Java 8 - DBIS Informatik

Java 8
Programmiermethodik
Eva Zangerle, Nikolaus Krismer
Universität Innsbruck
Überblick
Einführung
Java – Ein erster Überblick
Objektorientierung
Vererbung und Polymorphismus
Ausnahmebehandlung
Pakete und Javadoc
Spezielle Themen
Generische Programmierung
Java Collection-Framework
Streams
Unit-Tests
Entwurfsmuster - Eine Einführung
GUI-Programmierung
Java Virtual Machine
Ausblick
Programmiermethodik - Java 8
Java 8
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Java 8 (1)
• Java 8 wurde von Oracle am 18. März 2014 veröffentlicht
• Damit wurden einige Features umgesetzt, welche
ursprünglich schon für Java 7 geplant waren (etwa Lambdas)
• Neben Bugfixes wurden weitreichende Änderungen an der
Java-Syntax vorgenommen
• Seit JDK 1.5 ist Java8 das wohl umfangreichste Release

Hier werden nur die wichtigsten Änderungen/Erweiterungen
aufgeführt
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Java 8 (2)
• Neu in Java 8






Lambdas
Default Methoden
Streams
Optional
Type Annotations
Repeating Annotations
• Änderungen mit Java 8




Nashorn (ersetzt Rhino)
Date & Time APIs
JavaFX
Metaspace (Garbage Collection)
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Neu in Java 8
Lambdas (1)
• Bekannt als „Project Lambda“
• Hauptfeature von Java 8
• Dient vor allem der Vereinfachung des Programmcodes

etwa beim Sortieren von Collections
• Lambdas sind „objektlose Methoden“
• Syntax:

„parameters -> body“
• Weitere Information unter
http://openjdk.java.net/projects/lambda/
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Lambdas (2)
• Beispiele:
(String s1, String s2) -> {return s2.length() - s1.length();}
(String str) -> System.out.println(str)
• Parameter-Typ-Deklaration ist optional; bei einem einzigen
Parameter auch die Klammerung:
str -> System.out.println(str)
() -> System.out.println(this)
• Bei Verwendung eines einzigen Statements im Body, kann die
Block-Definition und return weggelassen werden:
(s1, s2) -> s2.length() - s1.length()
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Lambdas (3)
• Scopes:
import static java.lang.System.out;
public class HelloWorld {
Runnable r1 = () -> out.println(this);
Runnable r2 = () -> out.println(toString());
public String toString() { return "Hello, world!"; }
public static void main(String[] args) {
new HelloWorld().r1.run(); // Hello, world!
new HelloWorld().r2.run(); // Hello, world!
}
}
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Lambdas (4)
• Scopes:
{
// ...
String sql = “DELETE * FROM user";
getHibernateTemplate().execute(session ->
session.createSQLQuery(sql).uniqueResult());
// ...
}
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Lambdas (5)
• Durch die Einführung von Lambdas werden MethodenReferenzen möglich. Diese sind definiert für:




