6实战java高并发程序设计---Java 8/9/10与并发
2014年，Oracle发布了新版本Java 8。对于Java来说，这显然是一个具有里程碑意义的版本。它最主要的改进是增加了函数式编程的功能。就目前来说，Java最令人头痛的问题，也是受到最多质疑的地方，应该就是Java烦琐的语法。这样我们不得不花费大量的代码行数，来实现一些司空见惯的功能，以至于Java程序总是冗长的。但是，这一切将在Java 8的函数式编程中得到缓解。
严格来说，函数式编程与我们的主题并没有太大关系，我似乎不应该在这里提及它。但是，在Java 8中新增的一些与并行相关的API，却以函数式编程的范式出现，为了能让大家更好地理解这些功能，我会先简要地介绍一下Java 8中的函数式编程。
6.1 Java 8的函数式编程简介
6.1.1 函数作为一等公民
在理解函数作为一等公民这句话时，让我们先来看一种非常常用的互联网语言JavaScript，相信大家对它都不会陌生。JavaScript并不是严格意义上的函数式编程，不过，它也不是属于严格的面向对象编程。但是，如果你愿意，那么你既可以把它当作面向对象语言，也可以把它当作函数式语言，因此，把JavaScript称为多范式语言可能更加合适。
注意这里each()函数的参数，这是一个匿名函数，在遍历所有的li节点时，会弹出li节点的文本内容。将函数作为参数传递给另外一个函数，这是函数式编程的特性之一。
这也是一段JavaScript代码，在这段代码中，注意函数f1的返回值，它返回了函数f2。在倒数第2行，返回f2函数并赋值给result，实际上，此时的result就是一个函数，并且指向f2。对result的调用，就会打印n的值。
一个函数可以作为另外一个函数的返回值，也是函数式编程的重要特点。
6.1.2 无副作用
函数的副作用指的是函数在调用过程中，除给出了返回值之外，还修改了函数外部的状态
比如，函数在调用过程中修改了某一个全局状态。函数式编程认为，函数的副用作应该被尽量避免
可以想象，如果一个函数肆意修改全局或者外部状态，当系统出现问题时，我们可能很难判断究竟是哪个函数引起的问题，这对于程序的调试和跟踪是没有好处的。如果函数都是显式函数，那么函数的执行显然不会受到外部或者全局信息的影响，因此，对于调试和排错是有益的。
注意：显式函数指函数与外界交换数据的唯一渠道就是参数和返回值，显式函数不会去读取或者修改函数的外部状态。与之相对的是隐式函数，隐式函数除参数和返回值外，还会读取外部信息，或者修改外部信息。
6.1.3 声明式的（Declarative）
函数式编程是声明式的编程方式。命令式（Imperative）程序设计喜欢大量使用可变对象和指令。我们总是习惯于创建对象或者变量，并且修改它们的状态或值，或者喜欢提供一系列指令，要求程序执行。这种编程习惯在声明式的函数式编程中有所变化。对于声明式的编程范式，你不再需要提供明确的指令操作，所有的细节指令将会更好地被程序库封装，你要做的只是提出你的要求，声明你的用意即可。
请看下面一段程序，这是一段传统的命令式编程，为了打印数组中的值，我们需要进行一个循环，并且每次需要判断循环是否结束。在循环体内，我们要明确地给出需要执行的语句和参数。
与之对应的声明式编程代码如下：
可以看到，变量数组的循环体居然消失了！println()函数似乎在这里也没有指定任何参数，在此，我们只是简单地声明了用意。有关循环及判断循环是否结束等操作都被简单地封装在程序库中。
6.1.4 不变的对象
在函数式编程中，几乎所有传递的对象都不会被轻易修改。请看以下代码：
代码第2行看似对每一个数组成员执行了加1的操作。但是在操作完成后，在最后一行打印arr数组所有的成员值时，你还是会发现，数组成员并没有变化！在使用函数式编程时，这种状态是一种常态，几乎所有的对象都拒绝被修改。这非常类似于不变模式。
6.1.5 易于并行
由于对象都处于不变的状态，因此函数式编程更加易于并行。实际上，你甚至完全不用担心线程安全的问题。我们之所以要关注线程安全，一个很重要的原因是当多个线程对同一个对象进行写操作时，容易将这个对象“写坏”。但是，由于对象是不变的，因此，在多线程环境下，也就没有必要进行任何同步操作了。这样有利于并行化，同时，在并行化后，由于没有同步和锁机制，其性能也会比较好。
6.1.6 更少的代码
通常情况下，函数式编程更加简明扼要
请看下面这个例子，对于数组中每一个成员，首先判断是否是奇数，如果是奇数，则执行加1，并最终打印数组内所有成员。
6.2 函数式编程基础
在正式进入函数式编程之前，有必要先了解一下Java 8为支持函数式编程所做的基础性的改进，这里将简要介绍一下FunctionalInterface注释、接口默认方法和方法句柄。
6.2.1 FunctionalInterface注释
