Java实战（第2版）

作者简介：

拉乌尔–加布里埃尔•乌尔玛（Raoul-Gabriel Urma）

剑桥大学计算机科学博士，软件工程师，培训师，现任Cambridge Spark公司CEO。在谷歌、eBay、甲骨文和高盛等大公司工作过，并参与过多个创业项目。活跃在技术社区，经常撰写技术文章，多次受邀在国际会议上做技术讲座。

马里奥•富斯科（Mario Fusco）

Red Hat高级软件工程师，负责JBoss规则引擎Drools的核心开发。拥有丰富的Java开发经验，曾领导媒体公司、金融部门等多个行业的企业级项目开发。对函数式编程和领域特定语言等有浓厚兴趣，并创建了开放源码库lambdaj。

艾伦•米克罗夫特（Alan Mycroft）

剑桥大学计算机实验室计算学教授，剑桥大学罗宾逊学院研究员，欧洲编程语言和系统协会联合创始人，树莓派基金会联合创始人和理事。发表过大约1...

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作者简介：

拉乌尔–加布里埃尔•乌尔玛（Raoul-Gabriel Urma）

剑桥大学计算机科学博士，软件工程师，培训师，现任Cambridge Spark公司CEO。在谷歌、eBay、甲骨文和高盛等大公司工作过，并参与过多个创业项目。活跃在技术社区，经常撰写技术文章，多次受邀在国际会议上做技术讲座。

马里奥•富斯科（Mario Fusco）

Red Hat高级软件工程师，负责JBoss规则引擎Drools的核心开发。拥有丰富的Java开发经验，曾领导媒体公司、金融部门等多个行业的企业级项目开发。对函数式编程和领域特定语言等有浓厚兴趣，并创建了开放源码库lambdaj。

艾伦•米克罗夫特（Alan Mycroft）

剑桥大学计算机实验室计算学教授，剑桥大学罗宾逊学院研究员，欧洲编程语言和系统协会联合创始人，树莓派基金会联合创始人和理事。发表过大约100篇研究论文，指导过20多篇博士论文。他的研究主要关注编程语言及其语义、优化和实施。他与业界联系紧密，曾于学术休假期间在AT&T实验室和英特尔工作，还创立了Codemist公司，该公司设计了最初的ARM C编译器Norcroft。

译者简介：

陆明刚

毕业于四川大学，目前在Dell EMC中国卓越研发集团任高级主管工程师，曾任趋势科技中国软件研发中心技术经理，在信息科学和工程领域有十余年的实践和研究经验，拥有多项中国及美国专利。关注JVM性能调优和大数据及其实践，喜欢挖掘技术背后的内幕并乐此不疲。

劳佳

上海交通大学硕士，现任SAP（美国）高级软件支持顾问。业余爱好语言、数学、设计，英、法双语译者，近年翻译出版了《咨询的奥秘》《卓越程序员密码》《计算进化史：改变数学的命运》等书。

