官方文档

1. Lambda表达式和函数式接口

Lambda表达式（也称为闭包）是Java 8中最大和最令人期待的语言改变。它允许我们将函数当成参数传递给某个方法，或者把代码本身当作数据处理：函数式开发者非常熟悉这些概念。很多JVM平台上的语言（Groovy、Scala等）从诞生之日就支持Lambda表达式，但是Java开发者没有选择，只能使用匿名内部类代替Lambda表达式。
Lambda的设计耗费了很多时间和很大的社区力量，最终找到一种折中的实现方案，可以实现简洁而紧凑的语言结构。
最简单的Lambda表达式可由【逗号】分隔的参数列表、【 -> 】符号和【语句块】组成。

例1：
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> {System.out.print(e); System.out.print("|");} );
例2：
 Lambda表达式有返回值，返回值的类型也由编译器推理得出。如果Lambda表达式中的语句块只有一行，则可以不用使用return语句，下列两个代码片段效果相同：
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );
和
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {
    int result = e1.compareTo( e2 );
    return result;
} );
````
Lambda的设计者们为了让现有的功能与Lambda表达式良好兼容，考虑了很多方法，于是产生了**[函数接口](http://www.javacodegeeks.com/2013/03/introduction-to-functional-interfaces-a-concept-recreated-in-java-8.html)**这个概念。函数接口指的是只有一个函数的接口，这样的接口可以隐式转换为Lambda表达式。**java.lang.Runnable**和**java.util.concurrent.Callable**是函数式接口的最佳例子。在实践中，函数式接口非常脆弱：只要某个开发者在该接口中添加一个函数，则该接口就不再是函数式接口进而导致编译失败。为了克服这种代码层面的脆弱性，并显式说明某个接口是函数式接口，Java 8 提供了一个特殊的注解**@FunctionalInterface**（Java 库中的所有相关接口都已经带有这个注解了），举个简单的函数式接口的定义：
````
@FunctionalInterface
public interface Functional { 
      void method();
}
````
不过有一点需要注意，[默认方法和静态方法](https://www.javacodegeeks.com/2014/05/java-8-features-tutorial.html#Interface_Default)不会破坏函数式接口的定义，因此如下的代码是合法的。
````
@FunctionalInterface
public interface FunctionalDefaultMethods { 
    void method(); 
    default void defaultMethod() { } 
}
````

#2. 接口的默认方法和静态方法
Java 8使用两个新概念扩展了接口的含义：默认方法和静态方法。[默认方法](http://blog.csdn.net/yczz/article/details/50896975)使得接口有点类似traits，不过要实现的目标不一样。默认方法使得开发者可以在 不破坏二进制兼容性的前提下，往现存接口中添加新的方法，即不强制那些实现了该接口的类也同时实现这个新加的方法。
默认方法和抽象方法之间的区别在于抽象方法需要实现，而默认方法不需要。接口提供的默认方法会被接口的实现类继承或者覆写，例子代码如下：
````
private interface Defaulable {
 // Interfaces now allow default methods, the implementer may or  
// may not implement (override) them. 
      default String notRequired() { 
      return "Default implementation";
    } 
}
private static class DefaultableImpl implements Defaulable {}
private static class OverridableImpl implements Defaulable { 
        @Override
        public String notRequired() { 
          return "Overridden implementation"; 
        }
}
````
**Defaulable**接口使用关键字**default**定义了一个默认方法**notRequired()**。**DefaultableImpl**类实现了这个接口，同时默认继承了这个接口中的默认方法；**OverridableImpl**类也实现了这个接口，但覆写了该接口的默认方法，并提供了一个不同的实现。
Java 8带来的另一个有趣的特性是在接口中可以定义静态方法，例子代码如下：
````
private interface DefaulableFactory { 
   // Interfaces now allow static methods 
      static Defaulable create( 
      Supplier< Defaulable > supplier ) {
         return supplier.get(); 
      }
}
````
下面的代码片段整合了默认方法和静态方法的使用场景：
````
public static void main( String[] args ) { 
      Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new ); 
      System.out.println( defaulable.notRequired() ); 
      defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new ); 
      System.out.println( defaulable.notRequired() );
}
````
这段代码的输出结果如下：
Default implementationOverridden implementation
由于JVM上的默认方法的实现在字节码层面提供了支持，因此效率非常高。默认方法允许在不打破现有继承体系的基础上改进接口。该特性在官方库中的应用是：
给**java.util.Collection**接口添加新方法，如**stream()**、**parallelStream()**、**forEach()**和**removeIf()**等等。

#3. 方法引用
方法引用使得开发者可以直接引用现存的方法、Java类的构造方法或者实例对象。方法引用和Lambda表达式配合使用，使得java类的构造方法看起来紧凑而简洁，没有很多复杂的模板代码。<br />例子中，Car类是不同方法引用的例子，可以帮助读者区分四种类型的方法引用。
````
public static class Car {
    public static Car create( final Supplier< Car > supplier ) {
        return supplier.get();
    }              
    public static void collide( final Car car ) {
        System.out.println( "Collided " + car.toString() );
    }
    public void follow( final Car another ) {
        System.out.println( "Following the " + another.toString() );
    }
    public void repair() {   
        System.out.println( "Repaired " + this.toString() );
    }
}
````
第一种方法引用的类型是   **构造器**引用，语法是**Class::new**，或者更一般的形式：**Class<T>::new**。注意：这个构造器没有参数。
````
final Car car = Car.create( Car::new );
final List< Car > cars = Arrays.asList( car );
````
第二种方法引用的类型是   **静态方法**引用，语法是**Class::static_method**。注意：这个方法接受一个Car类型的参数。
````
cars.forEach( Car::collide );
````
第三种方法引用的类型是某个类的**成员方法**的引用，语法是**Class::method**，注意，这个方法没有定义入参：
````
cars.forEach( Car::repair );
````
第四种方法引用的类型是某个**实例对象**的**成员方法**的引用，语法是**instance::method**。注意：这个方法接受一个Car类型的参数：
````
final Car police = Car.create( Car::new );
cars.forEach( police::follow );
````
运行上述例子，可以在控制台看到如下输出（Car实例可能不同）：
````
Collided  com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Repaired  com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d
Following com.javacodegeeks.java8.method.references.MethodReferences$Car@7a81197d    
````
#4. 重复注解
自从Java 5中引入[注解](http://www.javacodegeeks.com/2012/08/java-annotations-explored-explained.html)以来，这个特性开始变得非常流行，并在各个框架和项目中被广泛使用。不过，注解有一个很大的限制是：在同一个地方不能多次使用同一个注解。Java 8打破了这个限制，引入了重复注解的概念，允许在同一个地方多次使用同一个注解。
在Java 8中使用**@Repeatable**注解定义重复注解，实际上，这并不是语言层面的改进，而是编译器做的一个trick，底层的技术仍然相同。可以利用下面的代码说明：
````
package com.javacodegeeks.java8.repeatable.annotations;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Repeatable;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

