Java 8

概述

Java 8 是 Java 语言历史上一个非常重要的版本，它引入了多项新特性，大大提高了 Java 语言的现代化程度和生产力。以下是 Java 8 的一些主要新特性：

1. Lambda 表达式

2. Stream API

3. 时间日期 API

4. 默认方法

5. 方法引用

6. 重复注解

7. Optional 类

8. Nashorn 引擎

9. Base64 编解码支持

10. 数组并行操作

11. 新的编译器 API

12. 强大的字符串操作

13. 新的注解类型

14. G1 Garbage Collector

15. CompletableFuture 类

这些新特性和改进使 Java 成为一个非常强大的编程语言，可以应对各种需求和场景。无论是在开发 Web 应用，还是开发桌面应用，还是进行机器学习和人工智能的应用，Java 8 都提供了许多有用的工具和功能。

1. Lambda 表达式

Lambda 表达式是 Java 8 中最重要的新特性之一，它可以方便地将一个代码块作为参数传递给方法或使用它来代替匿名内部类，从而简化了 Java 代码的编写和阅读。下面是 Lambda 表达式的详细介绍：

Lambda 表达式的基本语法是：

(parameters) -> expression 或(parameters) -> {statements}

其中，parameters 表示方法的参数，可以为空或包含多个参数。在后面的箭头->后面，expression 或 statement 是方法体。

可以分别使用以下两种方式定义 Lambda 表达式：

1. 不带类型声明的 Lambda 表达式

例如：

(numbers) -> { for (int n : numbers) System.out.println(n); }

2. 带有类型声明的 Lambda 表达式

例如：

(List<String> names) -> { Collections.sort(names, (a, b) -> a.compareToIgnoreCase(b)); }

Lambda 表达式的优点：

1. 代码更简洁：Lambda 表达式使代码更容易阅读、编写和维护，并且可以更容易地重用方法和代码块。

2. 提高了代码灵活性：可以使用 Lambda 表达式通过简单调整来更改代码的行为，从而使代码更加灵活。

3. 对多线程编程有用：Lambda 表达式使多线程编程更加容易实现。

Lambda 表达式在 Java 8 中广泛应用于集合工具类和流式编程，例如 Stream、forEach、map、reduce、filter 等方法。下面是一个示例：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

numbers.stream()

.filter(n -> n % 2 == 0)

.forEach(System.out::println); // 输出 2 和 4

上面的代码使用了 stream()方法将 List 对象转换为流，然后使用 filter()方法筛选出偶数，最后使用 forEach()方法打印结果。Lambda 表达式的使用使代码更加简洁和易读。

2. Stream API

Java 8 中引入的 Stream API 是一种功能强大的集合工具，可以用于对 Java 集合类和数组进行数据处理和操作。它提供了丰富的数据转换、过滤和聚合操作，极大地简化了 Java 代码的编写和阅读。下面详细介绍 Stream API 的主要特性和用法：

1. 流的生成

在 Java 8 中，可以通过集合类的 stream()或 parallelStream()方法，以及 Arrays 类的 stream()方法等，将一个集合或数组转换为流，也可以使用 Stream 接口提供的静态方法来生成流。例如：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

Stream<Integer> stream1 = numbers.stream();

IntStream stream2 = Arrays.stream(new int[]{1, 2, 3, 4, 5});

Stream<String> stream3 = Stream.of("John", "Lucy", "Bob", "Alice");

IntStream stream4 = IntStream.range(1, 6); // 生成 1-5 的数字流

LongStream stream5 = LongStream.iterate(1L, i -> i + 1); // 生成无限流

Stream<String> stream6 = Pattern.compile(",").splitAsStream("a,b,c"); // 使用正则表达式生成流

IntStream stream7 = BufferedReader.lines(); // 从文件读取

2. 中间操作

可以通过一系列的中间操作，对流进行许多不同的转换和操作，例如过滤、排序、映射、去重等。这些操作不会改变原始集合或数组，而是生成一个新的流。下面列举一些中间操作方法：

方法	介绍
filter(Predicate<T> predicate)	对每个元素执行指定条件，不满足该条件的元素会被过滤出来
map(Function<T, R> mapper)	对每个元素执行指定函数，并将函数返回的结果收集起来放在一个新的流中
flatMap(Function<T, Stream<R>> mapper)	把每个元素映射成一个流，然后把所有流连接成一个流
distinct()	根据元素的 hashCode()和 equals()方法，将相同的元素去重
sorted()	对元素进行排序
limit(long maxSize)	限制流中元素的个数，超过最大限制的元素会被截取并排除在外
skip(long n)	跳过前面 n 个元素并返回一个新的流
peek(Consumer<T> consumer)	对每个元素执行指定的操作，对用户调试很有帮助

filter()

filter()方法接受一个Predicate接口实现，用于从流中筛选出满足条件的元素。例如，下面的代码使用filter()方法从一个字符串列表中筛选出长度大于3的字符串：

List<String> names = Arrays.asList("John", "Lucy", "Bob", "Alice");

List<String> longNames = names.stream().filter(n -> n.length() > 3).collect(Collectors.toList());

System.out.println(longNames);

sorted()

sorted()方法可以按指定的排序方式对流中的元素排序。它接受一个Comparator接口实现用于比较流中的元素。例如，下面的代码使用sorted()方法对一个整数列表按照从小到大的顺序进行排序：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 2, 4, 1);

List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream().sorted().collect(Collectors.toList());

System.out.println(sortedNumbers);

map()

map()方法接受一个Function接口实现，用于将流中的每个元素映射到一个新的元素。例如，下面的代码使用map()方法将一个整数列表中的每个元素都加倍：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

List<Integer> doubledNumbers = numbers.stream().map(n -> n * 2).collect(Collectors.toList());

System.out.println(doubledNumbers);

distinct()

distinct()方法用于从流中去重。它会保留第一个出现的元素，而将后面出现的相同元素剔除。例如，下面的代码使用distinct()方法从一个整数列表中去重：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 3, 5, 4);

List<Integer> distinctNumbers = numbers.stream().distinct().collect(Collectors.toList());

System.out.println(distinctNumbers);

limit()和skip()

limit()和skip()方法分别用于截取流中的前n个元素和跳过前n个元素。它们可以被用来限制处理的对象数量，从而提高处理性能。例如，下面的代码使用limit()方法从一个字符串列表中截取前3个元素：

List<String> names = Arrays.asList("John", "Lucy", "Bob", "Alice");

List<String> limitedNames = names.stream().limit(3)..collect(Collectors.toList());

System.out.println(limitedNames);

flatMap()

flatMap()方法可以将一个流中的元素映射到多个流中，并将这些流合并为一个新的流。例如，下面的代码使用flatMap()方法将一个列表中的字符序列转化为流，并将它们组合到一个新的流中：

List<String> words = Arrays.asList(“hello”, “world”);

List<String> chars = words.stream().flatMap(str -> Arrays.stream(str.split(“”))).collect(Collectors.toList());

System.out.println(chars);

peek()

peek()方法是一个中间操作，它为流提供了一种“窥视”模式，该模式可以在流中的元素被消费时进行查看和调试。peek()方法接受一个Consumer接口实现，可以对流中的每个元素执行操作，而不改变流的元素。peek()方法的返回值仍然是一个流对象，因此可以通过链式编程的方式进行多次peek操作。下面是一个使用示例：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

List<Integer> result = numbers.stream()

.peek(n -> System.out.println("Processing " + n))

.filter(n -> n % 2 == 0)

.peek(n -> System.out.println("Result " + n))

.collect(Collectors.toList());

System.out.println(result);

上面的代码使用peek()方法打印出每个元素的处理过程和处理结果。它首先创建了一个整数列表，并在它的stream流中执行两个peek操作。第一个peek操作输出每个元素的处理过程，第二个peek操作输出处理结果。在这个例子中，我们还使用filter()方法从流中筛选出偶数，并使用collect()方法收集结果。最终，程序输出了一个包含所有偶数的整数列表。