Statische Methoden
Instanz-Methoden
Methoden einer bestimmten Instanz
Konstruktoren (etwa TreeSet::new)
• Methoden-Referenzen werden mit Hilfe von „::“ angegeben
• Beispiel (mit java.nio.file.Files.lines):
Files.lines(Paths.get("Nio.java")).map(String::trim)
.forEach(System.out::println);
• Weitere Informationen:
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/methodreferences.html
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Lambdas (6)
• Als weitere Erweiterung der Lambdas gibt es in Java 8 so
genannte „Functional Interfaces“.
• Das sind Interfaces, welche genau eine (abstrakte) Methode
beinhalten (Ausnahme sind geerbte Methoden von Objekt
sein – also etwa toString())
• Solche Interfaces können mit Lambdas einfach verwendet
werden (siehe Beispiel)
• Die Annotation „@FunctionalInterface“ kann auf solchen
Interfaces verwendet werden, um CompilerFehlermeldungen zu erhalten
Programmiermethodik - Java 8
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Lambdas (7)
• Beispiel:
public class SimpleFuncInterfaceTest {
public static void carryOutWork(SimpleFuncInterface sfi) {
sfi.doWork();
}
public static void main(String[] args) {
carryOutWork(new SimpleFuncInterface() {
@Override
public void doWork() {
System.out.println("Use anonymous inner class...");
}
});
carryOutWork(() -> System.out.println("Use lambdaExp.."));
}
}
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Default Methoden (1)
• Default Methoden sind Teile von Interfaces, welche eine
Implementierung beinhalten
• Neben Default-Methoden, können auch static Methoden
ausprogrammiert werden
• Der Hauptunterschied zu abstrakten Klassen ist darin zu
sehen, dass es große Unterschiede bei der Vererbung gibt
(eine Klasse kann mehrere Interfaces implementieren)
• Es kommt zu einem Compiler-Fehler, wenn eine Subklasse
zwei Interfaces implementiert, welche Default Methoden mit
gleichem Namen beinhalten (siehe nächstes Beispiel)
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Default Methoden (2)
• Beispiel:
public interface A {
default void foo() {
System.out.println("Calling A.foo()");
}
}
public interface B {
default void foo() {
System.out.println("Calling B.foo()");
}
}
public class MySubclass implements A, B {
// führt zu Compiler-Fehler
}
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Default Methoden (3)
• Beispiel:
public interface A {
default void foo() {
System.out.println("Calling A.foo()");
}
}
public interface B {
default void foo() {
System.out.println("Calling B.foo()");
}
}
public class MySubclass implements A, B {
default void foo() {
A.super.foo(); // OK (jede Implementierung ist ok)
}
}
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Streams (1)
• Mit Java5 wurde eine neue for-Schleife eingeführt
List<String> myList = Arrays.asList("e0", "e1", ..., "e999");
for (String e: myList) { System.out.println(e); }
• Diese forEach-Schleife hat den Nachteil, dass die Elemente
nicht parallel, sondern sequentiell abgearbeitet werden (man
müsste zuerst händisch das Array in Teile zerlegen und diese
dann parallel abarbeiten)
• Aus diesem Grund gibt es in Java 8 Streams und eine weitere
forEach Schleife (das Interface Iterable wurde um eine
default Methode „forEach“ erweitert)
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Streams (2)
• Streams können auch ohne forEach verwendet werden. Dazu
gibt es etwa die Collections.stream, Arrays.stream
oder die Collections.parallelStream – Methoden
• Streams wurden für viele Anwendungen definiert:
Für das Arbeiten mit Dateien und Verzeichnissen (etwa mit
Files.lines)
 Patterns (bei RegularExpressions) können gestreamt werden
 Die Klasse Stream kann für beliebige Typen verwendet werden
(mit Hilfe der Methode Stream.of())
 Unendliche Streams sind definiert
(Stream.iterate(i, i -> i+1))

Programmiermethodik - Java 8
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Streams (3)
• Map/Filter/Reduce – Verfahren können nun einfach
umgesetzt werden
• Beispiel:
PlayerPoints highestPlayer = names.stream()
.map(name -> new PlayerPoints(name, getPoints(name)))
.reduce(new PlayerPoints("", 0.0),
(s1, s2) -> (s1.points > s2.points) ? s1 : s2
);
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Optional (1)
• Optional wurde als neue Klasse eingeführt, um
NullPointerExceptions vorzubeugen
• Beispiel (ohne Optional):
String version = computer.getSoundcard().getUSB().getVersion();
• Alternative (??):
String version = "UNKNOWN";
if(computer != null) {
Soundcard soundcard = computer.getSoundcard();
if(soundcard != null) {
USB usb = soundcard.getUSB();
if(usb != null) {
version = usb.getVersion();
}
}
}
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Optional (2)
• Optional.of() kann als Wrapper um einen Wert
verwendet werden, um null zu vermeiden
• Optional.isPresent() kann für bisherige Prüfungen
verwendet werden
• Optional.ifPresent(Consumer) wird verwendet, um
eine Aktion durchzuführen, wenn Werte gesetzt sind:
optionalSoundcard.map(Soundcard::getUSB)
.filter(usb -> "3.0".equals(usb.getVersion())
.ifPresent(() -> System.out.println("ok"));
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Optional (3)
• Weitere Vereinfachungen sind möglich (etwa mit Hilfe von
flatMap(), was im Unterschied zu map() die doppelte
Verwendung von Optional verhindert):
final String version = computer
.flatMap(Computer::getSoundcard)
.flatMap(Soundcard::getUSB)
.map(USB::getVersion)
.orElse("UNKNOWN");
• Weitere Informationen:
http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/java8-optional-2175753.html
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Type Annotations
• Type Annotations sind Annotationen, welche überall dort
verwendet werden können, wo ansonsten Typen stehen.
• Gedacht sind Type Annotations, um eine bessere Validierung
zu ermöglichen (dafür gibt es etwa Frameworks, welche die
Überprüfung übernehmen)
• Beispiel:
final String myString = (@NonNull String) str;
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Repeating Annotations
• Mit Type Annotations wurden auch Repeating Annotations
eingeführt. Damit kann ab Java8 kann die selbe Annotation
mehrfach für eine Methode/Typ/Klasse verwendet werden
• Bei selbst definierten Annotationen verwendet man dafür
@Repeatable
• Beispiel:
@Schedule(dayOfWeek = “Friday")
@Schedule(dayOfMonth = “last”)
public void doPeriodicCleanup() { ... }
• Weitere Informationen:
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/annotations/repeating.html
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Änderungen mit Java 8
Nashorn (1)
• Nashorn ersetzt Rhino als JavaScript-Interpreter. Damit wird
es möglich JavaScript Code auf der JVM auszuführen
• Nashorn verwendet invokedynamic und ermöglicht damit
eine bessere Performance
• Das Kommandozeilentool „jjs“ wurde in Java 8 eingeführt
und ruft die Nashorn-Engine auf
• Die Verwendung ist auch direkt im Java – Code möglich
(siehe Beispiel)
Programmiermethodik - Java 8
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Nashorn (2)
• Beispiel:
import javax.script.ScriptEngine;
import javax.script.ScriptEngineManager;
//…
ScriptEngineManager engineManager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = engineManager.getEngineByName("nashorn");
//…
engine.eval("function myPrint(s) { print(s); }");
engine.eval("myPrint('Hello Nashorn');");
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Nashorn (3)
• Beispiel (mit invokeFunction):
import javax.script.ScriptEngine;
import javax.script.ScriptEngineManager;
//…
ScriptEngineManager engineManager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = engineManager.getEngineByName("nashorn");
//…
Invocable inv = (Invocable) engine;
engine.eval("function myPrint(s) { print(s); }");
inv.invokeFunction("myPrint", "Hello Nashorn2");
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Nashorn (4)
• Neben dem Ausführen von JavaScript Code ist auch das
„Vermischen“ von Java und JavaScript möglich. Mit Nashorn
ausgeführter JavaScript-Code kann auf Java-Klassen
zugreifen:
var imports = new JavaImporter(java.util, java.io,
java.nio.file);
with (imports) {
var paths = new LinkedList();
print(paths instanceof LinkedList); // true
paths.add(Paths.get("file1"));
paths.add(Paths.get("file2"));
paths.add(Paths.get("file3"));
print(paths) // [file1, file2, file3]
}
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Nashorn (5)
• Weiterführende Integration zwischen JavaScript und Java ist
möglich:

