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Java 8 简明教程

  • 时间:2015-11-25
  • 发布:武汉达内
  • 来源:Java教程

    本 教程将带领你一步步认识这门语言的所有新特性。通过简单明了的代码示例,你将会学习到如何使用默认接口方法,Lambda表达式,方法引用和可重复注解。 在这篇教程的最后,你还将对最新推出的API有一定的了解,例如:流控制,函数式接口,map扩展和新的时间日期API等等。

    没有大段的废话,只是一些带注释的代码片段,望君喜欢。

    接口中的默认方法

    Java 8 允许我们使用default关键字,为接口添加非抽象(non-abstract)的方法实现。这个特性又被称为扩展方法 .下面是我们的第一个例子:

    interface Formula {

    doublecalculate(inta);

    defaultdoublesqrt(inta) {

    returnMath.sqrt(a);

    }

    }

    在接口 Formula 中,除了抽象方法 caculate 以外,还定义了一个默认方法sqrt.Formula的实现类只需要实现抽象方法caculate就可以了。默认方法sqrt可以直接使用。

    Formula formula = newFormula() {

    @Override

    publicdoublecalculate(inta) {

    returnsqrt(a *100);

    }

    };

    formula.calculate(100);// 100.0

    formula.sqrt(16);// 4.0

    formula 对象以匿名对象的形式实现了Formula接口。代码很啰嗦:用了6行代码才实现了一个简单的计算功能:a*100 开平方根。我们在下一节会看到,Java 8 还有一种更加漂亮的方法,能够实现只包含单个函数的对象。

    Lambda表达式

    让我们从最简单的例子开始,来学习如何对一个string列表进行排序。我们首先使用Java 8之前的方法来实现:

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

    Collections.sort(names, newComparator<String>() {

    @Override

    publicintcompare(String a, String b) {

    returnb.compareTo(a);

    }

    });

    静 态工具方法 Collections.sort 接受一个 list,和一个 Comparator 接口作为输入参数来对,Comparator的实现类可以对输入的list中的元素进行比较。通常你会创建一个匿名Comparator对象,并把它作为 参数传递给sort方法。

    除了一直以来创建匿名对象的方式外,Java 8 还提供了一种更简洁的语法,Lambda表达式。

    Collections.sort(names, (String a, String b) -> {

    returnb.compareTo(a);

    });

    如你所见,这段代码比之前的更加简短和易读。但是,它还可以更加简短:

    Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));

    只要一行代码,包含了方法体。你甚至可以连大括号对{}和return关键字都省略不要。不过这还不是最短的写法:

    names.sort((a, b) -> b.compareTo(a));

    List现在有了一个 sort方法。Java编译器能够自动识别参数的类型,所以你就可以省略掉类型不写。让我们再深入地研究一下lambda表达式的威力吧。

    函数式接口

    Lambda表达式如何匹配Java的类型系统?每一个lambda都能够通过一个特定的接口,与一个给定的类型进行匹配。一个所谓的函数式接口必须要 有且仅有一个抽象方法声明 .每个与之对应的lambda表达式必须要与这个抽象方法的声明相匹配。由于默认方法不是抽象的,因此你可以在你的函数式接口里任意添加默认方法。

    只包含一个抽象方法的任意接口,我们都可以用来当作lambda表达式的类型。为了让你定义的接口满足要求,你应当在接口前加上@FunctionalInterface注解。编译器会注意到这个标注,如果你的接口中定义了第二个抽象方法的话,编译器会抛出异常。

    举例:

    @FunctionalInterface

    interface Converter<F, T> {

    T convert(F from);

    }

    Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);

    Integer converted = converter.convert(“123”);

    System.out.println(converted); // 123

    注意,如果你不写@FunctionalInterface注解,程序也是正确的。

    方法和构造函数引用

    上面的代码实例可以通过静态方法引用,使之更加简洁:

    Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;

    Integer converted = converter.convert(“123”);

    System.out.println(converted); // 123

    Java 8 允许你通过::关键字获取方法或者构造函数的的引用。上面的例子就演示了如何引用一个静态方法。而且,我们还可以对一个对象的方法进行引用:

    class Something {

    String startsWith(String s) {

    returnString.valueOf(s.charAt(0));