总之，peek()方法是Stream API中非常有用的一个方法，可以在流中查看元素的处理过程和处理结果，为开发人员提供了一种简单的调试方案。在进行复杂的流处理时，使用peek()方法可以极大地提高程序的可读性和调试效率。

3. 终端操作

终端操作是手动完成中间操作后的最后一步，并返回结果。它们会从流中消耗元素，不再返回另一个流，而是返回一个结果，例如聚合函数、迭代器等。Java 8 中提供了许多终端操作方法，例如 forEach、count、reduce 等，下面列举一些常用的终端操作方法：

方法	介绍
forEach(Consumer<T> consumer)	对每个元素执行指定操作
count()	返回流中元素的个数
collect(Collector<T, A, R> collector)	将流中的元素收集到一个集合中
reduce(Reduce<T> op)	将流中的元素进行聚合操作，返回一个 Optional 对象
min(), max(), sum(), average()	对流中的元素进行计算，返回一个 Optional 对象
anyMatch(Predicate<T> predicate), allMatch(Predicate<T> predicate), noneMatch(Predicate<T> predicate)	处理对流中的元素进行判断
findFirst(), findAny()	返回一个 Option 对象，可能包含流中的某个元素

forEach()

forEach()方法接受一个 Consumer 接口实现，可以对流中的每个元素执行该函数。例如，下面的代码使用 forEach()方法打印出一个整数列表中的每个元素：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

numbers.stream().forEach(System.out::println);

count()

count()方法返回流中的元素个数。例如，下面的代码使用 count()方法统计一个整数列表中的元素个数：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

long count = numbers.stream().count();

System.out.println("The count is: " + count);

reduce()

reduce()方法可以将流中的所有元素组合成一个结果。它接受一个 BinaryOperator 接口实现，它将两个元素合并为一个。例如，下面的代码使用 reduce()方法计算一个整数列表中的总和：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

int sum = numbers.stream().reduce(0, Integer::sum);

System.out.println("The sum is: " + sum);

min()和 max()

min()和 max()方法分别返回流中的最小值和最大值。它们接受一个 Comparator 接口实现，用于比较流中的元素。例如，下面的代码使用 min()和 max()方法分别找到一个字符串列表中最短和最长的字符串：

List<String> names = Arrays.asList("John", "Lucy", "Bob", "Alice");

Optional<String> shortestName = names.stream().min(Comparator.comparingInt(String::length));

Optional<String> longestName = names.stream().max(Comparator.comparingInt(String::length));

System.out.println("Shortest name: " + shortestName.orElse("None"));

System.out.println("Longest name: " + longestName.orElse("None"));

anyMatch()、allMatch()和 noneMatch()

anyMatch()、allMatch()和 noneMatch()方法分别返回流中是否存在任意一个元素匹配给定条件、是否所有元素都匹配给定条件、是否没有元素匹配给定条件。它们接受一个 Predicate 接口实现，用于匹配流中的元素。例如，下面的代码使用 allMatch()方法判断一个整数列表是否都是偶数：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(2, 4, 6, 7, 8);

boolean allEven = numbers.stream().allMatch(n -> n % 2 == 0);

System.out.println("All even: " + allEven);

总之，终端操作是 Stream API 中非常重要的部分，它们是使用流处理数据的最后一步，并把处理结果返回给调用者。借助这些终端操作方法，开发人员可以对流中的元素进行各种统计、聚合和查询操作，以满足不同的业务需求。

4. 并行流处理

流还支持并行处理，即可以利用多核处理器来并行处理流中的元素，可以通过 parallel()方法将顺序流转换为并行流。例如：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

int sum = numbers.parallelStream()

.filter(n -> n % 2 == 0)

.mapToInt(Integer::intValue)

.sum();

上面的代码使用 parallelStream()方法将 List 转换为并行流，使用 filter()和 mapToInt()方法对流进行操作，并使用 sum()方法计算偶数之和。并行流的使用可以提高处理大数据量的效率。

Stream API 是 Java 8 中最重要、最强大的新特性之一，它可以大大简化对数据的操作，并提高代码的可读性和可维护性，特别是在应对大数据量的情况下，更能体现出 Stream API 的优势。

3. 时间日期 API

Java 8引入了一组新的时间日期 API，这些API位于java.time包中。该API提供了一套全新的、更加简洁、强大和易于使用的时间、日期和时区处理方式。新的时间日期API提供了两类类：表示日期的类和表示时间的类，同时还提供了许多实用的类和方法，例如时区、时间间隔、复合日期时间等。下面是一些使用示例：

LocalDate

LocalDate类表示一个ISO日期，例如2019-12-14。可以使用now()方法获取当前时间。可以使用其年、月、日属性获取年、月、日。例如，下面的代码创建了一个LocalDate，并获取了它的年、月和日：

LocalDate date = LocalDate.now();

int year = date.getYear();

int month = date.getMonthValue();

int day = date.getDayOfMonth();

System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);

LocalTime

LocalTime类表示一个ISO时间，例如10:15:30。可以使用now()方法获取当前时间。可以使用其小时、分钟、秒和纳秒属性获取时间信息。例如，下面的代码创建了一个LocalTime，并获取了它的小时、分钟和秒：

LocalTime time = LocalTime.now();

int hour = time.getHour();

int minute = time.getMinute();

int second = time.getSecond();

System.out.println(hour + ":" + minute + ":" + second);

LocalDateTime

LocalDateTime类表示一个ISO日期和时间，例如2019-12-14T10:15:30。它结合了LocalDate和LocalTime。可以使用now()方法获取当前日期和时间。可以使用of()方法创建指定的日期和时间。例如，下面的代码创建了一个LocalDateTime，并获取了它的年、月、日、小时、分钟和秒：

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.of(2019, Month.DECEMBER, 14, 10, 15, 30);

int year = dateTime.getYear();

int month = dateTime.getMonthValue();

int day = dateTime.getDayOfMonth();

int hour = dateTime.getHour();

int minute = dateTime.getMinute();

int second = dateTime.getSecond();

System.out.println(year + "-" + month + "-" + day + " " + hour + ":" + minute + ":" + second);

ZonedDateTime

ZonedDateTime类表示一个时区的日期和时间，例如2019-12-14T10:15:30+01:00[Europe/Paris]。可以使用now()方法获取当前日期和时间。可以使用of()方法创建指定的日期和时间，并指定时区。例如，下面的代码创建了一个ZonedDateTime，并获取了它的年、月、日、小时、分钟、秒和时区信息：

ZonedDateTime dateTime = ZonedDateTime.now();

int year = dateTime.getYear();

int month = dateTime.getMonthValue();

int day = dateTime.getDayOfMonth();

int hour = dateTime.getHour();

int minute = dateTime.getMinute();

int second = dateTime.getSecond();

ZoneId zone = dateTime.getZone();

System.out.println(year + "-" + month + "-" + day + " " + hour + ":" + minute + ":" + second + " " + zone);

Duration和Period

Duration类表示两个时间之间的时间间隔。Period类表示两个日期之间的时间间隔。例如，下面的代码计算了两个LocalDateTime之间的时间间隔，并输出它的小时数和分钟数：

LocalDateTime start = LocalDateTime.of(2019, Month.DECEMBER, 14, 10, 0, 0);

LocalDateTime end = LocalDateTime.of(2019, Month.DECEMBER, 14, 12, 30, 0);

Duration duration = Duration.between(start, end);

long hours = duration.toHours();

long minutes = duration.toMinutes() % 60;

System.out.println(hours + " hours " + minutes + " minutes");

DateTimeFormatter

DateTimeFormatter类可以格式化和解析日期时间字符串，它支持许多常见的日期时间格式。例如，下面的代码将一个LocalDateTime格式化为指定的格式：

LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

String formattedDateTime = dateTime.format(formatter);

System.out.println(formattedDateTime);

在上面的代码中，我们使用ofPattern()方法创建了一个格式化程序，指定了日期时间的格式。然后，使用format()方法将LocalDateTime对象格式化为指定格式的日期时间字符串。

Instant

Instant是一个代表时间戳的类，它以Unix时间戳的形式表示时间。可以使用ofEpochSecond()方法从一个时间戳创建Instant对象。例如，下面的代码创建了一个Instant对象，并将其转化为Date对象：

Instant instant = Instant.ofEpochSecond(1559378217);

Date date = Date.from(instant);

System.out.println(date);

在上面的代码中，我们使用ofEpochSecond()方法创建了一个Instant对象，表示从1970-01-01T00:00:00Z开始的时间戳。然后，使用from()方法将Instant对象转换为Date对象。

ChronoUnit

ChronoUnit枚举类表示两个日期或时间之间的时间单位，如年、月、日、小时、分钟等。例如，下面的代码计算了两个LocalDate之间的天数：

LocalDate start = LocalDate.of(2019, Month.JANUARY, 1);

LocalDate end = LocalDate.of(2019, Month.DECEMBER, 31);

long days = ChronoUnit.DAYS.between(start, end);

System.out.println(days);

在上面的代码中，我们使用between()方法计算两个日期之间的天数。

ZoneId

ZoneId类表示一个区域/时区，它由一个ID字符串表示，例如"America/New_York"。可以使用of()方法创建ZoneId对象。例如，下面的代码获取了系统默认的时区和洛杉矶的时区：

ZoneId defaultZoneId = ZoneId.systemDefault();

ZoneId laZoneId = ZoneId.of("America/Los_Angeles");

System.out.println(defaultZoneId);

System.out.println(laZoneId);

在上面的代码中，我们使用of()方法创建了两个ZoneId对象，分别表示系统默认时区和洛杉矶时区。

获取北京时间

可以使用Java 8的时间日期API中的ZonedDateTime类和ZoneId类，可以方便地进行时区转换，从而获取北京时间。下面是一个示例：

// 获取当前时间

ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now();

// 获取当前时区

ZoneId currentZone = now.getZone();

// 获取北京时区

ZoneId beijingZone = ZoneId.of("Asia/Shanghai");

// 将当前时间转换为北京时间

ZonedDateTime beijingTime = now.withZoneSameInstant(beijingZone);

// 输出北京时间

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss z");

String formattedDateTime = beijingTime.format(formatter);

System.out.println("Current time in Beijing: " + formattedDateTime);

在上面的代码中，我们首先获取当前时间和当前时区，然后使用ZoneId.of()方法获取北京时区。可以使用ZonedDateTime对象的withZoneSameInstant()方法将当前时间转换为北京时间。最后，我们使用DateTimeFormatter对象将北京时间格式化为字符串，并将其输出。

总之，Java 8的时间日期API提供了丰富的类和方法，支持广泛的操作，例如日期和时间的格式化和解析、日期间隔的计算、时间戳和时区的处理等，为Java开发者在日期和时间处理方面提供了更好的支持。

4. 默认方法

Java 8的默认方法是一种接口中的具体方法实现。它允许在接口中添加新的方法实现，而不影响已有的接口实现。默认方法为Java 8中的接口提供了非常大的灵活性，因为它可以为已有的接口添加新的功能，而不需要改变接口的现有实现。下面是一些使用示例：

1. 基本语法

默认方法的基本语法格式如下：

public interface MyInterface {

// 抽象方法

void myMethod();

// 默认方法

default void myDefaultMethod() {

// 默认方法实现

}

}

在上面的代码中，myDefaultMethod()是一个默认方法，它有方法体，可以在默认情况下实现或重写。

2. 默认实现

默认方法可以提供接口的默认实现，这样所有实现该接口的类都可以使用该默认实现。例如，考虑下面的接口：

public interface MyInterface {

default void myMethod() {

System.out.println("Hello World!");

}

}

在上面的代码中，MyInterface接口有一个默认方法myMethod()，它打印出"Hello World!"。现在，假设我们有一个实现了该接口的类MyClass，如下所示：

public class MyClass implements MyInterface {

// 空实现

}

由于MyClass实现了MyInterface接口，因此它可以调用默认方法myMethod()。例如：

MyClass obj = new MyClass();

obj.myMethod(); // 输出 "Hello World!"

注意，我们并没有在MyClass中重写接口的默认方法，而是直接继承了接口的默认实现。

3. 默认方法重写

接口的默认方法可以被子类重写。例如，考虑下面的接口：

public interface MyInterface {

default void myMethod() {

System.out.println("Hello World!");

}

}

现在，假设我们有一个实现了该接口的类MyClass，如下所示：

public class MyClass implements MyInterface {

@Override

public void myMethod() {

System.out.println("Goodbye World!");

}

}

在上面的代码中，我们重写了接口的默认方法myMethod()，改为输出"Goodbye World!"。现在我们创建了一个MyClass对象：

MyClass obj = new MyClass();

obj.myMethod(); // 输出 "Goodbye World!"

由于MyClass重写了接口的默认方法，因此它将覆盖默认实现。

4. 接口冲突

可能会出现一个类实现了多个接口，而这些接口都包含同名的默认方法。这时就会出现接口冲突的情况。例如，考虑下面的两个接口：

public interface MyInterface1 {

default void myMethod() {

System.out.println("Hello World from MyInterface1!");

}

}

public interface MyInterface2 {

default void myMethod() {

System.out.println("Hello World from MyInterface2!");

}

}

这两个接口都有名为myMethod()的默认方法，它们的实现分别是"Hello World from MyInterface1!"和"Hello World from MyInterface2!"。现在，假设我们有一个实现了这两个接口的类MyClass，如下所示：

public class MyClass implements MyInterface1, MyInterface2 {

// 空实现

}

由于MyClass实现了两个接口，因此它继承了这两个接口的默认方法。现在，我们创建了一个MyClass对象：

MyClass obj = new MyClass();

obj.myMethod();

这段代码会引发一个编译器错误，因为它无法确定要调用哪个接口的myMethod()方法。这时，我们需要为MyClass类提供一个自己的myMethod()方法，来继承或重写默认方法，例如：

public class MyClass implements MyInterface1, MyInterface2 {

@Override

public void myMethod() {

MyInterface1.super.myMethod(); // 调用MyInterface1接口中的默认方法

MyInterface2.super.myMethod(); // 调用MyInterface2接口中的默认方法

}

}

在上面的代码中，我们重写了myMethod()方法，并显式地调用了MyInterface1和MyInterface2接口中的默认实现。这样就可以解决接口冲突的问题了。

总之，Java 8的默认方法为接口提供了更加灵活的设计选项，可以为已有的接口添加新的功能，同时保留了已有的接口实现。在Java 8中，常用的接口，例如Collection、Iterable和Comparable等接口，都使用了默认方法。

默认方法的用法很简单，它可以提供接口的默认实现，允许类继承或重写此默认实现。当一个类实现了多个接口，且这些接口包含同名的默认方法时，可能会出现接口冲突的情况，这时需要在实现类中显式地调用需要的默认实现。

5. 方法引用

Java 8中的方法引用是一种更简洁的Lambda表达式的写法，它可以直接引用已有方法的实现作为Lambda表达式的体。使用方法引用可以使代码更加清晰和简洁，提高代码可读性和可维护性。下面是Java 8中方法引用的几种形式和示例：

1. 静态方法引用

静态方法引用是指引用已有类的静态方法。静态方法引用可以使用"类名::方法名"的语法格式。例如，考虑下面的Lambda表达式：

Function<String, Integer> func = (str) -> Integer.parseInt(str);

