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Java 8 十大新特性深度解析：Lambda、Stream、Optional、新日期 API 等

編輯：Java 相關知識

前言

Java 8 (2014/03 釋出) 是 Java 歷史上**變革最大**的版本，引入函數式程式設計、Stream 流式處理、新日期時間 API、預設方法等，徹底改變了 Java 程式碼風格與開發效率。本文系統梳理十大核心特性，附完整可執行範例。

1. 介面預設方法 & 靜態方法

介面可擁有實作，不破壞現有實作類，實現「介面演進」。

interface Formula {
    double calculate(int a);
    default double sqrt(int a) { return Math.sqrt(a); } // 預設方法
    static double pi() { return Math.PI; }              // 靜態方法
}
Formula f = new Formula() {
    public double calculate(int a) { return sqrt(a * 100); }
};
System.out.println(f.calculate(100)); // 100.0
System.out.println(f.sqrt(16));       // 4.0
System.out.println(Formula.pi());     // 3.14159...

2. Lambda 表達式

將程式碼當作資料傳遞，替代匿名內部類。

List names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");
// 舊寫法
Collections.sort(names, new Comparator() {
    public int compare(String a, String b) { return b.compareTo(a); }
});
// Lambda
Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));
// 更簡短 (型別推導)
names.sort((a, b) -> b.compareTo(a));

3. 函數式介面 & @FunctionalInterface

僅含**一個抽象方法**的介面，可隱式轉換為 Lambda。


@FunctionalInterface
interface Converter { T convert(F from); }

Converter c = Integer::valueOf; // 方法引用
Integer result = c.convert("123"); // 123

4. 方法引用 & 建構子引用 (::)


// 靜態方法引用
Converter c1 = Integer::valueOf;
// 實例方法引用
String str = "Java";
Converter c2 = str::startsWith;
// 建構子引用
interface PersonFactory { Person create(String first, String last); }
PersonFactory factory = Person::new;
Person p = factory.create("Peter", "Parker");

5. Lambda 變數捕獲規則

區域變數：隱性 final (不可變更)，int n=1; c = x -> x+n; 合法；n=2; 編譯錯誤。
實例/靜態欄位：可讀可寫，無限制。
無法存取介面預設方法 (Lambda 非介面實例)。

6. 內建函數式介面 (java.util.function)

介面	參數	回傳	用途
Predicate	T	boolean	條件判斷
Function	T	R	轉換
Supplier	無	T	供給
Consumer	T	void	消費
Comparator	T,T	int	比較


Predicate nonEmpty = s -> !s.isEmpty();
Function toInt = Integer::valueOf;
Supplier personSupplier = Person::new;
Consumer printer = System.out::println;
Comparator byName = (p1,p2) -> p1.getName().compareTo(p2.getName());

7. Optional 防禦空指針


Optional opt = Optional.of("bam");
opt.isPresent();           // true
opt.get();                 // "bam"
opt.orElse("fallback");    // "bam"
opt.ifPresent(s -> System.out.println(s.charAt(0))); // 'b'

// 實戰：避免巢狀 if
public String getCity(User user) {
    return Optional.ofNullable(user)
        .map(User::getAddress)
        .map(Address::getCity)
        .orElse("Unknown");
}

8. Stream API 流式處理

集合操作聲明式、可並行、管道化。


List list = Arrays.asList("ddd2","aaa2","bbb1","aaa1","bbb3","ccc","bbb2","ddd1");

// Filter + Sort + Map + Collect
List result = list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .sorted()
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList()); // [AAA1, AAA2]

// Match
boolean anyA = list.stream().anyMatch(s -> s.startsWith("a")); // true
long countB = list.stream().filter(s -> s.startsWith("b")).count(); // 3

// Reduce
Optional reduced = list.stream()
    .sorted()
    .reduce((s1,s2) -> s1 + "#" + s2); // "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"

// 並行流：僅將 .stream() 改為 .parallelStream()
long t0 = System.nanoTime();
list.parallelStream().sorted().count();
System.out.println("並行耗時: " + (System.nanoTime()-t0)/1e6 + " ms");

9. 新日期時間 API (java.time)

不可變、執行緒安全、領域驅動設計。


// 核心類別
LocalDate date = LocalDate.now();           // 2024-05-20
LocalTime time = LocalTime.now();           // 14:30:00
LocalDateTime dt = LocalDateTime.now();     // 2024-05-20T14:30:00
ZonedDateTime zdt = ZonedDateTime.now();    // 2024-05-20T14:30:00+08:00[Asia/Taipei]
Instant now = Instant.now();                // 時間戳 (UTC)

// 運算
LocalDate tomorrow = date.plusDays(1);
LocalDate nextMonth = date.plus(1, ChronoUnit.MONTHS);
Period period = Period.between(date, LocalDate.of(2025,1,1));

// 格式化 (執行緒安全)
DateTimeFormatter fmt = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
String formatted = dt.format(fmt);
LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("2024-12-31 23:59", fmt);

10. 重複註解 & 類型註解


@Repeatable(Schedules.class)
@interface Schedule { String value(); }
@interface Schedules { Schedule[] value(); }

// Java 8 可直接重複使用
@Schedule("day")
@Schedule("night")
class MyTask {}

// 反射獲取
Schedule[] schedules = MyTask.class.getAnnotationsByType(Schedule.class);
// 類型註解 (JSR 308)
@NonNull String str = (@NonNull String) obj; // 強制轉型處標註