public class RepeatingAnnotations {
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    public @interface Filters {
        Filter[] value();
    }

    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Repeatable(Filters.class)
    public @interface Filter {
        String value();
    };

    @Filter("filter1")
    @Filter("filter2")
    public interface Filterable {
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (Filter filter : Filterable.class.getAnnotationsByType(Filter.class)) {
            System.out.println(filter.value());
        }
    }
}
````
正如我们所见，这里的**Filter**类使用@Repeatable(Filters.class)注解修饰，而**Filters**是存放**Filter**注解的容器，编译器尽量对开发者屏蔽这些细节。这样，**Filterable**接口可以用两个**Filter**注解注释（这里并没有提到任何关于Filters的信息）。
另外，反射API提供了一个新的方法：**getAnnotationsByType()**，可以返回某个类型的重复注解，例如Filterable.class.getAnnoation(Filters.class)
将返回两个Filter实例，输出到控制台的内容如下所示：
filter1<br />filter2

#5. 更好的类型推断

Java 8编译器在类型推断方面有很大的提升，在很多场景下编译器可以推导出某个参数的数据类型，从而使得代码更为简洁。例子代码如下：
````
package com.javacodegeeks.java8.type.inference;

public class Value< T > {
    public static< T > T defaultValue() { 
        return null; 
    }

    public T getOrDefault( T value, T defaultValue ) {
        return ( value != null ) ? value : defaultValue;
    }
}
````
下列代码是**Value<String>**类型的应用：
````
package com.javacodegeeks.java8.type.inference;

public class TypeInference {
    public static void main(String[] args) {
        final Value< String > value = new Value<>();
        value.getOrDefault( "22", Value.defaultValue() );
    }
}
````
参数***Value.defaultValue()***的类型由编译器推导得出，不需要显式指明。<br />在Java 7中这段代码会有编译错误，除非使用***Value.<String>defaultValue()****。
#6. 拓宽注解的应用场景

Java 8拓宽了注解的应用场景。现在，注解几乎可以使用在任何元素上：**局部变量**、**接口类型**、**超类**和**接口实现类**，甚至可以用在函数的**异常**定义上。下面是一些例子：
````
package com.javacodegeeks.java8.annotations;