这个Lambda表达式将字符串转换为整数。我们可以使用静态方法引用来替代这个Lambda表达式：

Function<String, Integer> func = Integer::parseInt;

在上面的代码中，我们使用Integer类中的parseInt()方法来替代Lambda表达式。在方法引用中，方法名的右侧是两个冒号，这表示我们要引用的方法的范围（如果它是一个静态方法，则为类名）以及要引用的方法的名称。

2. 实例方法引用

实例方法引用允许我们引用一个已有对象的实例方法，它可以使用"对象引用::方法名"的语法格式。例如，假设我们有一个类Person：

public class Person {

private String name;

public Person(String name) {

this.name = name;

}

public String getName() {

return name;

}

}

现在，我们想要使用一个函数式接口获取一个Person对象的名字。我们可以使用Lambda表达式：

Function<Person, String> func = (person) -> person.getName();

我们也可以使用实例方法引用来简化上面的Lambda表达式：

Function<Person, String> func = Person::getName;

在上面的代码中，我们使用Person对象引用来替代Lambda表达式。

3. 构造器引用

Java 8还允许我们使用构造器引用来替代Lambda表达式，以更简洁的方式创建新的对象。构造器引用可以使用"类名::new"的语法格式。例如，假设我们有一个类Person：

public class Person {

private String name;

public Person(String name) {

this.name = name;

}

public String getName() {

return name;

}

}

现在，我们想要使用Supplier接口来创建一个Person对象，可以使用Lambda表达式：

Supplier<Person> sup = () -> new Person("John");

这个Lambda表达式创建一个Person对象，名为"John"。我们也可以使用构造器引用来简化这个Lambda表达式：

Supplier<Person> sup = Person::new;

在上面的代码中，我们使用Person类的构造器引用来替代Lambda表达式。

4. 数组引用

数组引用允许我们引用数组的构造器和实例方法。它可以使用"类型[]::new"和"类型[]::方法名"的语法格式。例如，假设我们要创建一个包含10个随机整数的数组，可以使用Lambda表达式：

Supplier<int[]> sup = () -> new int[10];

这个Lambda表达式创建一个包含10个整数的数组。我们也可以使用数组引用来简化这个Lambda表达式：

Supplier<int[]> sup = int[]::new;

在上面的代码中，我们使用数组引用来创建一个包含10个随机整数的数组对象。

总之，在Java 8中方法引用提供了一种更简洁的Lambda表达式的编写方式。方法引用是一种更加清晰和简洁的代码实现方式，可以提高代码的可读性和可维护性。在方法引用中，我们可以使用静态方法引用、实例方法引用、构造器引用和数组引用等不同的形式来引用已有方法的实现，并将它们作为Lambda表达式的体。这些方法引用的形式不仅简化了代码，而且使得代码更加易于理解和维护。除了上述几种方法引用形式，Java 8还提供了其他的方法引用形式，如方法引用中的隐式参数方法引用、方法引用中的超类实例方法引用等等。了解和熟练使用不同形式的方法引用是Java编程中的一个重要技能，它可以提高代码编写的效率和质量。

6. 重复注解

Java 8 中引入了重复注解的概念，它允许在同一个元素上重复使用同一种注解，以提高代码的可读性和简洁性。使用重复注解可以避免在注解名称前添加许多前缀，如"List<"和"Set<"等。以下是重复注解的使用示例：

1. 基本语法

重复注解是指在定义时可以使用@Repeatable注解标记一个注解类型，以指示该注解类型可以被重复使用的注解。例如，考虑下面的注解声明：

@Repeatable(MyAnnotations.class)

public @interface MyAnnotation {

String value();

}

在上面的代码中，@Repeatable(MyAnnotations.class)注解表示MyAnnotation注解类型可以被MyAnnotations注解重复使用。

2. 使用示例

假设我们有一个Java类，定义了几个注解：

@MyAnnotation("Hello")

@MyAnnotation("World")

public class MyClass {

// MyClass的实现

}

在上面的代码中，我们重复使用了MyAnnotation注解，两次使用相同的注解类型，并传递了不同的参数。

现在，我们定义一个容器类MyAnnotations，用于包含多个MyAnnotation注解：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

public @interface MyAnnotations {

MyAnnotation[] value();

}

在上面的代码中，我们使用@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)注解标记了MyAnnotations注解，以便在运行时可以获取该注解信息，并在value()方法中返回MyAnnotation类型的数组对象。

可以通过反射机制获取定义在类上的多个注解信息：

MyAnnotation[] annotations = MyClass.class.getAnnotationsByType(MyAnnotation.class);

for (MyAnnotation annotation : annotations) {

System.out.println(annotation.value());

}

在上面的代码中，我们使用getAnnotationsByType()方法获取MyAnnotation注解信息。由于MyAnnotation注解被重复使用了，因此会返回一个MyAnnotation类型的数组对象，包含了两个注解实例的信息。然后，我们遍历这个数组对象，并输出value()方法返回的结果。

总之，Java 8 中的重复注解允许在同一个元素上重复使用同一种注解，以提高代码的可读性和简洁性。通过@Repeatable注解标记一个注解类型，以指示该注解类型可以被重复使用的注解，然后可以通过反射机制获取定义在类上的多个注解信息。重复注解在一些场合下可以帮助我们更好地实现业务需求。

3.使用ElementType.TYPE_USE和重复注解

在一些使用注解的场景中，通常需要使用“容器注解”来封装多个相同注解，使用重复注解可以使这个过程更加简洁。Java 8还提供了ElementType.TYPE_USE的支持，可以用于标记注解在类型使用方面的使用情况，使用重复注解可以进一步简化这个过程。以下是一个例子，说明了如何使用ElementType.TYPE_USE和重复注解：

import java.lang.annotation.*;

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

@Repeatable(NotNull.List.class)

@Documented

public @interface NotNull {

String message() default "不能为null";

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

@Documented

@interface List {

NotNull[] value();

}

}

在上面的代码中，我们定义了一个名为"NotNull"的注解，并标记它可以用于类型参数(ElementType.TYPE_PARAMETER)和类型使用位置(ElementType.TYPE_USE)两个位置上。它还可以重复使用，并使用了名为"List"的内部注解表示注解的容器，它由一个名为"value"的属性组成，类型为NotNull的数组。

我们可以使用注解方式添加该注解：

@NotNull.List({

@NotNull("Tom"),

@NotNull("Jerry")

})

public class MyClass<T> {

private T data;

public MyClass(T data) {

this.data = NotNullObjects.requireNonNull(data);

}

public T getData() {

return data;

}

}

在上面的代码中，我们用@NotNull.List包含了两个@NotNull注解，分别对应了data字段的两个构造方法参数。注意：因为我们定义了TYPE_USE类型，所以我们还可以这样使用：

public void myMethod(@NotNull MyClass<?> myObj) {

...