    }

    }

    Something something = newSomething();

    Converter<String, String> converter = something::startsWith;

    String converted = converter.convert(“Java”);

    System.out.println(converted); // “J”

    让我们看看如何使用::关键字引用构造函数。首先我们定义一个包含不同的构造方法示例bean:

    class Person {

    String firstName;

    String lastName;

    Person() {}

    Person(String firstName, String lastName) {

    this.firstName = firstName;

    this.lastName = lastName;

    }

    }

    接下来,我们定义一个person工厂接口,用来创建新的person对象:

    interface PersonFactory<P extends Person> {

    P create(String firstName, String lastName);

    }

    然后我们通过构造函数引用来把所有东西拼到一起,而不是像以前一样,通过手动实现一个工厂来这么做。

    PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;

    Person person = personFactory.create(“Peter”,“Parker”);

    我们通过Person::new来创建一个Person类构造函数的引用。Java编译器会自动地选择合适的构造函数来匹配PersonFactory.create函数的签名,并选择正确的构造函数形式。

    Lambda的域 (scope)

    访问lambdab表达式外部的变量类似匿名对象。你能够访问局部外部域(local outer scope)的final变量,以及成员变量和静态变量。

    访问局部变量

    我们可以访问lambda表达式外部的final局部变量:

    finalintnum =1;

    Converter<Integer, String> stringConverter =

    (from) -> String.valueOf(from + num);

    stringConverter.convert(2);// 3

    但是与匿名对象不同的是,变量num并不需要一定是final.下面的代码依然是合法的:

    intnum =1;

    Converter<Integer, String> stringConverter =

    (from) -> String.valueOf(from + num);

    stringConverter.convert(2);// 3

    然而, 变量num 必须隐式地编译成为final类型。下面的代码无法编译:

    intnum =1;

    Converter<Integer, String> stringConverter =

    (from) -> String.valueOf(from + num);

    num = 3;

    在Lambda表达式中也禁止对局部变量num的写。

    访问成员变量和静态变量

    与局部变量不同,我们在lambda表达式的内部能获取到对成员变量或静态变量的读写权。这种访问行为在匿名对象里是非常典型的。

    class Lambda4 {

    staticintouterStaticNum;

    intouterNum;

    voidtestScopes() {

    Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {

    outerNum = 23;

    returnString.valueOf(from);

    };

    Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {

    outerStaticNum = 72;

    returnString.valueOf(from);

    };

    }

    }

    访问默认接口方法
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    还记得第一节里面formula的那个例子么? 接口Formula定义了一个默认的方法sqrt,该方法能够被formula所有的实例以及匿名对象所访问。这个对lambda表达式来讲则无效。

    默认方法无法在lambda表达式内部被访问。因此下面的代码是无法通过编译的:

    Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);

    内置函数式接口

    JDK 1.8 API中包含了很多内置的函数式接口。有些是在以前版本的Java中大家耳熟能详的,例如Comparator接口,或者Runnable接口。Java8 对这些现成的接口进行了扩展,加上了@FunctionalInterface 注解来标识。

    Java 8 API 还提供了很多新的函数式接口,使你的生活更美好。有些新的接口已经在 Google Guava 库中很有名了。如果你对这些库很熟的话,你甚至闭上眼睛都能够想到,这些接口在类库的实现过程中起了多么大的作用。

    Predicate

    Predicate是一个布尔类型的函数,该函数只有一个输入参数。Predicate接口包含了多种默认方法,用于处理复杂的逻辑动词(and, or,negate)

    Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;

    predicate.test(“foo”);// true

    predicate.negate()。test(“foo”);// false

    Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;

    Predicate<Boolean> isNull = Objects::isNull;

    Predicate<String> isEmpty = String::isEmpty;

    Predicate<String> isNotEmpty = isEmpty.negate();

    Function

    Function接口接收一个参数,并返回单一的结果。默认方法可以将多个函数串在一起(compse, andThen)

    Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;

    Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);

    backToString.apply(“123”);// “123”