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class Annotations {
    @Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
    @Target( { ElementType.TYPE_USE, ElementType.TYPE_PARAMETER } )
    public @interface NonEmpty {        
    }

    public static class Holder< @NonEmpty T > extends @NonEmpty Object {
        public void method() throws @NonEmpty Exception {            
        }
    }

    @SuppressWarnings( "unused" )
    public static void main(String[] args) {
        final Holder< String > holder = new @NonEmpty Holder< String >();        
        @NonEmpty Collection< @NonEmpty String > strings = new ArrayList<>();        
    }
}
````
***ElementType.TYPE_USER***和***ElementType.TYPE_PARAMETER***是Java 8新增的两个注解，用于描述注解的使用场景。Java 语言也做了对应的改变，以识别这些新增的注解。
#7. Optional
Java应用中最常见的bug就是[空值异常](http://examples.javacodegeeks.com/java-basics/exceptions/java-lang-nullpointerexception-how-to-handle-null-pointer-exception/)。在Java 8之前，[Google Guava](http://code.google.com/p/guava-libraries/)引入了**Optionals**类来解决**NullPointerException**，从而避免源码被各种**null**检查污染，以便开发者写出更加整洁的代码。Java 8也将**Optional**加入了官方库。
**Optional**仅仅是一个容易：存放T类型的值或者null。它提供了一些有用的接口来避免显式的null检查，可以参考[Java 8官方文档](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/)了解更多。
接下来看一点使用**Optional**的例子：可能为空的值或者某个类型的值：
````
Optional< String > fullName = Optional.ofNullable( null );
System.out.println( "Full Name is set? " + fullName.isPresent() ); 
System.out.println( "Full Name: " + fullName.orElseGet( () -> "[none]" ) ); 
System.out.println( fullName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
````
如果**Optional**实例持有一个非空值，则**isPresent()**方法返回 true，否则返回 false；**orElseGet()**方法，**Optional**实例持有 null，则可以接受一个 lambda表达式生成的默认值；**map()**方法可以将现有的**Opetional**实例的值转换成新的值；**orElse()**方法与**orElseGet()**方法类似，但是在持有null的时候返回传入的默认值。
上述代码的输出结果如下：
````
Full Name is set? falseFull Name: [none]Hey Stranger!
````
再看下另一个简单的例子：
````
Optional< String > firstName = Optional.of( "Tom" );
System.out.println( "First Name is set? " + firstName.isPresent() );
System.out.println( "First Name: " + firstName.orElseGet( () -> "[none]" ) );
System.out.println( firstName.map( s -> "Hey " + s + "!" ).orElse( "Hey Stranger!" ) );
System.out.println();
````
这个例子的输出是：
````
First Name is set? trueFirst Name: TomHey Tom!
````
#8. Streams
新增的[Stream API](http://www.javacodegeeks.com/2014/05/the-effects-of-programming-with-java-8-streams-on-algorithm-performance.html)（java.util.stream）将生成环境的函数式编程引入了Java库中。这是目前为止最大的一次对Java库的完善，以便开发者能够写出更加有效、更加简洁和紧凑的代码。
Steam API极大得简化了集合操作（后面我们会看到不止是集合），首先看下这个叫Task的类：
````
public class Streams {
    private enum Status {OPEN, CLOSED};
    private static final class Task {
        private final Status status;
        private final Integer points;
        Task(final Status status, final Integer points) {
            this.status = status;
            this.points = points;
        }
        public Integer getPoints() {
            return points;
        }
        public Status getStatus() {
            return status;
        }
        @Override
        public String toString() {
            return String.format("[%s, %d]", status, points);
        }
    }
}
````
Task类有一个分数（或伪复杂度）的概念，另外还有两种状态：**OPEN**或者**CLOSED**。现在假设有一个task集合：
````
final Collection< Task > tasks = 
             Arrays.asList( new Task( Status.OPEN, 5 ), new Task( Status.OPEN, 13 ), new Task( Status.CLOSED, 8 ) );
````
首先看一个问题：在这个task集合中一共有多少个**OPEN**状态的点？在Java 8之前，要解决这个问题，则需要使用**foreach**循环遍历task集合；但是在Java 8中可以利用steams解决：包括一系列元素的列表，并且支持顺序和并行处理。
