存状态的单元），而是代数的变量，表示一个未知的数，或者一个可带入函数的值。

所以函数式编程语言中所说的变量只是一个变量的名称，变量的值是不可变的，也就是说不允许像命令式编程语言中那样多次给一个变量赋值。

总结：

函数式编程就是以函数作为单元来处理各个业务逻辑，函数既可以当做参数传来传去，也可以作为返回值，可以把函数理解一个值到另一个值得映射关系。由于函数式编程方式更适合于数据处理，随着存储器容量升高、计算机处理能力大幅提高，它的优势也更加明显。

函数式编程因为其特点更适用于统计分析数据、科学计算、大数据处理等方面工作，当然并不限于这些，在web开发、服务器脚本等其它方面也很不错，而面向对象编程更适合于开发和处理业务性强、功能模块完备的大型业务系统。

2. 函数式编程的特点

1. 函数是"第一等公民"

所谓**"第一等公民"**（first class），指的是函数与其他数据类型一样，处于平等地位，可以赋值给其他变量(var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4);)，也可以作为参数，传入另一个函数，或者作为别的函数的返回值。

2. 只用"表达式"，不用"语句"()

"表达式"（expression）是一个单纯的运算过程，总是有返回值；

"语句"（statement）是执行某种操作(更多的是逻辑语句。)，没有返回值。

函数式编程要求，只使用表达式，不使用语句。也就是说，每一步都是单纯的运算，而且都有返回值。

原因是函数式编程的开发动机，一开始就是为了处理运算（computation），不考虑系统的读写（I/O）。"语句"属于对系统的读写操作，所以就被排斥在外。

当然，实际应用中，不做I/O是不可能的。因此，编程过程中，函数式编程只要求把I/O限制到最小，不要有不必要的读写行为，保持计算过程的单纯性。

3. 没有"副作用"(单一职责，只做一件事，避免耦合关联。)

所谓**"副作用"**，指的是函数内部与外部互动（最典型的情况，就是修改全局变量的值），产生运算以外的其他结果。

函数式编程强调没有"副作用"，意味着函数要保持独立，所有功能就是返回一个新的值，没有其他行为，尤其是不得修改外部变量的值。

4. 不修改状态

上一点已经提到，函数式编程只是返回新的值，不修改系统变量。因此，不修改变量，也是它的一个重要特点。

在其他类型的语言中，变量往往用来保存"状态"（state）。不修改变量，意味着状态不能保存在变量中。

5. 引用透明

引用透明，指的是函数的运行不依赖于外部变量或"状态"，只依赖于输入的参数，任何时候只要参数相同，引用函数所得到的返回值总是相同的。

3. 函数式编程的好处

1. 代码简洁，开发快速

函数式编程大量使用函数，减少了代码的重复，因此程序比较短，开发速度较快。

2. 接近自然语言，易于理解

函数式编程的自由度很高，可以写出很接近自然语言的代码。

3. 更方便的代码管理

函数式编程不依赖、也不会改变外界的状态，只要给定输入参数，返回的结果必定相同。因此，每一个函数都可以被看做独立单元，很有利于进行单元测试和除错，以及模块化组合。

4. 易于"并发编程"

函数式编程不需要考虑"死锁"，因为它不修改变量，所以根本不存在"锁"线程的问题。不必担心一个线程的数据，被另一个线程修改，所以可以很放心地把工作分摊到多个线程，部署"并发编程"。

5. 代码的热升级

适合于数据处理，随着存储器容量升高、计算机处理能力大幅提高，它的优势也更加明显。

函数式编程因为其特点更适用于统计分析数据、科学计算、大数据处理等方面工作，当然并不限于这些，在web开发、服务器脚本等其它方面也很不错，而面向对象编程更适合于开发和处理业务性强、功能模块完备的大型业务系统。

2. 函数式编程的特点

1. 函数是"第一等公民"

所谓"第一等公民"（first class），指的是函数与其他数据类型一样，处于平等地位，可以赋值给其他变量{var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4)}，也可以作为参数，传入另一个函数，或者作为别的函数的返回值。

2. 只用"表达式"，不用"语句"()

"表达式"（expression）是一个单纯的运算过程，总是有返回值；

"语句"（statement）是执行某种操作(更多的是逻辑语句。)，没有返回值。

函数式编程要求，只使用表达式，不使用语句。也就是说，每一步都是单纯的运算，而且都有返回值。

原因是函数式编程的开发动机，一开始就是为了处理运算（computation），不考虑系统的读写（I/O）。"语句"属于对系统的读写操作，所以就被排斥在外。

当然，实际应用中，不做I/O是不可能的。因此，编程过程中，函数式编程只要求把I/O限制到最小，不要有不必要的读写行为，保持计算过程的单纯性。

3. 没有"副作用"(单一职责，只做一件事，避免耦合关联。)

所谓"副作用"，指的是函数内部与外部互动（最典型的情况，就是修改全局变量的值），产生运算以外的其他结果。

函数式编程强调没有"副作用"，意味着函数要保持独立，所有功能就是返回一个新的值，没有其他行为，尤其是不得修改外部变量的值。

4. 不修改状态

上一点已经提到，函数式编程只是返回新的值，不修改系统变量。因此，不修改变量，也是它的一个重要特点。

在其他类型的语言中，变量往往用来保存"状态"（state）。不修改变量，意味着状态不能保存在变量中。

5. 引用透明

引用透明，指的是函数的运行不依赖于外部变量或"状态"，只依赖于输入的参数，任何时候只要参数相同，引用函数所得到的返回值总是相同的。

3. 函数式编程的好处

1. 代码简洁，开发快速

函数式编程大量使用函数，减少了代码的重复，因此程序比较短，开发速度较快。

2. 接近自然语言，易于理解

函数式编程的自由度很高，可以写出很接近自然语言的代码。

3. 更方便的代码管理

函数式编程不依赖、也不会改变外界的状态，只要给定输入参数，返回的结果必定相同。因此，每一个函数都可以被看做独立单元，很有利于进行单元测试和除错，以及模块化组合。

4. 易于"并发编程"

函数式编程不需要考虑"死锁"，因为它不修改变量，所以根本不存在"锁"线程的问题。不必担心一个线程的数据，被另一个线程修改，所以可以很放心地把工作分摊到多个线程，部署"并发编程"。

5. 代码的热升级

函数式编程没有副作用，只要保证接口不变，内部实现是外部无关的。所以，可以在运行状态下直接升级代码，不需要重启，也不需要停机。