    Supplier

    Supplier接口产生一个给定类型的结果。与Function不同的是,Supplier没有输入参数。

    Supplier<Person> personSupplier = Person::new;

    personSupplier.get(); // new Person

    Consumer

    Consumer代表了在单一的输入参数上需要进行的操作。

    Consumer<Person> greeter = (p) -> System.out.println(“Hello, ”+ p.firstName);

    greeter.accept(newPerson(“Luke”,“Skywalker”));

    Comparator

    Comparator接口在早期的Java版本中非常着名。Java 8 为这个接口添加了不同的默认方法。

    Comparator<Person> comparator = (p1, p2) -> p1.firstName.compareTo(p2.firstName);

    Person p1 = newPerson(“John”,“Doe”);

    Person p2 = newPerson(“Alice”,“Wonderland”);

    comparator.compare(p1, p2); // > 0

    comparator.reversed()。compare(p1, p2); // < 0

    Optional

    Optional不是一个函数式接口,而是一个精巧的工具接口,用来防止NullPointerEception产生。这个概念在下一节会显得很重要,所以我们在这里快速地浏览一下Optional是如何使用的。

    Optional是一个简单的值容器,这个值可以是null,也可以是non-null.考虑到一个方法可能会返回一个non-null的值,也可能返回一个空值。为了不直接返回null,我们在Java 8中就返回一个Optional.

    Optional<String> optional = Optional.of(“bam”);

    optional.isPresent(); // true

    optional.get(); // “bam”

    optional.orElse(“fallback”);// “bam”

    optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));// “b”

    Stream

    java.util.Stream 表示了某种元素的序列,在这些元素上可以进行各种操作。Stream操作可以是中间操作(intermediate ),也可以是完结操作(terminal)。完结操作会返回一个某种类型的值,而中间操作会返回流对象本身,并且你可以通过多次调用同一个流操作方法来将 操作结果串起来。Stream是在一个源(source)上创建出来的,例如java.util.Collection中的list或者set(map不 能作为Stream的源)。Stream操作既可以并行也可以串行。

    你也应该看看 Stream.js , Java 8 Streams API的 Javascript移植。

    我们先了解一下串行流。首先,我们创建string类型的list的源:

    List<String> stringCollection = newArrayList<>();

    stringCollection.add(“ddd2”);

    stringCollection.add(“aaa2”);

    stringCollection.add(“bbb1”);

    stringCollection.add(“aaa1”);

    stringCollection.add(“bbb3”);

    stringCollection.add(“ccc”);

    stringCollection.add(“bbb2”);

    stringCollection.add(“ddd1”);

    Java 8中的Collections类的功能已经有所增强,你可以之直接通过调用Collections.stream()或者Collection.parallelStream()方法来创建一个流对象。下面的章节会解释这个最常用的操作。

    Filter

    Filter 接受一个predicate接口类型的变量,并将所有流对象中的元素进行过滤。该操作是一个中间操作,因此它允许我们在返回结果的基础上再进行其他的流操 作(forEach)。ForEach接受一个consumer,用来执行对每一个元素的操作。ForEach是一个中止操作。它返回void,所以我们 不能再调用其他的流操作。

    stringCollection

    .stream()

    .filter((s) -> s.startsWith(“a”))

    .forEach(System.out::println);

    // “aaa2”, “aaa1”

    Sorted

    Sorted是一个中间操作,能够返回一个排过序的流对象的视图。流对象中的元素会默认按照自然顺序进行排序,除非你自己指定一个Comparator接口来改变排序规则。

    stringCollection

    .stream()

    .sorted()

    .filter((s) -> s.startsWith(“a”))

    .forEach(System.out::println);

    // “aaa1”, “aaa2”

    一定要记住,sorted只是创建一个流对象排序的视图,而不会改变原来集合中元素的顺序。原来string集合中的元素顺序是没有改变的。

    System.out.println(stringCollection);