第一部分 基础知识
第1章　Java 8、9、10以及11的变化　　2
1.1 为什么要关心Java的变化　　2
1.2 Java怎么还在变　　4
1.2.1 Java在编程语言生态系统中的位置　　5
1.2.2 流处理　　6
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第一部分 基础知识
第1章　Java 8、9、10以及11的变化　　2
1.1 为什么要关心Java的变化　　2
1.2 Java怎么还在变　　4
1.2.1 Java在编程语言生态系统中的位置　　5
1.2.2 流处理　　6
1.2.3 用行为参数化把代码传递给方法　　7
1.2.4 并行与共享的可变数据　　8
1.2.5 Java需要演变　　9
1.3 Java中的函数　　9
1.3.1 方法和Lambda作为一等值　　10
1.3.2 传递代码：一个例子　　11
1.3.3 从传递方法到Lambda　　13
1.4 流　　14
1.5 默认方法及Java模块　　17
1.6 来自函数式编程的其他好思想　　19
1.7 小结　　20
第2章　通过行为参数化传递代码　　22
2.1 应对不断变化的需求　　23
2.1.1 初试牛刀：筛选绿苹果　　23
2.1.2 再展身手：把颜色作为参数　　23
2.1.3 第三次尝试：对你能想到的每个属性做筛选　　24
2.2 行为参数化　　25
2.3 对付啰唆　　30
2.3.1 匿名类　　30
2.3.2 第五次尝试：使用匿名类　　31
2.3.3 第六次尝试：使用Lambda表达式　　32
2.3.4 第七次尝试：将List类型抽象化　　33
2.4 真实的例子　　33
2.4.1 用Comparator来排序　　33
2.4.2 用Runnable执行代码块　　34
2.4.3 通过Callable返回结果　　35
2.4.4 GUI事件处理　　35
2.5 小结　　36
第3章　Lambda表达式　　37
3.1 Lambda管中窥豹　　37
3.2 在哪里以及如何使用Lambda　　40
3.2.1 函数式接口　　40
3.2.2 函数描述符　　42
3.3 把Lambda付诸实践：环绕执行模式　　44
3.3.1 第1 步：记得行为参数化　　44
3.3.2 第2 步：使用函数式接口来传递行为　　45
3.3.3 第3 步：执行一个行为　　45
3.3.4 第4 步：传递Lambda　　46
3.4 使用函数式接口　　47
3.4.1 Predicate　　47
3.4.2 Consumer　　47
3.4.3 Function　　48
3.5 类型检查、类型推断以及限制　　52
3.5.1 类型检查　　52
3.5.2 同样的Lambda，不同的函数式接口　　53
3.5.3 类型推断　　55
3.5.4 使用局部变量　　56
3.6 方法引用　　57
3.6.1 管中窥豹　　57
3.6.2 构造函数引用　　60
3.7 Lambda和方法引用实战　　62
3.7.1 第1 步：传递代码　　62
3.7.2 第2 步：使用匿名类　　62
3.7.3 第3 步：使用Lambda表达式　　62
3.7.4 第4 步：使用方法引用　　63
3.8 复合Lambda表达式的有用方法　　63
3.8.1 比较器复合　　64
3.8.2 谓词复合　　64
3.8.3 函数复合　　65
3.9 数学中的类似思想　　66
3.9.1 积分　　66
3.9.2 与Java　　8的Lambda联系起来　　68
3.10 小结　　68
第二部分 使用流进行函数式数据处理
第4章　引入流　　72
4.1 流是什么　　72
4.2 流简介　　76
4.3 流与集合　　78
4.3.1 只能遍历一次　　79
4.3.2 外部迭代与内部迭代　　80
4.4 流操作　　82
4.4.1 中间操作　　83
4.4.2 终端操作　　84
4.4.3 使用流　　84
4.5 路线图　　85
4.6 小结　　85
第5章　使用流　　86
5.1 筛选　　87
5.1.1 用谓词筛选　　87
5.1.2 筛选各异的元素　　87
5.2 流的切片　　88
5.2.1 使用谓词对流进行切片　　88
5.2.2 截短流　　90
5.2.3 跳过元素　　90
5.3 映射　　91
5.3.1 对流中每一个元素应用函数　　91
5.3.2 流的扁平化　　92
5.4 查找和匹配　　95
5.4.1 检查谓词是否至少匹配一个元素　　95
5.4.2 检查谓词是否匹配所有元素　　96
5.4.3 查找元素　　96
5.4.4 查找第一个元素　　97
5.5 归约　　98
5.5.1 元素求和　　98
5.5.2 最大值和最小值　　100
5.6 付诸实践　　103
5.6.1 领域：交易员和交易　　103
5.6.2 解答　　104
5.7 数值流　　106
5.7.1 原始类型流特化　　107
5.7.2 数值范围　　108
5.7.3 数值流应用：勾股数　　108
5.8 构建流　　111
5.8.1 由值创建流　　111
5.8.2 由可空对象创建流　　111
5.8.3 由数组创建流　　112
5.8.4 由文件生成流　　112
5.8.5 由函数生成流：创建无限流　　113
5.9 概述　　116
5.10 小结　　116
第6章　用流收集数据　　118
6.1 收集器简介　　119
