Interface

nterface 的设计初衷是面向抽象，提高扩展性。这也留有一点遗憾，Interface 修改的时候，实现它的类也必须跟着改。

为了解决接口的修改与现有的实现不兼容的问题。新 interface 的方法可以用default 或 static修饰，这样就可以有方法体，实现类也不必重写此方法。

一个 interface 中可以有多个方法被它们修饰，这 2 个修饰符的区别主要也是普通方法和静态方法的区别。

1. default修饰的方法，是普通实例方法，可以用this调用，可以被子类继承、重写。
2. static修饰的方法，使用上和一般类静态方法一样。但它不能被子类继承，只能用Interface调用。

我们来看一个实际的例子。

public interface Interface1 {
    static void fun1() {
        System.out.println("Interface1提供的方式实现");
    }
    static void fun2() {
        System.out.println("Interface1提供的方式实现");
    }

    default void def1() {
        System.out.println("Interface1 default1方法");
    }
    default void def2() {
        System.out.println("Interface1 default2方法");
    }

    //必须要实现类重写
    void func();

}

public interface Interface2 {
    default void def1() {
        System.out.println("Interface2 default1方法");
    }
}

如果有一个类既实现了 Interface1 接口又实现了 Interface2 接口，它们都有def1()，并且 Interface1 接口和 Interface2 接口没有继承关系的话，这时就必须重写def1()。不然的话，编译的时候就会报错。

public class Test implements Interface1, Interface2{
    
    @Override
    public void def1() {
        Interface1.super.def1();
    }

    @Override
    public void func() {

    }
}

functional interface 函数式接口

定义：也称 SAM 接口，即 Single Abstract Method interfaces，有且只有一个抽象方法，但可以有多个非抽象方法的接口。

在 java 8 中专门有一个包放函数式接口java.util.function，该包下的所有接口都有 @FunctionalInterface 注解，提供函数式编程。

在其他包中也有函数式接口，其中一些没有@FunctionalInterface 注解，但是只要符合函数式接口的定义就是函数式接口，与是否有@FunctionalInterface注解无关，注解只是在编译时起到强制规范定义的作用。其在 Lambda 表达式中有广泛的应用

Lambda 表达式

Lambda 表达式（lambda expression）是一个匿名函数，Lambda表达式基于数学中的λ演算得名，直接对应于其中的lambda抽象（lambda abstraction），是一个匿名函数，即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包（注意和数学传统意义上的不同）。

使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。让 java 也能支持简单的函数式编程。

Lambda 表达式是一个匿名函数，java 8 允许把函数作为参数传递进方法中。

Java8 的一个大亮点是引入Lambda表达式，使用它设计的代码会更加简洁。当开发者在编写Lambda表达式时，也会随之被编译成一个函数式接口。下面这个例子就是使用Lambda语法来代替匿名的内部类，代码不仅简洁，而且还可读。

没有使用Lambda的老方法：

button.addActionListener(new ActionListener(){
    public void actionPerformed(ActionEvent actionEvent){
        System.out.println("Action detected");
    }
});

使用Lambda：

button.addActionListener( actionEvent -> { 
    System.out.println("Action detected");
});

让我们来看一个更明显的例子。

不采用Lambda的老方法：

Runnable runnable1=new Runnable(){
@Override
public void run(){
    System.out.println("Running without Lambda");
}
};

使用Lambda：

Runnable runnable2=()->System.out.println("Running from Lambda");

正如你所看到的，使用Lambda表达式不仅让代码变的简单、而且可读、最重要的是代码量也随之减少很多。然而，在某种程度上，这些功能在Scala等这些JVM语言里已经被广泛使用。

并不奇怪，Scala社区是难以置信的，因为许多Java 8里的内容看起来就像是从Scala里搬过来的。在某种程度上，Java 8的语法要比Scala的更详细但不是很清晰，但这并不能说明什么，如果可以，它可能会像Scala那样构建Lambda表达式。

一方面，如果Java继续围绕Lambda来发展和实现Scala都已经实现的功能，那么可能就不需要Scala了。另一方面，如果它只提供一些核心的功能，例如帮助匿名内部类，那么Scala和其他语言将会继续茁壮成长，并且有可能会凌驾于Java之上。其实这才是最好的结果，有竞争才有进步，其它语言继续发展和成长，并且无需担心是否会过时。

语法格式

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

Lambda 实战

替代匿名内部类

过去给方法传动态参数的唯一方法是使用内部类。比如

1.Runnable 接口

new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("The runable now is using!");
            }
}).start();
//用lambda
new Thread(() -> System.out.println("It's a lambda function!")).start();

2.Comparator 接口

List<Integer> strings = Arrays.asList(1, 2, 3);

Collections.sort(strings, new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    return o1 - o2;}
});