}

在上面的代码中，我们将@NotNull注解标记在类型参数中。

在运行时中，我们可以使用反射机制获取注解：

Class<MyClass> clazz = MyClass.class;

Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();

for (Annotation annotation : annotations) {

if (annotation instanceof NotNull) {

NotNull nn = (NotNull) annotation;

System.out.println(nn.message());

}

if (annotation instanceof NotNull.List) {

NotNull.List nnList = (NotNull.List) annotation;

for (NotNull nn : nnList.value()) {

System.out.println(nn.message());

}

}

}

在上面的代码中，我们使用反射机制获取并遍历类MyClass上的注解，判断注解类型并获取其message()属性值。

总之，Java 8中的重复注解和类型参数和类型使用方面的使用情况(ElementType.TYPE_PARAMETER和ElementType.TYPE_USE)提供了更加灵活的注解使用方式，可以使代码更加简洁和易读。在实际项目中，我们应该根据具体需求选择不同的注解方式，并保证代码的可读性和可维护性。

7. Optional 类

Java 8 中的Optional 类是一个容器类，它可以包含一个非空的值或者为空。使用Optional 类可以有效避免null指针异常，并提高代码的可读性和健壮性。以下是Optional类的一些常用方法和示例：

1. 创建Optional对象

我们可以使用Optional.of()方法创建一个Optional类的实例，这个方法使用一个非空对象创建Optional实例：

Optional<String> opt = Optional.of("Hello");

在上面的代码中，我们使用非空字符串创建了一个Optional<String>对象。

我们也可以使用Optional.empty()方法创建一个空的Optional对象：

Optional<String> opt = Optional.empty();

在上面的代码中，我们创建了一个空的Optional<String>对象。

2. 访问Optional对象

使用Optional类访问具有统一的API，它提供了许多方法用于访问Optional对象包含的值。其中，常用的方法有：

方法	介绍
get()	获取Optional对象的值。如果对象为空，则抛出NoSuchElementException异常
orElse(T other)	当Optional对象为空时，返回指定的默认值other
orElseGet(Supplier<? extends T> other)	当Optional对象为空时，使用Supplier提供的方法获取默认值
orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)	当Optional对象为空时，使用Supplier提供的方法抛出异常
ifPresent(Consumer<? super T> consumer)	如果Optional对象非空，则调用consumer中的方法，并传递Optional对象包含的值

以下是一个示例，说明如何访问Optional对象：

Optional<String> opt = Optional.of("Hello");

if (opt.isPresent()) {

System.out.println(opt.get());

} else {

System.out.println("Optional对象为空");

}

Optional<Integer> opt = Optional.ofNullable(30);

Integer num = opt.orElse(10);

//如果对象非空，执行某些操作

Optional<String> maybeString = Optional.of("xxx");

maybeString.ifPresent((s -> System.out.println(s)));

//如果不为空执行某些操作，否则抛出异常

Optional<String> maybeNull = Optional.ofNullable(null);

String result = maybeNull.orElseThrow(IllegalArgumentException::new);

// 对象实例化

Optional<List<String>> list = Optional.of(new ArrayList<String>());

// 遍历 Optional 对象

Optional<String> string = Optional.of("te");

string.ifPresent(s -> System.out.println(s));

// 更优雅的空指针判断方式

List<String> strList = Arrays.asList("a", "b", "c", null, "d");

long count = strList.stream().filter(Objects::nonNull)

.count();

3. 对Optional对象进行处理

Optional类还提供了一些方法来对Optional对象进行处理，常用的方法有：

方法	介绍
map(Function<? super T, ? extends U> mapper)	对Optional对象包含的值进行转换操作
flatMap(Function<? super T, ? extends Optional<? extends U>> mapper)	对Optional对象包含的值进行转换操作，并且返回一个Optional对象

1.使用map()方法进行 Optional 类型转换

map() 方法将 Optional 对象中的元素进行转换并返回一个新的 Optional 对象，方法的参数为 Function 接口，其功能为将原来Optional 对象的元素类型转换为 Function 接口中指定的类型。

例如：

Optional<String> name = Optional.of("Java");

Optional<String> upperName = name.map(s -> s.toUpperCase());

在上面代码中，map() 方法将原来的 Optional 对象中的 String 类型的元素转换成大写的 String 类型，并返回一个新的 Optional 对象。

2.使用 flatMap() 方法进行 Optional 类型转换

flatmap() 方法与 map() 方法类似，也可以将 Optional 类型的数据转换成另外一种 Optional 类型的数据，不同的地方是，flatMap() 方法接受一个 Function 接口参数，但是 Function 接口的方法返回值是一个 Optional 类型的数据，最终的 flatMap() 方法返回值是一个 Optional 类型的数据。

例如：

Optional<String> name = Optional.of("Java");

Optional<String> upperName = name.flatMap(

(value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));

在上面代码中，flatMap() 方法将 String 类型的 Optional 对象的值转换成大写 String 类型的 Optional 对象，并返回一个新的 Optional 对象。可以看到，flatMap() 方法的参数为一个 Function 接口，该 Function 接口的一个方法的返回值为 Optional 类型，这个返回值就是最终返回的 Optional 类型的对象。

综上所述，Java 8中的Optional类可以帮助我们更好地处理空值，提高代码的可读性和健壮性。在具体应用中，我们可以根据具体需求选择不同的方法进行Optional类型转换。如果有了非空值就使用 map() 方法，没有值就返回一个空对象。如果返回值仍然是一个Optional类型对象，我们就可以使用 flatMap() 方法。

4. 使用方法引用

Java 8 还提供了通过方法引用的方式来简化代码：

Optional<String> opt = Optional.of("Hello");

Optional<Integer> optional = opt.map(String::length);

optional.ifPresent(System.out::println);

在上面的代码中，我们将Lamda表达式改为方法引用的方式，使得代码更加简洁。

总之，Option类是Java 8 新增的一个容器类，它可以包含一个非空对象或者为空。使用Optional类可以使代码更加健壮，避免空指针异常。Optional类提供了许多操作Optional对象的方法，如get()、orElse()、orElseGet()、ifPresent()、map()、flatMap()等等。熟练使用Optional类可以提高代码的可读性和可维护性，并且预防空指针异常可以使系统更健壮。

8. Nashorn 引擎

Java 8 中引入了 Nashorn 引擎，它是一个开源的 JavaScript 引擎，该引擎可以在 Java 平台上运行 JavaScript 代码，并且支持 JavaScript 的全新规范 ECMAScript 6。Nashorn 引擎采用了基于JSR 223的标准的 Scripting API，因此可以很方便地在 Java 程序中嵌入 JavaScript 脚本，同时也可以通过 JavaScript 调用 Java 类和方法。以下是 Nashorn 引擎的一些常见用法：

1.在 Java 程序中解析和执行 JavaScript 代码

可以使用以下代码在 Java 程序中解析和执行 JavaScript 代码：

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();

ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");

Object result = engine.eval("var a = 123; a + 456;");

System.out.println(result); // 输出 579

在上面的代码中，我们首先使用 ScriptEngineManager 和 getEngineByName() 方法获取 JavaScript 引擎实例，然后使用 eval() 方法在 JavaScript 引擎中执行 JavaScript 代码，最后输出执行结果。

2.在 JavaScript 代码中调用 Java 类和方法

可以使用 Nashorn 引擎提供的 load() 方法，将 Java 类（已编译的 .class 文件）加载到 JavaScript 引擎中，并提供给 JavaScript 代码调用。以下是一个示例，说明如何使用 Nashorn 引擎在 JavaScript 代码中调用 Java 类和方法：

public class Sample {

public static String greet(String name) {

return "Hello " + name;

}

}

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();

ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");

engine.eval("load('Sample.class');");

Object result = engine.eval("Sample.greet('World');");

System.out.println(result); // 输出 "Hello World"

在上面的代码中，我们首先定义了一个 Java 类 Sample，并在其中编写了一个 greet() 方法，用于输出一条问候语。然后在 JavaScript 代码中，使用 load() 方法加载了编译后的 Sample.class 文件，并调用了 Sample 类的 greet() 方法，输出一条问候语。

3.编写和执行 JavaScript 脚本文件

除了在 Java 程序中编写和执行 JavaScript 代码之外，Nashorn 引擎还支持直接解析和执行 JavaScript 脚本文件。以下是一个示例，说明如何使用 Nashorn 引擎编写和执行 JavaScript 脚本文件：

// 文件名：hello.js

var name = 'World';

print('Hello, ' + name);

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();

ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");

String scriptFile = "/path/to/hello.js";

FileReader reader = new FileReader(scriptFile);

engine.eval(reader);

在上面的代码中，我们首先定义了一个名为 “hello.js” 的 JavaScript 脚本文件，该脚本文件用于输出一条问候语。然后在 Java 程序中，使用 FileReader 类读取了该脚本文件，并使用 Nashorn 引擎的 eval() 方法解析和执行了该脚本文件。