    // ddd2, aaa2, bbb1, aaa1, bbb3, ccc, bbb2, ddd1

    Map

    map 是一个对于流对象的中间操作,通过给定的方法,它能够把流对象中的每一个元素映射到另外一个对象上。下面的例子就演示了如何把每个string都转换成大 写的string. 不但如此,你还可以把每一种对象映射成为其他类型。对于带泛型结果的流对象,具体的类型还要由传递给map的泛型方法来决定。

    stringCollection

    .stream()

    .map(String::toUpperCase)

    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))

    .forEach(System.out::println);

    // “DDD2”, “DDD1”, “CCC”, “BBB3”, “BBB2”, “AAA2”, “AAA1”

    Match

    匹配操作有多种不同的类型,都是用来判断某个predicate 是否与流对象相互吻合的。所有的匹配操作都是终结操作,只返回一个boolean类型的结果。

    booleananyStartsWithA =

    stringCollection

    .stream()

    .anyMatch((s) -> s.startsWith(“a”));

    System.out.println(anyStartsWithA); // true

    booleanallStartsWithA =

    stringCollection

    .stream()

    .allMatch((s) -> s.startsWith(“a”));

    System.out.println(allStartsWithA); // false

    booleannoneStartsWithZ =

    stringCollection

    .stream()

    .noneMatch((s) -> s.startsWith(“z”));

    System.out.println(noneStartsWithZ); // tr

    Count

    Count是一个终结操作,它的作用是返回一个数值,用来标识当前流对象中包含的元素数量。

    longstartsWithB =

    stringCollection

    .stream()

    .filter((s) -> s.startsWith(“b”))

    .count();

    System.out.println(startsWithB); // 3

    Reduce

    该操作是一个终结操作,它能够通过某一个方法,对元素进行 reduction 操作。该操作的结果会放在一个Optional变量里返回。

    Optional<String> reduced =

    stringCollection

    .stream()

    .sorted()

    .reduce((s1, s2) -> s1 + “#”+ s2);

    reduced.ifPresent(System.out::println);

    // “aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2”

    并行流

    像上面所说的,流操作可以是串行的,也可以是并行的。串行操作通过单线程执行,而并行操作则通过多线程执行。

    下面的例子就演示了如何使用并行流进行操作来提高运行效率,代码非常简单。

    首先我们创建一个大的list,里面的元素都是唯一的:

    intmax =1000000;

    List<String> values = newArrayList<>(max);

    for(inti =0; i < max; i++) {

    UUID uuid = UUID.randomUUID();

    values.add(uuid.toString());

    }

    现在,我们测量一下对这个集合进行排序所使用的时间。

    串行排序

    longt0 = System.nanoTime();

    longcount = values.stream()。sorted()。count();

    System.out.println(count);

    longt1 = System.nanoTime();

    longmillis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);

    System.out.println(String.format(“sequential sort took: %d ms”, millis));

    // sequential sort took: 899 ms

    并行排序

    longt0 = System.nanoTime();

    longcount = values.parallelStream()。sorted()。count();

    System.out.println(count);

    longt1 = System.nanoTime();

    longmillis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(t1 - t0);

    System.out.println(String.format(“parallel sort took: %d ms”, millis));

    // parallel sort took: 472 ms

    如你所见,所有的代码段几乎都相同,唯一的不同就是把stream()改成了parallelStream(), 结果并行排序快了50%.

    Map

    正 如前面已经提到的那样,map是不支持流操作的, map类没有stream()方法。但是你可以在key, value, entry上产生特定流, 比如下列方法map.keySet()。stream(),map.values()。stream()和 map.entrySet()。stream()。

    而更新后的map现在则支持多种实用的新方法,来完成常规的任务。

    Map<Integer, String> map = newHashMap<>();

    for(inti =0; i <10; i++) {

    map.putIfAbsent(i, “val”+ i);

    }

    map.forEach((id, val) -> System.out.println(val));