6.1.1 收集器用作高级归约　　119
6.1.2 预定义收集器　　120
6.2 归约和汇总　　121
6.2.1 查找流中的最大值和最小值　　121
6.2.2 汇总　　122
6.2.3 连接字符串　　123
6.2.4 广义的归约汇总　　124
6.3 分组　　127
6.3.1 操作分组的元素　　128
6.3.2 多级分组　　130
6.3.3 按子组收集数据　　131
6.4 分区　　134
6.4.1 分区的优势　　135
6.4.2 将数字按质数和非质数分区　　136
6.5 收集器接口　　138
6.5.1 理解Collector接口声明的方法　　139
6.5.2 全部融合到一起　　143
6.6 开发你自己的收集器以获得更好的性能　　144
6.6.1 仅用质数做除数　　145
6.6.2 比较收集器的性能　　148
6.7 小结　　150
第7章　并行数据处理与性能　　151
7.1 并行流　　152
7.1.1 将顺序流转换为并行流　　52
7.1.2 测量流性能　　154
7.1.3 正确使用并行流　　158
7.1.4 高效使用并行流　　159
7.2 分支/合并框架　　161
7.2.1 使用RecursiveTask　　161
7.2.2 使用分支/合并框架的最佳做法　　164
7.2.3 工作窃取　　165
7.3 Spliterator　　166
7.3.1 拆分过程　　167
7.3.2 实现你自己的Spliterator　　168
7.4 小结　　173
第三部分 使用流和Lambda进行高效编程
第8章　Collection API的增强功能　　176
8.1 集合工厂　　176
8.1.1 List工厂　　177
8.1.2 Set工厂　　178
8.1.3 Map工厂　　179
8.2 使用List和Set　　180
8.2.1 removeIf方法　　180
8.2.2 replaceAll方法　　181
8.3 使用Map　　181
8.3.1 forEach方法　　182
8.3.2 排序　　182
8.3.3 getOrDefault方法　　183
8.3.4 计算模式　　183
8.3.5 删除模式　　184
8.3.6 替换模式　　185
8.3.7 merge方法　　185
8.4 改进的ConcurrentHashMap　　187
8.4.1 归约和搜索　　187
8.4.2 计数　　188
8.4.3 Set视图　　188
8.5 小结　　188
第9章　重构、测试和调试　　189
9.1 为改善可读性和灵活性重构代码　　189
9.1.1 改善代码的可读性　　190
9.1.2 从匿名类到Lambda表达式的转换　　190
9.1.3 从Lambda表达式到方法引用的转换　　191
9.1.4 从命令式的数据处理切换到Stream　　193
9.1.5 增加代码的灵活性　　193
9.2 使用Lambda重构面向对象的设计模式　　195
9.2.1 策略模式　　196
9.2.2 模板方法　　197
9.2.3 观察者模式　　198
9.2.4 责任链模式　　201
9.2.5 工厂模式　　202
9.3 测试Lambda表达式　　204
9.3.1 测试可见Lambda函数的行为　　204
9.3.2 测试使用Lambda的方法的行为　　205
9.3.3 将复杂的Lambda表达式分为不同的方法　　205
9.3.4 高阶函数的测试　　206
9.4 调试　　206
9.4.1 查看栈跟踪　　206
9.4.2 使用日志调试　　208
9.5 小结　　209
第10章　基于Lambda的领域特定语言　　210
10.1 领域特定语言　　212
10.1.1 DSL的优点和弊端　　212
10.1.2 JVM中已提供的DSL解决方案　　214
10.2 现代Java API中的小型DSL　　217
10.2.1 把Stream API当成DSL去操作集合　　219
10.2.2 将Collectors作为DSL汇总数据　　220
10.3 使用Java创建DSL的模式与技巧　　221
10.3.1 方法链接　　224
10.3.2 使用嵌套函数　　226
10.3.3 使用Lambda表达式的函数序列　　228
10.3.4 把它们都放到一起　　230
10.3.5 在DSL中使用方法引用　　232
10.4 Java　　8 DSL的实际应用　　234
10.4.1 jOOQ　　235
10.4.2 Cucumber　　236
10.4.3 Spring Integration　　238
10.5 小结　　239
第四部分 无所不在的Java
第11章　用Optional取代null　　242
11.1 如何为缺失的值建模　　243
11.1.1 采用防御式检查减少NullPointerException　　243
11.1.2 null带来的种种问题　　245
11.1.3 其他语言中null的替代品　　245
11.2 Optional类入门　　246
11.3 应用Optional的几种模式　　248
11.3.1 创建Optional对象　　248
11.3.2 使用map从Optional对象中提取和转换值　　248
11.3.3 使用flatMap链接Optional对象　　249