总之，Nashorn 引擎是 Java 8 新增的强大的 JavaScript 引擎，它可以在 Java 平台上运行 JavaScript 代码，并且支持 ECMAScript 6 规范。我们可以通过 Nashorn 引擎在 Java 程序中嵌入 JavaScript 脚本，并且可以在 JavaScript 脚本中调用 Java 类和方法。同时，我们也可以通过 Nashorn 引擎编写和执行 JavaScript 脚本文件。

9. Base64 编解码支持

Java 8 中的 Base64 编解码支持类可以用于将二进制数据转换为 ASCII 字符集中的可打印字符，或者将 ASCII 字符集中的字符转换为二进制数据。这在很多场合都十分有用，比如将图片、文件等二进制数据保存在文本中，或者将文本数据进行加密等操作。Java 8提供了 java.util.Base64 类，提供了 Base64 编码和解码的功能，它主要包含了以下方法：

Base64 形式编码

String base64String = Base64.getEncoder().encodeToString(originalInput);

解码 Base64 形式

byte[] originalInput = Base64.getDecoder().decode(base64String);

下面通过示例来具体了解 Base64 的使用情况。

Base64 编码示例

在以下示例中，创建了一个字符串并对其进行 Base64 编码：

// 原始字符串

String originalMessage = "Hello World!";

// 进行 Base64 编码

String encodedMessage = Base64.getEncoder().encodeToString(originalMessage.getBytes());

System.out.println("Base64 编码结果： " + encodedMessage);

输出：Base64 编码结果：SGVsbG8gV29ybGQh

Base64 解码示例

在以下示例中，将一个Base64编码的字符串解码为其原始形式：

// Base64 编码字符串

String encodedMessage = "SGVsbG8gV29ybGQh";

// 进行 Base64 解码

byte[] decodedMessage = Base64.getDecoder().decode(encodedMessage);

// 将解码结果转换为字符串

String decodedString = new String(decodedMessage);

System.out.println("Base64 解码结果： " + decodedString);

输出：Base64 解码结果：Hello World!

Base64 编码与解码示例

在以下示例中，将一个长字符串进行 Base64 编码，然后将其解码回原始字符串：

// 原始字符串

String originalMessage = "Java 8 - Base64 编码与解码示例...";

// 进行 Base64 编码

String encodedMessage = Base64.getEncoder().encodeToString(originalMessage.getBytes());

// 进行 Base64 解码

byte[] decodedMessage = Base64.getDecoder().decode(encodedMessage);

// 输出原始字符串和解码后的字符串

System.out.println("原始字符串：" + originalMessage);

System.out.println("Base64 编码结果：" + encodedMessage);

System.out.println("Base64 解码结果：" + new String(decodedMessage));

输出：

原始字符串：Java 8 - Base64 编码与解码示例...

Base64 编码结果：SmF2YSA4IC0gQmFzZTY0IMOoaWtvIOGwj+WIq+mHj+WIq+WNr+WFrQ==

Base64 解码结果：Java 8 - Base64 编码与解码示例...

Base64 编码可以使用多种方式，不同方式的编码结果也是不同的。Java 8 中提供的 java.util.Base64 类可以支持不同的编码方式，并且提供了 Base64 编码和解码的功能。我们可以使用 Java 8 中的 Base64 类将二进制数据转换为 ASCII 字符，或者将 ASCII 字符转换为二进制数据，这样可以方便地进行数据的传输、保存、加密等操作。

10. 数组并行操作

Java 8 中新增了对数组的并行操作，通过并行处理数组可以大大提升数组处理的效率。Java 8 的并行处理数组主要依赖于 Stream API 和 Arrays 类的 parallelPrefix() 、parallelSort() 和 setAll() 方法。以下是一些常见的用法：

1.使用 parallelSetAll() 方法初始化数组

可以使用 parallelSetAll() 方法让 Java 8 为我们初始化数组。这个方法接受数组和一个函数式编程方法，该方法返回数组中每个元素的值。

例如：

int[] arr = new int[10];

Arrays.parallelSetAll(arr, i -> i * 10);

System.out.println(Arrays.toString(arr));

在上面的代码中，我们使用 parallelSetAll() 方法初始化了一个包含 10 个元素的 int 型数组。函数式编程方法 i -> i * 10 表示使用每个元素的下标乘以 10 作为元素的初始值。最后，我们使用 Arrays.toString() 方法打印了数组。

2.使用 parallelPrefix() 方法对数组进行前缀并行计算

parallelPrefix() 方法接受数组和一个运算符。该运算符将应用于每对数组元素，将前一个元素与当前元素组合为一个值。在并行计算过程中，每个线程将取一部分元素运算。这个方法可以被用于数组累积、数值积分和某些搜索算法。

例如：

int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

Arrays.parallelPrefix(arr, (left, right) -> left + right);

System.out.println(Arrays.toString(arr));

在上面的代码中，我们使用 parallelPrefix() 方法将数组中相邻两个元素求和，这个操作会产生一个新的数组，最后使用 Arrays.toString() 方法打印了新的数组。

3.使用 parallelSort() 方法并行排序数组

Arrays 类的 parallelSort() 方法可以使用多线程算法快速对一个数组进行原位排序。它接受一个数组，可以选择接受一个 Comparator 来提供自定义排序。在处理长度超过 4096 的数组时可以获得最好的结果，因为它充分利用了并行计算能力。

例如：

int[] arr = new int[]{9, 5, 3, 7, 2, 1, 8, 6, 4};

Arrays.parallelSort(arr);

System.out.println(Arrays.toString(arr));

在上述代码示例中，我们使用 parallelSort() 方法对 int 型数组进行排序。最后使用 Arrays.toString() 方法输出排序后的数组。

在多核处理器上，使用并行处理可以大大提高数组的处理速度，因为可以充分利用 CPU 上的多个核心来运行多个任务。因此，在需要处理大量数据或需要追求性能的应用程序中，使用 Java 8 中的数组并行操作可以提高程序的效率。

4.使用 parallel() 方法并行计算数组元素的总和

可以使用 parallel() 方法对数组进行并行计算，例如求和、求最大值或最小值等。在 parallel() 方法被调用时，数组被分成几个小块进行并行处理，最终结果会被合并。

例如：

int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

int sum = Arrays.stream(arr).parallel().sum();

System.out.println(sum);

在上面的代码中，我们使用 parallel() 方法并行计算数组的总和。Arrays.stream() 方法将 int 型数组转换为流处理对象，然后使用流对象的 parallel() 方法将流并行处理。最后，使用 sum() 方法计算流中所有元素的总和。

5.使用 parallelSort() 方法对二维数组进行并行排序

Arrays 类的 parallelSort() 方法可以被用于对二维数组进行快速排序，使用的是归并排序算法。将第二维的数据分成多个块，每个块独立地进行归并排序。当块的数量超过一个特定的阈值时，就使用并行排序算法。

例如：

int[][] arr2d = new int[][]{ {9, 5, 3}, {7, 2, 1}, {8, 6, 4}};

Arrays.parallelSort(arr2d, (a, b) -> a[0] - b[0]);

System.out.println(Arrays.deepToString(arr2d));

在上述代码示例中，二维数组按第一列进行排序。需要注意的是，这里使用的是 deepToString() 方法来打印二维数组的内容。

Java 8 中并行处理数组是通过 Stream API 和 Arrays 类中的 parallel() 和 parallelSort() 方法实现的。这些工具可以显著提高对大型数据集的处理效率和性能。虽然并行处理数组可以带来很多好处，但是需要考虑到并行处理的分割和并合成本，以确保实际性能得到最大化的提升。

6.使用 parallelPrefix() 方法对二维数组进行前缀并行计算

与对一维数组进行前缀并行计算类似，parallelPrefix() 方法可以用于对二维数组进行前缀合并计算。调用该方法时，需要提供一个二元运算符，该运算符用于将当前元素与前一个元素合并。