Subklassen können in JavaScript erstellt werden, bei denen die
Superklasse in Java implementiert ist
• Weitere Informationen:
http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/jf14-nashorn-2126515.html
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Date & Time API
• Als ein Nachteil von Java kann die komplexe Arbeitsweise mit
Datums- und Zeitfunktionen angesehen werden (etwa ist
SimpleDateFormat nicht thread-safe)
• Deshalb wurde eine neue API eingeführt, welche an die
Library „Yoda Time“ angelehnt ist.
• Für Datums- und Zeitoperationen können nun neue Klassen
verwendet werden:



LocalDate – Datum (also Tag, Monat, Jahr)
LocalTime – Zeit (innerhalb eines Tages)
LocalDateTime – Datum und Zeit
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JavaFX (1)
• Für grafische Oberflächen sollte kein Swing mehr verwendet
werden (AWT ist sogar schon länger als „deprecated“
eingestuft)
• Ab Java8 finden sich alle benötigten Teile für JavaFX im JRE.
Damit ist nun JavaFX8 die empfohlene Methode, grafische
(Desktop)Applikationen umzusetzen
• JavaFX8 nutzt verstärkt Lambdas und ermöglicht somit eine
einfachere Programmierung von GUIs
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JavaFX (2)
• Das Theme „Modena“ ist nun die Standarteinstellung, womit
Oberflächen moderner aussehen als mit JavaFX2 (und/oder
Swing, AWT)
• Mit Java 8 erhielt JavaFX vollen 3D Support
• Weitere Informationen
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/javafxoverview-2158620.html
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Metaspace
• PermGen wurde abgelöst durch den so genannten
Metaspace. Der nun verwendete Metaspace wird im
nativem Speicher verwaltet.
• Die Parameter „XX:PermSize” und “XX:MaxPermSize” sind
nicht mehr verfügbar und werden ignoriert
• Einstellungen für den Metaspace können vorgenommen
werden (etwa ein Größenlimit), sind aber nur in
Ausnahmefällen notwendig
Programmiermethodik - Java 8
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Ausblick
Ausblick
• Java 9
• Mögliche Änderungen

Project „Jigsaw“ (ursprünglich für Java 8 geplant)
 ermöglicht verbesserte Modularisierung
 ähnlich zu OSGI
 mehr Information:
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/



GPU Beschleunigung
Cloud Support
API für Money & Currency
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Literatur
Literatur
• [Davis 2014]
Adam Davis, What’s new in Java8, 2014
• (Project Lambda)
http://openjdk.java.net/projects/lambda/
• (Method References)
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/methodreferences.html
• (Optional)
http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/java8-optional2175753.html
• (Repeating Annotations)
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/annotations/repeating.html
• (Nashorn)
http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/jf14-nashorn2126515.html
• (JavaFX)
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/javafx-overview2158620.html
• (Project Jigsaw)
http://openjdk.java.net/projects/jigsaw/
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