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Java 8 新特性全景圖：Lambda、Stream、Optional、時間 API、介面預設方法與註解增強

編輯：Java 綜合教學

Java 8 新特性全景圖：Lambda、Stream、Optional、時間 API、介面預設方法與註解增強

Java 8 是里程碑版本，引入函數式程式設計核心機制，徹底改變代碼風格。本文系統梳理十大核心特性，附完整代碼示例與遷移建議。

環境需求

JDK 1.8+
Eclipse 需安裝 Java 8 支援插件（或直接升級 IDE）

一、介面預設方法與靜態方法

interface Formula {
    double calculate(int a);
    default double sqrt(int a) { return Math.sqrt(a); } // 預設實現
    static double pi() { return 3.14159; } // 靜態方法
}

// 實現類僅需實現抽象方法
Formula f = a -> sqrt(a * 100);
f.calculate(100); // 100.0
f.sqrt(16);       // 4.0
Formula.pi();     // 3.14159

意義： 介面可演進而不破壞現有實現，集合框架大量新增 stream()、forEach() 等預設方法。

二、Lambda 表達式

List<String> names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");

// 匿名內部類寫法
Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
    public int compare(String a, String b) { return b.compareTo(a); }
});

// Lambda 逐步簡化
Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));
Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a)); // 類型推導

本質： 函數式介面（單一抽象方法）的實例化語法糖。

三、函數式介面與 @FunctionalInterface

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

Converter<String, Integer> c = Integer::valueOf; // 方法引用
c.convert("123"); // 123

編譯器檢查介面僅有一個抽象方法，防止誤用。

四、方法引用與建構子引用

類型	語法	範例
靜態方法	Class::method	Integer::valueOf
實例方法	obj::method	str::startsWith
建構子	Class::new	Person::new
任意對象實例方法	Class::method	String::compareToIgnoreCase

五、Lambda 作用域規則

可存取 final 或「實際上 final」（effectively final）區域變數。
可讀寫實例欄位、靜態變數。
無法存取介面預設方法（需在實現類中調用）。

六、核心內建函數式介面

介面	參數	返回	用途
Predicate<T>	T	boolean	條件判斷
Function<T, R>	T	R	轉換映射
Supplier<T>	無	T	供給實例
Consumer<T>	T	void	消費處理
Comparator<T>	T, T	int	比較排序

皆提供豐富預設方法組合（and/or/negate、compose/andThen、reversed 等）。

七、Optional 容器：告別 NullPointerException

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

// 安全鏈式調用
Optional.ofNullable(map.get(key))
        .map(String::trim)
        .filter(s -> !s.isEmpty())
        .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("值不可為空"));

八、Stream API：集合處理的函數式革命

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

list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .sorted()
    .map(String::toUpperCase)
    .forEach(System.out::println);
// AAA1
// AAA2

操作分類： 中間操作（返回 Stream，如 filter/map/sorted）與終端操作（產生結果，如 forEach/collect/reduce/count）。

並行流： parallelStream() 多執行緒處理，百萬級資料排序效能提升 50%+。

九、Map 增強方法

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.putIfAbsent(1, "val1");
map.computeIfPresent(1, (k, v) -> v + k); // val11
map.computeIfAbsent(2, k -> "val" + k);   // val2
map.merge(3, "val3", (old, n) -> old + n); // 合並邏輯
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "=" + v));

十、全新時間日期 API (java.time)

類別	用途	關鍵特性
Instant	時間戳	納秒精度、時區無關、可轉 Date
LocalDate	日期	不可變、plus/minus、格式化
LocalTime	時間	無日期、時區無關
LocalDateTime	日期時間	組合前兩者
ZonedDateTime	帶時區日期時間	處理夏令時、跨時區
DateTimeFormatter	格式化/解析	線程安全、預定義/自定格式

LocalDate today = LocalDate.now();
LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
LocalDateTime.now().atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant(); // 轉 Instant
DateTimeFormatter fmt = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm");
LocalDateTime.parse("2024-01-01 12:00", fmt);

十一、重複註解與類型註解

@Repeatable(Hints.class)
@interface Hint { String value(); }
@interface Hints { Hint[] value(); }

@Hint("h1")
@Hint("h2")
class Person {}

// 反射獲取
Hint[] hints = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class); // 直接獲取所有 @Hint

新增 ElementType.TYPE_PARAMETER、TYPE_USE 目標，支援泛型參數與類型使用位置標註。