Java 8提出了函数式接口的概念。所谓函数式接口，简单地说，就是只定义了单一抽象方法的接口。比如下面的定义：
注释FunctionalInterface用于表明IntHandler接口是一个函数式接口，该接口被定义为只包含一个抽象方法handle()，因此它符合函数式接口的定义。如果一个函数满足函数式接口的定义，那么即使不标注为＠FunctionalInterface，编译器依然会把它看作函数式接口。这有点像＠Override注释，如果你的函数符合重载的要求，无论你是否标注了＠Override，编译器都会识别这个重载函数，但如果你进行了标注，而实际的代码不符合规范，那么就会得到一个编译错误的提示。
这里需要强调的是，函数式接口只能有一个抽象方法，而不是只能有一个方法。
这里需要强调的是，函数式接口只能有一个抽象方法，而不是只能有一个方法。这分两点来说明：首先，在Java 8中，接口运行存在实例方法（参见下节的“接口默认方法”）；其次，任何被java.lang.Object实现的方法，都不能视为抽象方法，因此NonFunc接口不是函数式接口，因为equals()方法在java.lang.Object中已经实现。
函数式接口的实例可以由方法引用或者lambda表达式进行构造，我们将在后面进一步举例说明。
6.2.2 接口默认方法(接口里面竟然可以定义的方法里面可以有方法体,实现类可以不重写接口里的默认方法 )
在Java 8之前的Java版本，接口只能包含抽象方法。但从Java 8开始，接口也可以包含若干个实例方法。这一改进使得Java 8拥有了类似于多继承的能力。一个对象实例，将拥有来自多个不同接口的实例方法。
注意上述代码中Mule实例同时拥有来自不同接口的实现方法，这在Java 8之前是做不到的。从某种程度上说，这种模式可以弥补Java单一继承的一些不便。但同时也要知道，它也将遇到和多继承相同的问题，如图6.2所示。如果IDonkey也存在一个默认的run()方法，那么同时实现它们的Mule就会不知所措，因为它不知道应该以哪个方法为准。
6.2.3 lambda表达式
lambda表达式可以说是函数式编程的核心。lambda表达式即匿名函数，它是一段没有函数名的函数体，可以作为参数直接传递给相关的调用者，lambda表达式极大地增强了Java语言的表达能力。
和匿名对象一样，lambda表达式也可以访问外部的局部变量，如下所示：
上述代码可以编译通过，正常执行并输出6。与匿名内部对象一样，在这种情况下，外部的num变量必须声明为final，这样才能保证在lambda表达式中合法地访问它。
奇妙的是，对于lambda表达式而言，即使去掉上述的final定义，程序依然可以编译通过！但千万不要以为这样你就可以修改num的值了。实际上，这只是Java 8做了一个小处理，它会自动地将在lambda表达式中使用的变量视为final。
6.2.4 方法引用
方法引用是Java 8中提出的用来简化lambda表达式的一种手段。它通过类名和方法名来定位一个静态方法或者实例方法。
方法引用在Java 8中的使用非常灵活。总的来说，可以分为以下几种。
● 静态方法引用：ClassName::methodName。
● 实例上的实例方法引用：instanceReference::methodName。
● 超类上的实例方法引用：super::methodName。
● 类型上的实例方法引用：ClassName::methodName。
● 构造方法引用：Class::new。
● 数组构造方法引用：TypeName[]::new。
首先，方法引用使用“::”定义，“::”的前半部分表示类名或者实例名，后半部分表示方法名称。如果是构造函数，则使用new表示
对于第一个方法引用“User::getName”，表示User类的实例方法。在执行时，Java会自动识别流中的元素（这里指User实例）是作为调用目标还是调用方法的参数。在“User::getName”中，显然流内的元素都应该作为调用目标，因此实际上，在这里调用了每一个User对象实例的getName()方法，并将这些User的name作为一个新的流。同时，对于这里得到的所有name，使用方法引用System.out::println进行处理。这里的System.out为PrintStream对象实例，因此，这里表示System.out实例的println方法。系统也会自动判断，流内的元素此时应该作为方法的参数传入，而不是调用目标。
如果一个类中存在同名的实例方法和静态函数，那么编译器就会感到很困惑，因为此时，它不知道应该使用哪个方法进行调用。它既可以选择同名的实例方法，将流内元素作为调用目标，也可以使用静态方法，将流元素作为参数。
6.3 一步一步走入函数式编程