例如：

int[][] arr2d = new int[][]{ {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};

Arrays.parallelPrefix(arr2d, (left, right) -> {

right[0] += left[0];

right[1] += left[1];

right[2] += left[2];

return right;

});

System.out.println(Arrays.deepToString(arr2d));

在上面的代码中，我们使用 parallelPrefix() 方法对一个二维数组进行前缀合并计算。在这里，我们的二元运算符接受数组中的两个元素 left 和 right，将它们相加并返回结果 right，同时将 right 与 left 相加，然后将合并后的数组返回。最后，我们使用 deepToString() 方法打印数组内容。

以上是Java 8 中数组并行操作的一些示例。必须注意的是，并行处理可能会导致死锁或线程争用等问题，因此在使用并行操作时必须仔细设计。正确地使用并行数组操作可以大大提高应用程序的性能和效率。

11. 新的编译器 API

Java 8 中引入了新的编译器 API，即 Java Compiler API，用于程序动态编译。它可以将 Java 代码在运行时编译成字节码，从而达到动态加载类的目的。下面将介绍 Java Compiler API 的使用方法，并给出一个详细的示例。

使用 Java Compiler API 编译 Java 代码主要分为以下几个步骤：

1.创建 JavaCompiler 对象

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

2.创建 DiagnosticCollector 对象，用于收集编译时的诊断信息

DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<>();

3.创建 StandardJavaFileManager 对象，用于获取要编译的 Java 文件

StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(diagnostics, null, null);

4.创建 JavaFileObject 对象，用于描述要编译的 Java 文件的位置和类型

JavaFileObject sourceFile = fileManager.getJavaFileObjectsFromFiles(Arrays.asList(new File("HelloWorld.java"))).iterator().next();

5.创建编译任务，并执行

CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, diagnostics, null, null, Arrays.asList(sourceFile));

task.call();

6.获取编译时的诊断信息，并输出

for (Diagnostic<? extends JavaFileObject> diagnostic : diagnostics.getDiagnostics()) {

System.out.format("Error on line %d in %s%n", diagnostic.getLineNumber(), diagnostic.getSource().toUri());

}

下面给出一个完整的示例，演示了如何使用 Java Compiler API 在运行时编译并执行一个简单的 Java 代码。

import javax.tools.*;

import java.io.*;

import java.util.*;

public class CompilerExample {

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

// 1. 创建 JavaCompiler 对象

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

if (compiler == null) {

System.err.println("JDK required (running inside of JRE)");

return;

}

// 2. 创建 DiagnosticCollector 对象

DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<>();

// 3. 创建 StandardJavaFileManager 对象

StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(diagnostics, null, null);

// 4. 创建 JavaFileObject 对象

JavaFileObject sourceFile = fileManager.getJavaFileObjectsFromFiles(Arrays.asList(new File("HelloWorld.java"))).iterator().next();

// 5. 创建编译任务

CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, diagnostics, null, null, Arrays.asList(sourceFile));

// 6. 执行编译任务

boolean success = task.call();

// 7. 获取编译时的诊断信息，并输出

for (Diagnostic<? extends JavaFileObject> diagnostic : diagnostics.getDiagnostics()) {

System.out.format("Error on line %d in %s%n", diagnostic.getLineNumber(), diagnostic.getSource().toUri());

}

// 8. 如果编译成功，则运行刚刚编译的程序

if (success) {

Class<?> cls = Class.forName("HelloWorld");

Object instance = cls.newInstance();

cls.getMethod("run").invoke(instance);

}

fileManager.close();

}

}

然后添加一个 HelloWorld.java 文件，其代码如下：

public class HelloWorld {

public void run() {

System.out.println("Hello, world!");

}

}

运行代码后，可以看到输出 “Hello, world!”，表明已经成功编译并运行了 HelloWorld 类。

7.除了上述示例外，Java Compiler API 还可以用于动态生成字节码，从而实现类似于反射的功能。下面给出一个示例来说明如何在运行时生成一个简单的类，并使用反射调用其中的方法。

import javax.tools.*;

import java.lang.reflect.Method;

import java.util.*;

public class BytecodeExample {

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

// 1. 创建 JavaCompiler 对象

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

if (compiler == null) {

System.err.println("JDK required (running inside of JRE)");

return;

}

// 2. 创建 DiagnosticCollector 对象

DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<>();

// 3. 创建 StandardJavaFileManager 对象

StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(diagnostics, null, null);

// 4. 创建 JavaFileObject 对象，用于描述要编译的 Java 文件的位置和类型

JavaFileObject sourceFile = new DynamicJavaSourceCodeObject("ExampleClass", generateClassCode());

// 5. 创建编译任务

CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, diagnostics, null, null, Arrays.asList(sourceFile));

// 6. 执行编译任务

boolean success = task.call();

// 7. 获取编译时的诊断信息，并输出

for (Diagnostic<? extends JavaFileObject> diagnostic : diagnostics.getDiagnostics()) {

System.out.format("Error on line %d in %s%n", diagnostic.getLineNumber(), diagnostic.getSource().toUri());

}

// 8. 如果编译成功，则使用反射调用其中的方法

if (success) {

Class<?> cls = Class.forName("ExampleClass");

Object instance = cls.newInstance();

Method method = cls.getMethod("sayHello");

method.invoke(instance);

}

fileManager.close();

}

// 动态生成一个简单的类

private static String generateClassCode() {

return "public class ExampleClass {\n" +

" public void sayHello() {\n" +

" System.out.println(\"Hello, dynamic code!\");\n" +

" }\n" +

"}";

}

}

在上面的示例中，我们将动态生成的代码放入了名为 DynamicJavaSourceCodeObject 的类中。这个类需要实现了 JavaFileObject 接口，并且实现了其中的抽象方法，以便于将代码对象传递给 Java 编译器。在代码生成时，我们在字符串中编写了一个简单的类，这个类有一个 sayHello() 方法，它输出了一条消息 “Hello, dynamic code!”。我们在主程序中动态创建了一个 ExampleClass 对象实例，并使用反射调用了其中的 sayHello() 方法。

需要注意的是，动态编译和动态生成字节码都是高级特性，应该仅在必要情况下使用。在开发常规应用程序时，应尽量避免在运行时执行编译操作，以保证程序的稳定性和性能。

12. 强大的字符串操作

在 Java 8 中，字符串操作得到了大大的加强，包括字符串连接、分割、替换等，下面将逐一介绍这些新特性。

1.字符串连接

Java 8 中的字符串连接操作得到了全新的实现，更加高效。可以使用新的StringJoiner类或String.join方法来实现连接。

StringJoiner类使用示例：

StringJoiner stringJoiner = new StringJoiner(", ", "[", "]");

stringJoiner.add("Java").add("Python").add("JavaScript");

String joinedString = stringJoiner.toString();

System.out.println(joinedString); // 输出 [Java, Python, JavaScript]

String.join()使用示例：

String[] languages = {"Java", "Python", "JavaScript"};

String joinedString = String.join(", ", languages);

System.out.println(joinedString); // 输出 Java, Python, JavaScript

2.分割字符串

Java 8 引入了新的方法，如 String.splitAsStream() ，可以将一个字符串流分割成多个子串。

例如：

Stream<String> words = Pattern.compile(",").splitAsStream("Java,Python,JavaScript");

List<String> wordList = words.collect(Collectors.toList());

System.out.println(wordList); // 输出 [Java, Python, JavaScript]

3.替换字符串

Java 8 中的String类提供了几个新的实用方法，如 replaceAll()方法，使用正则表达式替换字符串。

例如：

String language = "Java is a cool language!";

String replacedString = language.replaceAll("cool", "powerful");

System.out.println(replacedString); // 输出 Java is a powerful language!