//Lambda
Collections.sort(strings, (Integer o1, Integer o2) -> o1 - o2);
//分解开
Comparator<Integer> comparator = (Integer o1, Integer o2) -> o1 - o2;
Collections.sort(strings, comparator);

3.Listener 接口

JButton button = new JButton();
button.addItemListener(new ItemListener() {
@Override
public void itemStateChanged(ItemEvent e) {
   e.getItem();
}
});
//lambda
button.addItemListener(e -> e.getItem());

4.自定义接口

上面的 3 个例子是我们在开发过程中最常见的，从中也能体会到 Lambda 带来的便捷与清爽。它只保留实际用到的代码，把无用代码全部省略。那它对接口有没有要求呢？我们发现这些匿名内部类只重写了接口的一个方法，当然也只有一个方法须要重写。这就是我们上文提到的函数式接口，也就是说只要方法的参数是函数式接口都可以用 Lambda 表达式。

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T>{}

@FunctionalInterface
public interface Runnable{}

我们自定义一个函数式接口

@FunctionalInterface
public interface LambdaInterface {
 void f();
}
//使用
public class LambdaClass {
    public static void forEg() {
        lambdaInterfaceDemo(()-> System.out.println("自定义函数式接口"));
    }
    //函数式接口参数
    static void lambdaInterfaceDemo(LambdaInterface i){
        i.f();
    }
}

集合迭代

public static void main(String[] args) {
        List<String> strings = Arrays.asList("a", "b",  "c", "d", "e", "f", "g");

        //传统foreach
        for (String s : strings) {
            System.out.println(s);
        }

        //Lambda foreach
        strings.forEach((s) -> System.out.println(s));

        strings.forEach(System.out::println);

        //map
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put("1", "1");
        map.put("2", "2");
        map.put("3", "3");

        map.forEach((k,v) -> System.out.println(v));
    }

方法引用

Java 8 允许使用 :: 关键字来传递方法或者构造函数引用，无论如何，表达式返回的类型必须是 functional-interface。

public class LambdaClassSuper {
    LambdaInterface sf(){
        return null;
    }
}

public class LambdaClass extends LambdaClassSuper {
    public static LambdaInterface staticF() {
        return null;
    }

    public LambdaInterface f() {
        return null;
    }

    void show() {
        //1.调用静态函数，返回类型必须是functional-interface
        LambdaInterface t = LambdaClass::staticF;

        //2.实例方法调用
        LambdaClass lambdaClass = new LambdaClass();
        LambdaInterface lambdaInterface = lambdaClass::f;

        //3.超类上的方法调用
        LambdaInterface superf = super::sf;

        //4. 构造方法调用
        LambdaInterface tt = LambdaClassSuper::new;
    }
}

访问变量

int i = 0;
Collections.sort(strings, (Integer o1, Integer o2) -> o1 - i);
//i =3;

Stream

java 新增了 java.util.stream 包，它和之前的流大同小异。之前接触最多的是资源流，比如java.io.FileInputStream，通过流把文件从一个地方输入到另一个地方，它只是内容搬运工，对文件内容不做任何CRUD。

Stream依然不存储数据，不同的是它可以检索(Retrieve)和逻辑处理集合数据、包括筛选、排序、统计、计数等。可以想象成是 Sql 语句。

它的源数据可以是 Collection、Array 等。由于它的方法参数都是函数式接口类型，所以一般和 Lambda 配合使用。

流类型

1. stream 串行流

2. parallelStream 并行流，可多线程执行

常用方法

接下来我们看java.util.stream.Stream常用方法

/**
* 返回一个串行流
*/
default Stream<E> stream()

/**
* 返回一个并行流
*/
default Stream<E> parallelStream()

/**
* 返回T的流
*/
public static<T> Stream<T> of(T t)

/**
* 返回其元素是指定值的顺序流。
*/
public static<T> Stream<T> of(T... values) {
    return Arrays.stream(values);
}


/**
* 过滤，返回由与给定predicate匹配的该流的元素组成的流
*/
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

/**
* 此流的所有元素是否与提供的predicate匹配。
*/
boolean allMatch(Predicate<? super T> predicate)

/**
* 此流任意元素是否有与提供的predicate匹配。
*/
boolean anyMatch(Predicate<? super T> predicate);

/**
* 返回一个 Stream的构建器。
*/
public static<T> Builder<T> builder();

/**
* 使用 Collector对此流的元素进行归纳
*/
<R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector);

/**
 * 返回此流中的元素数。
*/
long count();

/**
* 返回由该流的不同元素（根据 Object.equals(Object) ）组成的流。
*/
Stream<T> distinct();

/**
 * 遍历
*/
void forEach(Consumer<? super T> action);

/**
* 用于获取指定数量的流，截短长度不能超过 maxSize 。
*/
Stream<T> limit(long maxSize);

/**
* 用于映射每个元素到对应的结果
*/
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

/**
* 根据提供的 Comparator进行排序。
*/
Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator);