11.3.4 操纵由Optional对象构成的Stream　　253
11.3.5 默认行为及解引用Optional对象　　254
11.3.6 两个Optional对象的组合　　255
11.3.7 使用filter剔除特定的值　　257
11.4 使用Optional的实战示例　　258
11.4.1 用Optional 封装可能为null的值　　259
11.4.2 异常与Optional的对比　　259
11.4.3 基础类型的Optional对象，以及为什么应该避免使用它们　　260
11.4.4 把所有内容整合起来　　260
11.5 小结　　262
第12章　新的日期和时间API　　263
12.1 LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、Instant、Duration以及Period　　264
12.1.1 使用LocalDate和LocalTime　　264
12.1.2 合并日期和时间　　265
12.1.3 机器的日期和时间格式　　266
12.1.4 定义Duration或Period　　267
12.2 操纵、解析和格式化日期　　268
12.2.1 使用TemporalAdjuster　　270
12.2.2 打印输出及解析日期–时间对象　　272
12.3 处理不同的时区和历法　　274
12.3.1 使用时区　　274
12.3.2 利用和UTC/格林尼治时间的固定偏差计算时区　　275
12.3.3 使用别的日历系统　　276
12.4 小结　　277
第13章　默认方法　　278
13.1 不断演进的API　　280
13.1.1 初始版本的API　　281
13.1.2 第二版API　　281
13.2 概述默认方法　　283
13.3 默认方法的使用模式　　285
13.3.1 可选方法　　285
13.3.2 行为的多继承　　286
13.4 解决冲突的规则　　289
13.4.1 解决问题的三条规则　　289
13.4.2 选择提供了最具体实现的默认方法的接口　　290
13.4.3 冲突及如何显式地消除歧义　　291
13.4.4 菱形继承问题　　293
13.5 小结　　294
第14章　Java模块系统　　295
14.1 模块化的驱动力：软件的推理　　295
14.1.1 关注点分离　　295
14.1.2 信息隐藏　　296
14.1.3 Java软件　　296
14.2 为什么要设计Java模块系统　　297
14.2.1 模块化的局限性　　297
14.2.2 单体型的JDK　　298
14.2.3 与OSGi的比较　　299
14.3 Java模块：全局视图　　300
14.4 使用Java模块系统开发应用　　301
14.4.1 从头开始搭建一个应用　　302
14.4.2 细粒度和粗粒度的模块化　　303
14.4.3 Java模块系统基础　　303
14.5 使用多个模块　　304
14.5.1 exports子句　　304
14.5.2 requires子句　　305
14.5.3 命名　　306
14.6 编译及打包　　306
14.7 自动模块　　310
14.8 模块声明及子句　　311
14.8.1 requires　　311
14.8.2 exports　　311
14.8.3 requires的传递　　311
14.8.4 exports to　　312
14.8.5 open和opens　　312
14.8.6 uses和provides　　313
14.9 通过一个更复杂的例子了解更多　　313
14.10 小结　　314
第五部分 提升Java的并发性
第15章　CompletableFuture及反应式编程背后的概念　　316
15.1 为支持并发而不断演进的Java　　318
15.1.1 线程以及更高层的抽象　　319
15.1.2 执行器和线程池　　320
15.1.3 其他的线程抽象：非嵌套方法调用　　322
15.1.4 你希望线程为你带来什么　　324
15.2 同步及异步API　　324
15.2.1 Future风格的API　　326
15.2.2 反应式风格的API　　327
15.2.3 有害的睡眠及其他阻塞式操作　　328
15.2.4 实战验证　　329
15.2.5 如何使用异步API进行异常处理　　330
15.3 “线框–管道”模型　　331
15.4 为并发而生的CompletableFuture和结合器　　332
15.5 “发布–订阅”以及反应式编程　　335
15.5.1 示例：对两个流求和　　337
15.5.2 背压　　341
15.5.3 一种简单的真实背压　　341
15.6 反应式系统和反应式编程　　342
15.7 路线图　　342
15.8 小结　　343
第16章　CompletableFuture：组合式异步编程　　344
16.1 Future接口　　344
16.1.1 Future接口的局限性　　346
16.1.2 使用CompletableFuture构建异步应用　　346
16.2 实现异步API　　347
16.2.1 将同步方法转换为异步方法　　348
16.2.2 错误处理　　350
16.3 让你的代码免受阻塞之苦　　352
16.3.1 使用并行流对请求进行并行操作　　353