````
// Calculate total points of all active tasks using sum()
final long totalPointsOfOpenTasks = tasks.stream().filter( 
               task -> task.getStatus() == Status.OPEN ) .mapToInt(Task::getPoints ).sum();
System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );
````
运行这个方法的控制台输出是：
````
Total points: 18
````
这里有很多知识点值得说。
**第一**，tasks集合被转换成steam表示；
**第二**，在steam上的**filter**操作会过滤掉所有CLOSED的task；
**第三**，**mapToInt**操作基于每个task实例的**Task::getPoints**方法将task流转换成Integer集合；
**第四**，通过**sum**方法计算总和，得出最后的结果。
在学习下一个例子之前，还需要记住一些steams（[点此更多细节](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/package-summary.html#StreamOps)）的知识点。Steam之上的操作可分为**中间**操作和**晚期**操作。
**中间操作**：会返回一个新的steam——执行一个中间操作（例如**filter**）并不会执行实际的过滤操作，而是创建一个新的steam，并将原steam中符合条件的元素放入新创建的steam。
**晚期操作**：（例如**forEach**或者**sum**），会遍历steam并得出结果或者附带结果；在执行晚期操作之后，steam处理线已经处理完毕，就不能使用了。在几乎所有情况下，晚期操作都是立刻对steam进行遍历。
steam的另一个价值是创造性地支持并行处理（parallel processing）。对于上述的tasks集合，我们可以用下面的代码计算所有任务的点数之和：
````
// Calculate total points of all tasks
final double totalPoints = tasks
          .stream()
          .parallel() 
          .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints ) 
          .reduce( 0, Integer::sum );
System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );
````
这里我们使用**parallel**方法并行处理所有的task，并使用**reduce**方法计算最终的结果。控制台输出如下：
````
Total points（all tasks）: 26.0
````
对于一个集合，经常需要根据某些条件对其中的元素分组。利用steam提供的API可以很快完成这类任务，代码如下：
````
// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
             .stream()
             .collect( Collectors.groupingBy( Task::getStatus ) );
System.out.println( map );
````
控制台的输出如下：
````
{CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]}
````
最后一个关于tasks集合的例子问题是：如何计算集合中每个任务的点数在集合中所占的比重，具体处理的代码如下：
````
// Calculate the weight of each tasks (as percent of total points)
final Collection< String > result = tasks
               .stream() // Stream< String >
               .mapToInt( Task::getPoints ) // IntStream
               .asLongStream() // LongStream
               .mapToDouble( points -> points / totalPoints ) // DoubleStream
               .boxed() // Stream< Double >
               .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
               .mapToObj( percentage -> percentage + "%" ) // Stream< String>
               .collect( Collectors.toList() ); // List< String > 
System.out.println( result );
````
控制台输出结果如下：
````
[19%, 50%, 30%]
````
最后，正如之前所说，Steam API不仅可以作用于Java集合，传统的IO操作（从文件或者网络一行一行得读取数据）可以受益于steam处理，这里有一个小例子：
````
final Path path = new File( filename ).toPath();
try( 
       Stream< String > lines = Files.lines( path, StandardCharsets.UTF_8 )
) { 
       lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
}
````
Stream的方法**onClose** 返回一个等价的有额外句柄的Stream，当Stream的 **close()** 方法被调用的时候这个句柄会被执行。Stream API、Lambda表达式还有接口默认方法和静态方法支持的方法引用，是Java 8对软件开发的现代范式的响应。
#9. Date/Time API(JSR 310)
Java 8引入了[新的Date-Time API(JSR 310)](https://jcp.org/en/jsr/detail?id=310)来改进时间、日期的处理。时间和日期的管理一直是最令Java开发者痛苦的问题。**java.util.Date**和后来的**java.util.Calendar**一直没有解决这个问题（甚至令开发者更加迷茫）。
因为上面这些原因，诞生了第三方库[Joda-Time](http://www.joda.org/joda-time/)，可以替代Java的时间管理API。Java 8中新的时间和日期管理API深受Joda-Time影响，并吸收了很多Joda-Time的精华。新的java.time包包含了所有关于日期、时间、时区、Instant（跟日期类似但是精确到纳秒）、duration（持续时间）和时钟操作的类。新设计的API认真考虑了这些类的不变性（从java.util.Calendar吸取的教训），如果某个实例需要修改，则返回一个新的对象。
我们接下来看看java.time包中的关键类和各自的使用例子。首先，**Clock**类使用时区来返回当前的纳秒时间和日期。**Clock**可以替代**System.currentTimeMillis()**和**TimeZone.getDefault()**。
````
// Get the system clock as UTC offset 
final Clock clock = Clock.systemUTC();