/**
* 在丢弃流的第一个 n元素后，返回由该流的 n元素组成的流。
*/
Stream<T> skip(long n);

/**
* 返回一个包含此流的元素的数组。
*/
Object[] toArray();

/**
* 使用提供的 generator函数返回一个包含此流的元素的数组，以分配返回的数组，以及分区执行或调整大小可能需要的任何其他数组。
*/
<A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);

/**
* 合并流
*/
public static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

实战

public static void main(String[] args) {
        List<String> strings = Arrays.asList("abc", "def", "hig", "klm", "abc", "def", "abc", "def");

        //返回符合条件的stream
        Stream<String> stringStream1 = strings.stream().filter(s -> "abc".equals(s));

        Stream<java.lang.String> stringStream2 = strings.stream().filter("abc"::equals);

        //计算流符合条件的流的数量
        long count = stringStream1.count();

        //forEach遍历->打印元素
        strings.stream().forEach(System.out::println);

        //limit 获取到1个元素的stream
        Stream<String> limit = strings.stream().limit(1);

        //toArray 比如我们想看这个limitStream里面是什么，比如转换成String[],比如循环
        String[] array = limit.toArray(String[]::new);


        //map 对每个元素进行操作返回新流
        Stream<String> stringStream3 = strings.stream().map(s -> s + "?");

        //sorted 排序并打印
        strings.stream().sorted().forEach(System.out::println);

        //Collectors collect 把abc放入容器中
        List<String> collect1 = strings.stream().filter(string -> "abc".equals(string)).collect(Collectors.toList());

        List<String> collect2 = strings.stream().filter("abc"::equals).collect(Collectors.toList());

        //把list转为string，各元素用，号隔开
        String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(","));

        //对数组的统计，比如用
        List<Integer> number = Arrays.asList(1, 2, 5, 4);

        IntSummaryStatistics statistics = number.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
        System.out.println("列表中最大的数 : "+statistics.getMax());
        System.out.println("列表中最小的数 : "+statistics.getMin());
        System.out.println("平均数 : "+statistics.getAverage());
        System.out.println("所有数之和 : "+statistics.getSum());


        //concat 合并流
        List<String> strings2 = Arrays.asList("nop", "qrs");
        Stream.concat(strings2.stream(),strings.stream()).count();

        //注意 一个Stream只能操作一次，不能断开，否则会报错。
        Stream stream = strings.stream();
        //第一次使用
        stream.limit(2);
        //第二次使用
        stream.forEach(System.out::println);
        //报错 java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed

        //但是可以这样, 连续使用
        stream.limit(2).forEach(System.out::println);
    }

延迟执行

在执行返回 Stream 的方法时，并不立刻执行，而是等返回一个非 Stream 的方法后才执行。因为拿到 Stream 并不能直接用，而是需要处理成一个常规类型。这里的 Stream 可以想象成是二进制流，拿到也看不懂。

我们下面分解一下 filter 方法。

 public static void main(String[] args) {

        List<String> strings = Arrays.asList("abc", "def", "ghi", "jkl");
        Stream<Integer> stream = strings.stream().filter(new Predicate() {
            @Override
            public boolean test(Object o) {
                System.out.println("Predicate 执行");
                return true;
            }
        });

        System.out.println("count 执行");
        stream.count();
    }

//执行结果
count 执行
Predicate 执行
Predicate 执行
Predicate 执行
Predicate 执行

按执行顺序应该是先打印 4 次「Predicate 执行」，再打印「count 执行」。实际结果恰恰相反。说明 filter 中的方法并没有立刻执行，而是等调用count()方法后才执行。

上面都是串行 Stream 的实例。并行 parallelStream 在使用方法上和串行一样。主要区别是 parallelStream 可多线程执行，是基于 ForkJoin 框架实现的，有时间大家可以了解一下 ForkJoin 框架和 ForkJoinPool。这里可以简单的理解它是通过线程池来实现的，这样就会涉及到线程安全，线程消耗等问题。下面我们通过代码来体验一下并行流的多线程执行。

@Test
public void parallelStreamTest(){
   List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 5, 4);
   numbers.parallelStream() .forEach(num->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+">>"+num));
}
//执行结果
main>>5
ForkJoinPool.commonPool-worker-2>>4
ForkJoinPool.commonPool-worker-11>>1
ForkJoinPool.commonPool-worker-9>>2

从结果中我们看到，for-each 用到的是多线程。

小结

从源码和实例中我们可以总结出一些 stream 的特点

1. 通过简单的链式编程，使得它可以方便地对遍历处理后的数据进行再处理。

2. 方法参数都是函数式接口类型

3. 一个 Stream 只能操作一次，操作完就关闭了，继续使用这个 stream 会报错。

4. Stream 不保存数据，不改变数据源