16.3.2 使用CompletableFuture发起异步请求　　353
16.3.3 寻找更好的方案　　355
16.3.4 使用定制的执行器　　356
16.4 对多个异步任务进行流水线操作　　358
16.4.1 实现折扣服务　　358
16.4.2 使用Discount服务　　359
16.4.3 构造同步和异步操作　　360
16.4.4 将两个CompletableFuture对象整合起来，无论它们是否存在依赖　　363
16.4.5 对Future和Completable-Future 的回顾　　364
16.4.6 高效地使用超时机制　　365
16.5 响应CompletableFuture的completion事件　　366
16.5.1 对最佳价格查询器应用的优化　　367
16.5.2 付诸实践　　368
16.6 路线图　　369
16.7 小结　　369
第17章　反应式编程　　370
17.1 反应式宣言　　371
17.1.1 应用层的反应式编程　　371
17.1.2 反应式系统　　373
17.2 反应式流以及Flow API　　373
17.2.1 Flow类　　374
17.2.2 创建你的第一个反应式应用　　377
17.2.3 使用Processor转换数据　　381
17.2.4 为什么Java并未提供Flow API的实现　　383
17.3 使用反应式库RxJava　　384
17.3.1 创建和使用Observable　　385
17.3.2 转换及整合多个Observable　　392
第六部分 函数式编程以及Java未来的演进
第18章　函数式的思考　　396
18.1 实现和维护系统　　396
18.1.1 共享的可变数据　　397
18.1.2 声明式编程　　398
18.1.3 为什么要采用函数式编程　　399
18.2 什么是函数式编程　　399
18.2.1 函数式Java编程　　400
18.2.2 引用透明性　　402
18.2.3 面向对象的编程和函数式编程的对比　　402
18.2.4 函数式编程实战　　403
18.3 递归和迭代　　405
18.4 小结　　408
第19章　函数式编程的技巧　　409
19.1 无处不在的函数　　409
19.1.1 高阶函数　　410
19.1.2 柯里化　　411
19.2 持久化数据结构　　412
19.2.1 破坏式更新和函数式更新的比较　　413
19.2.2 另一个使用Tree的例子　　415
19.2.3 采用函数式的方法　　416
19.3 Stream的延迟计算　　418
19.3.1 自定义的Stream　　418
19.3.2 创建你自己的延迟列表　　420
19.4 模式匹配　　425
19.4.1 访问者模式　　425
19.4.2 用模式匹配力挽狂澜　　426
19.5 杂项　　429
19.5.1 缓存或记忆表　　429
19.5.2 “返回同样的对象”意味着什么　　430
19.5.3 结合器　　431
19.6 小结　　432
第20章　面向对象和函数式编程的混合：Java和Scala的比较　　433
20.1 Scala简介　　434
20.1.1 你好，啤酒　　434
20.1.2 基础数据结构：List、Set、Map、Tuple、Stream以及Option　　436
20.2 函数　　440
20.2.1 Scala中的一等函数　　441
20.2.2 匿名函数和闭包　　442
20.2.3 柯里化　　443
20.3 类和trait　　444
20.3.1 更加简洁的Scala类　　445
20.3.2 Scala的trait与Java　　8的接口对比　　446
20.4 小结　　447
第21章　结论以及Java的未来　　448
21.1 回顾Java 8的语言特性　　448
21.1.1 行为参数化（Lambda以及方法引用）　　449
21.1.2 流　　449
21.1.3 CompletableFuture　　450
21.1.4 Optional　　450
21.1.5 Flow API　　451
21.1.6 默认方法　　451
21.2 Java　　9的模块系统　　451
21.3 Java　　10的局部变量类型推断　　453
21.4 Java的未来　　454
21.4.1 声明处型变　　454
21.4.2 模式匹配　　454
21.4.3 更加丰富的泛型形式　　455
21.4.4 对不变性的更深层支持　　457
21.4.5 值类型　　458
21.5 让Java发展得更快　　461
21.6 写在最后的话　　462
附录A 其他语言特性的更新　　463
附录B 其他类库的更新　　467
附录C 如何以并发方式在同一个流上执行多种操作　　475
附录D Lambda表达式和JVM字节码　　483
· · · · · · (收起)

1998年，八岁的我拿起了我此生第一本计算机书，那本书讲的是JavaScript和HTML。我当时怎么也想不到，打开那本书会让我见识到编程语言和它们能够创造的神奇世界，并彻底改变我的生活。我被它深深地吸引了。如今，编程语言的某个新特性还会时不时地让我感到兴奋，因为它让我花更少的时间就能够写出更清晰、更简洁的代码。我希望本书探讨的Java 8、9以及10中那些来自函数式编程的新思想，同..

• 前　　言
• 致　　谢
• 关于本书