System.out.println( clock.instant() );
System.out.println( clock.millis() );
````
这个例子的输出结果是：
````
2014-04-12T15:19:29.282Z1397315969360
````
第二，关注下**LocalDate**和**LocalTime**类。**LocalDate**仅仅包含ISO-8601日历系统中的日期部分；**LocalTime**则仅仅包含该日历系统中的时间部分。这两个类的对象都可以使用Clock对象构建得到。
````
// Get the local date and local time
final LocalDate date = LocalDate.now();
final LocalDate dateFromClock = LocalDate.now( clock );
System.out.println( date );
System.out.println( dateFromClock );
// Get the local date and local time
final LocalTime time = LocalTime.now();
final LocalTime timeFromClock = LocalTime.now( clock );
System.out.println( time );
System.out.println( timeFromClock );
````
上述例子的输出结果如下：
````
2014-04-122014-04-1211:25:54.56815:25:54.568
````
**LocalDateTime**类包含了LocalDate和LocalTime的信息，但是不包含ISO-8601日历系统中的时区信息。这里有一些[关于LocalDate和LocalTime的例子](https://www.javacodegeeks.com/2014/04/java-8-date-time-api-tutorial-localdatetime.html)：
````
// Get the local date/time
final LocalDateTime datetime = LocalDateTime.now();
final LocalDateTime datetimeFromClock = LocalDateTime.now( clock );
System.out.println( datetime );
System.out.println( datetimeFromClock );
````
上述这个例子的输出结果如下：
````
2014-04-12T11:37:52.3092014-04-12T15:37:52.309
````
如果你需要特定时区的data/time信息，则可以使用**ZoneDateTime**，它保存有ISO-8601日期系统的日期和时间，而且有时区信息。下面是一些使用不同时区的例子：
````
// Get the zoned date/time
final ZonedDateTime zonedDatetime = ZonedDateTime.now();
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromClock = ZonedDateTime.now( clock );
final ZonedDateTime zonedDatetimeFromZone = ZonedDateTime.now( ZoneId.of( "America/Los_Angeles" ) );
System.out.println( zonedDatetime );
System.out.println( zonedDatetimeFromClock );
System.out.println( zonedDatetimeFromZone );
````
这个例子的输出结果是：
````
2014-04-12T11:47:01.017-04:00[America/New_York]2014-04-12T15:47:01.017Z2014-04-12T08:47:01.017-07:00[America/Los_Angeles]
````
最后看下**Duration**类，它持有的时间精确到秒和纳秒。这使得我们可以很容易得计算两个日期之间的不同，例子代码如下：
````
// Get duration between two dates
final LocalDateTime from = LocalDateTime.of( 2014, Month.APRIL, 16, 0, 0, 0 );
final LocalDateTime to = LocalDateTime.of( 2015, Month.APRIL, 16, 23, 59, 59 );
final Duration duration = Duration.between( from, to );
System.out.println( "Duration in days: " + duration.toDays() );
System.out.println( "Duration in hours: " + duration.toHours() );
````
这个例子用于计算2014年4月16日和2015年4月16日之间的天数和小时数，输出结果如下：
````
Duration in days: 365Duration in hours: 8783
````
#10. Base64
[对Base64编码的支持](http://www.javacodegeeks.com/2014/04/base64-in-java-8-its-not-too-late-to-join-in-the-fun.html)已经被加入到Java 8官方库中，这样不需要使用第三方库就可以进行Base64编码，例子代码如下：
````
package com.javacodegeeks.java8.base64;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
public class Base64s { 
    public static void main(String[] args) { 
              final String text = "Base64 finally in Java 8!"; 
              final String encoded = Base64 .getEncoder()
                     .encodeToString( text.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) ); 
              System.out.println( encoded ); 
              final String decoded = new String( Base64.getDecoder().decode( encoded ),     
                                                              StandardCharsets.UTF_8 );
              System.out.println( decoded ); 
    }
}
````
这个例子的输出结果如下：
````
QmFzZTY0IGZpbmFsbHkgaW4gSmF2YSA4IQ==Base64 finally in Java 8!
````
新的Base64API也支持URL和MINE的编码解码。**Base64.*getUrlEncoder*()** / **Base64.*getUrlDecoder*()**, **Base64.*getMimeEncoder*()** / **Base64.*getMimeDecoder*()**。