此外，还可以使用 replace()方法替换单个字符或字符串。

还有一个新增的方法是 replaceFirst()，它可以替换符合正则表达式的第一个字串。

其他常用方法

除了上述新特性外，Java 8 中的 String 类还提供了其他常用方法，如：

String.trim()：去除头尾空白字符。String.repeat(int count)：重复字符串 count 次。String.startsWith(String prefix)、String.endsWith(String prefix)：判断字符串是否以指定前缀或后缀开始或结尾。

下面给出一个完整示例，演示如何利用 Java 8 的字符串操作功能，读取文件内容、通过空白字符分割单词，统计不同单词数并输出。

import java.io.IOException;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

import java.nio.file.Files;

import java.nio.file.Paths;

import java.util.*;

import java.util.stream.Collectors;

import java.util.stream.Stream;

public class StringExample {

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

// 读取文件内容

String contents = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("input.txt")), StandardCharsets.UTF_8);

// 通过空白字符分割单词

Stream<String> words = Stream.of(contents.split("\\PL+"));

// 统计不同单词数

Map<String, Long> freq = words.collect(Collectors.groupingBy(String::toLowerCase, Collectors.counting()));

List<Map.Entry<String, Long>> result = new ArrayList<>(freq.entrySet());

// 按照单词出现次数从高到底排序

Comparator<Map.Entry<String, Long>> comp = Map.Entry.<String, Long>comparingByValue().reversed();

result.sort(comp);

// 输出结果

for (int i = 0; i < Math.min(result.size(), 10); i++) {

Map.Entry<String, Long> entry = result.get(i);

System.out.printf("%s : %d%n", entry.getKey(), entry.getValue());

}

}

}

需要注意的是，在上述示例中，读取文件内容并将其转化为字符串时，我们使用了 Java 7 中引入的 NIO2 特性。如果不熟悉 NIO2，可以参考相关文档或教程进行学习。如果使用旧的 IO 特性，则可按照标准的 IO 读取文件内容，但需要注意文件编码问题。

除了字符串连接、分割、替换等常用的字符串操作，Java 8 中的字符串类还提供了其他一些实用的方法，如：

String.join(CharSequence delimiter, CharSequence… elements)：使用指定的分隔符连接多个元素，返回连接后的字符串。String.strip()：返回去除字符串头尾空白的字符串。String.stripLeading()：返回去除字符串头部空白的字符串。String.stripTrailing()：返回去除字符串尾部空白的字符串。String.lines()：返回一个包含字符串所有行的 Stream 对象。

以下是一些示例代码，演示了如何使用上述方法：

使用 String.join() 方法连接字符串

String str1 = "Java";

String str2 = "Python";

String str3 = "JavaScript";

String result = String.join(" ", str1, str2, str3);

System.out.println(result); // 输出 Java Python JavaScript

使用 String.strip() 方法去除空白

String str = " Java 8 is cool! ";

String result = str.strip();

System.out.println(result); // 输出 "Java 8 is cool!"

使用 String.stripLeading() 方法去除头部空白

String str = " Java 8 is cool! ";

String result = str.stripLeading();

System.out.println(result); // 输出 "Java 8 is cool! "

使用 String.stripTrailing() 方法去除尾部空白

String str = " Java 8 is cool! ";

String result = str.stripTrailing();

System.out.println(result); // 输出 " Java 8 is cool!"

使用 String.lines() 方法获取所有行，并使用 Stream.forEach() 方法对每行进行操作

String str = "Java\nPython\nJavaScript";

str.lines().forEach(line -> System.out.println(line));

// 输出

// Java

// Python

// JavaScript

综上所述，Java 8 中的字符串操作得到了大大的加强，提供了更高效、更实用的字符串连接、替换、分割等方法，也增加了去除空白、获取所有行等一些实用的方法。这些新特性让字符串操作更加高效、方便。

13. 新的注解类型

Java 8 中引入了几个新的注解类型，包括重复注解、类型注解、元注解和可重复元注解。

重复注解

重复注解允许在同一元素上多次使用同一种注解类型。在旧版本的 Java 中，如果要为一个元素指定多个相同类型的注解，必须将它们放在一个注解容器中。

注解容器类示例：

public @interface Greetings {

Greeting[] value();

}

@Greetings(value = {

@Greeting(name = "Alice", value = "Hello"),

@Greeting(name = "Bob", value = "Hi")

})

public class Example {

// ...

}

使用重复注解，上述代码可以简化为：

public @interface Greeting {

String name();

String value();

}

@Greeting(name = "Alice", value = "Hello")

@Greeting(name = "Bob", value = "Hi")

public class Example {

// ...

}

2.类型注解

类型注解允许在注解上指定一个目标类型。在旧版本的 Java 中，注解只能标记在类、方法、变量等上，而类型注解可以标记在更细粒度的目标上，比如方法参数、异常、泛型类型参数等。

例如，下面的代码演示了如何使用类型注解标记方法参数：

public void foo(@NonNull String s) {

// ...

}

其中，@NonNull 是一个类型注解，表示参数 s 不能为 null。

3.元注解和可重复元注解

元注解是指对注解进行注解的注解，Java 8 中引入了两个新的元注解：@Repeatable 和 @Target。

@Repeatable 元注解用于指定一个注解类型是否可重复使用。例如：

@Repeatable(Fruits.class)

public @interface Fruit {

String name();

}

@Target(ElementType.TYPE)

public @interface Fruits {

Fruit[] value();

}

使用 @Fruit 注解可以指定单个水果，@Fruits 注解可以指定多个水果。

@Fruit(name = "Apple")

public class AppleFruits {

// ...

}

@Fruits({

@Fruit(name = "Banana"),

@Fruit(name = "Orange")

})

public class OtherFruits {

// ...

}

@Target 元注解则用于指定一个注解类型的适用范围，比如是只能标记在类上、方法上，还是只能标记在局部变量上等。

例如：

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD, ElementType.FIELD})

public @interface ExampleAnnotation {

// ...

}

上述示例指定了 ExampleAnnotation 注解可以标记在类、方法和字段上。

综上所述，Java 8 中的新注解类型提供了更多的灵活性和表达能力，可以在更细粒度的目标上使用注解，并且可以使用重复注解简化代码，提高开发效率。这 些新注解还可以更好地帮助程序员进行代码的静态分析，提高代码的安全性和可维护性。

下面给出一些示例代码，演示如何使用 Java 8 中的新注解类型：

使用重复注解

@Greeting(name = "Alice", value = "Hello")

@Greeting(name = "Bob", value = "Hi")

public class Example {

// ...

}

// 定义重复注解类型

@Repeatable(Greetings.class)

public @interface Greeting {

String name();

String value();

}

@Target(ElementType.TYPE)

public @interface Greetings {

Greeting[] value();

}

2.使用类型注解

public void printValue(@NonNull String value) {

System.out.println(value);

}

// 定义类型注解

@Target(ElementType.PARAMETER)

public @interface NonNull {

}

3.使用元注解和可重复元注解

// 定义可重复注解类型

@Repeatable(Fruits.class)

public @interface Fruit {

String name();

}

// 定义可重复注解类型的容器类型

@Target(value = ElementType.TYPE)

public @interface Fruits {

Fruit[] value();

}

@Fruit(name = "Apple")

public class AppleFruits {

// ...

}

@Fruits({

@Fruit(name = "Banana"),

@Fruit(name = "Orange")

})

public class OtherFruits {

// ...

}

// 定义类型注解

@Target(ElementType.TYPE_PARAMETER)

public @interface NonNullType {

}

public class Example<T extends @NonNullType Object> {

// ...

}

上述示例代码演示了如何使用 Java 8 中的新注解类型，包括可重复注解、类型注解和元注解。通过使用这些新特性，我们可以实现更细粒度的注解标记，并可以更好地帮助静态分析工具分析代码，提高代码的安全性和可维护性。 

14. G1 Garbage Collector

15. CompletableFuture 类