    上面的代码风格是完全自解释的:putIfAbsent避免我们将null写入;forEach接受一个consumer,从而将操作实施到每一个map中的值上。

    下面的这个例子展示了如何使用函数在map执行计算操作:

    map.computeIfPresent(3, (num, val) -> val + num);

    map.get(3);// val33

    map.computeIfPresent(9, (num, val) ->null);

    map.containsKey(9);// false

    map.computeIfAbsent(23, num ->“val”+ num);

    map.containsKey(23);// true

    map.computeIfAbsent(3, num ->“bam”);

    map.get(3);// val33
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    接下来,我们将学习,当给定一个key值时,如何把一个实例从对应的key中移除:

    map.remove(3,“val3”);

    map.get(3);// val33

    map.remove(3,“val33”);

    map.get(3);// null

    另一个有用的方法:

    map.getOrDefault(42,“not found”);// not found

    将map中的实例合并也是非常容易的:

    map.merge(9,“val9”, (value, newValue) -> value.concat(newValue));

    map.get(9);// val9

    map.merge(9,“concat”, (value, newValue) -> value.concat(newValue));

    map.get(9);// val9concat

    合并操作先看map中是否没有特定的key/value存在,如果是,则把key/value存入map,否则merging函数就会被调用,对现有的数值进行修改。

    时间日期API

    Java 8 包含了全新的时间日期API,这些功能都放在了java.time包下。新的时间日期API是参考 Joda-Time 库开发的,但是也 不尽相同 .下面的例子就涵盖了大多数新的API的重要部分。

    Clock

    Clock 提供了对当前时间和日期的访问功能。Clock是对当前时区敏感的,并可用于替代System.currentTimeMillis()方法来获取当前的 毫秒时间。当前时间线上的时刻可以用Instance类来表示。Instance也能够用于创建原先的java.util.Date对象。

    Clock clock = Clock.systemDefaultZone();

    longmillis = clock.millis();

    Instant instant = clock.instant();

    Date legacyDate = Date.from(instant); // legacy java.util.Date

    Timezone

    时区类可以用一个ZoneId来表示。时区类的对象可以通过静态工厂方法方便地获取。时区类还定义了一个偏移量,用来在当前时刻或某时间与目标时区时间之间进行转换。

    System.out.println(ZoneId.getAvailableZoneIds());

    // prints all available timezone ids

    ZoneId zone1 = ZoneId.of(“Europe/Berlin”);

    ZoneId zone2 = ZoneId.of(“Brazil/East”);

    System.out.println(zone1.getRules());

    System.out.println(zone2.getRules());

    // ZoneRules[currentStandardOffset=+01:00]

    // ZoneRules[currentStandardOffset=-03:00]

    LocalTime

    本地时间类表示一个没有指定时区的时间,例如,10 p.m.或者17:30:15,下面的例子会用上面的例子定义的时区创建两个本地时间对象。然后我们会比较两个时间,并计算它们之间的小时和分钟的不同。

    LocalTime now1 = LocalTime.now(zone1);

    LocalTime now2 = LocalTime.now(zone2);

    System.out.println(now1.isBefore(now2)); // false

    longhoursBetween = ChronoUnit.HOURS.between(now1, now2);

    longminutesBetween = ChronoUnit.MINUTES.between(now1, now2);

    System.out.println(hoursBetween); // -3

    System.out.println(minutesBetween); // -239

    LocalTime是由多个工厂方法组成,其目的是为了简化对时间对象实例的创建和操作,包括对时间字符串进行解析的操作。

    LocalTime late = LocalTime.of(23,59,59);

    System.out.println(late); // 23:59:59

    DateTimeFormatter germanFormatter =

    DateTimeFormatter

    .ofLocalizedTime(FormatStyle.SHORT)

    .withLocale(Locale.GERMAN);

    LocalTime leetTime = LocalTime.parse(“13:37”, germanFormatter);

    System.out.println(leetTime); // 13:37

    LocalDate

    本地时间表示了一个独一无二的时间,例如:2014-03-11.这个时间是不可变的,与LocalTime是同源的。下面的例子演示了如何通过加减日,月,年等指标来计算新的日期。记住,每一次操作都会返回一个新的时间对象。

    LocalDate today = LocalDate.now();

    LocalDate tomorrow = today.plus(1, ChronoUnit.DAYS);

    LocalDate yesterday = tomorrow.minusDays(2);

    LocalDate independenceDay = LocalDate.of(2014, Month.JULY,4);

    DayOfWeek dayOfWeek = independenceDay.getDayOfWeek();

    System.out.println(dayOfWeek); // FRIDAY

    解析字符串并形成LocalDate对象,这个操作和解析LocalTime一样简单。

    DateTimeFormatter germanFormatter =

    DateTimeFormatter

    .ofLocalizedDate(FormatStyle.MEDIUM)

    .withLocale(Locale.GERMAN);

    LocalDate xmas = LocalDate.parse(“24.12.2014”, germanFormatter);

    System.out.println(xmas); // 2014-12-24

    LocalDateTime

    LocalDateTime表示的是日期-时间。它将刚才介绍的日期对象和时间对象结合起来,形成了一个对象实例。LocalDateTime是不可变的,与LocalTime和LocalDate的工作原理相同。我们可以通过调用方法来获取日期时间对象中特定的数据域。

    LocalDateTime sylvester = LocalDateTime.of(2014, Month.DECEMBER,31,23,59,59);

    DayOfWeek dayOfWeek = sylvester.getDayOfWeek();

    System.out.println(dayOfWeek); // WEDNESDAY

    Month month = sylvester.getMonth();

    System.out.println(month); // DECEMBER

    longminuteOfDay = sylvester.getLong(ChronoField.MINUTE_OF_DAY);

    System.out.println(minuteOfDay); // 1439

    如果再加上的时区信息,LocalDateTime能够被转换成Instance实例。Instance能够被转换成以前的java.util.Date对象。

    Instant instant = sylvester

    .atZone(ZoneId.systemDefault())

    .toInstant();

    Date legacyDate = Date.from(instant);

    System.out.println(legacyDate); // Wed Dec 31 23:59:59 CET 2014

    格式化日期-时间对象就和格式化日期对象或者时间对象一样。除了使用预定义的格式以外,我们还可以创建自定义的格式化对象,然后匹配我们自定义的格式。

    DateTimeFormatter formatter =

    DateTimeFormatter

    .ofPattern(“MMM dd, yyyy - HH:mm”);

    LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse(“Nov 03, 2014 - 07:13”, formatter);

    String string = formatter.format(parsed);

    System.out.println(string); // Nov 03, 2014 - 07:13

    不同于java.text.NumberFormat,新的DateTimeFormatter类是不可变的,也是 线程安全 的。

    更多的细节,请看 这里

    Annotation

    Java 8中的注解是可重复的。让我们直接深入看看例子,弄明白它是什么意思。首先,我们定义一个包装注解,它包括了一个实际注解的数组

    @interfaceHints {

    Hint[] value();

    }

    @Repeatable(Hints.class)

    @interfaceHint {

    String value();

    }

    只要在前面加上注解名:@Repeatable,Java 8 允许我们对同一类型使用多重注解,

    变体1:使用注解容器(老方法)

    @Hints({@Hint(“hint1”),@Hint(“hint2”)})

    class Person {}

    变体2:使用可重复注解(新方法)

    @Hint(“hint1”)

    @Hint(“hint2”)

    class Person {}

    使用变体2,Java编译器能够在内部自动对@Hint进行设置。这对于通过反射来读取注解信息来说,是非常重要的。

    Hint hint = Person.class.getAnnotation(Hint.class);

    System.out.println(hint); // null

    Hints hints1 = Person.class.getAnnotation(Hints.class);

    System.out.println(hints1.value()。length); // 2

    Hint[] hints2 = Person.class.getAnnotationsByType(Hint.class);

    System.out.println(hints2.length); // 2

    尽 管我们绝对不会在Person类上声明@Hints注解,但是它的信息仍然可以通过getAnnotation(Hints.class)来读取。并 且,getAnnotationsByType方法会更方便,因为它赋予了所有@Hints注解标注的方法直接的访问权限。

    此外, Java 8中的注解可以扩展到两个新的类型上:

    @Target({ElementType.TYPE_PARAMETER, ElementType.TYPE_USE})

    @interfaceMyAnnotation {}

    我的Java 8编程指南就到此告一段落。
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