O mínimo que você deve saber de Java 8

O mínimo que você deve saber de Java 8
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Sem dúvida as mudanças do Java 8 foram as mais profundas na plataforma depois de muito tempo. Aproveitamos para atualizar esse post para também linkar as mudanças do Java 9 e as do Java 10 que, mesmo menores, também são interessantes.

Na Caelum trabalhamos por bastante tempo com as versões beta do Java, por isso conseguimos manter o nosso curso de Java e orientação a objetos atualizado, com uma seção de classe anônimas e lambdas, além de seu uso em outras APIs, como as Collections e Streams que veremos aqui. Também escrevemos um livro de Java 8 e a na nossa carreira Java Júnior da plataforma Alura.

São muitas as novidades e sumarizamos aqui as principais modificações na linguagem e na API. Vamos direto a um código para enxergar os três principais novos conceitos da linguagem.

Ordenando coleções

Dada uma lista de Strings:


List<String> palavras = Arrays.asList("rodrigo", "paulo", "caelum"); 

Queremos ordená-la de acordo com o tamanho de cada String. Para isso criamos um Comparator através de uma classe anônima, como já estamos habituados:


Comparator<String> comparador = new Comparator<>() {
    public int compare(String s1, String s2) {
        return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
    }
}

E em seguida utilizamos o Collections.sort para ordenar a lista com o critério de comparação definido:


Collections.sort(palavras, comparador);

A primeira novidade do Java 8 é que podemos fazer essa chamada desta forma:


palavras.sort(comparador);

Sim, há um novo método em java.util.List, que é o sort. Por que não fizeram antes? Pois adicionar métodos novos em uma interface pode quebrar muito código já existente em quem implementa List. E o que tem de diferente no Java 8?

Conhecendo os default methods

Abrindo o código da interface List podemos ver como é o sort:


default void sort(Comparator<? super E> c) {
        Collections.sort(this, c);
}

Podemos ter métodos concretos em interfaces a partir do Java 8! Basta utilizar o modificador default. Eles serão 'herdados' por todos que implementarem essa interface.

Esse recurso, chamado default method, permite evoluir uma interface sem quebrar compatibilidade. É uma técnica já bem conhecida no C#, Scala e outras linguagens.

Há muitos outros métodos default que foram adicionados a API de coleções, como Collection.removeIf, Map.getOrDefault e até mesmo no Comparator, como o Comparator.reversed, que devolve um novo comparador que ordena ao contrário.

Expressão Lambda

Além de ficar mais prático de escrever o código sem o uso direto da Collections, podemos também criar o Comparator de maneira bem mais enxuta sem utilizar a sintaxe de classe anônima:


Comparator<String> comparador = (s1, s2) -> {
        return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
};

Essa é a sintaxe do Lambda no Java 8. Ela pode ser utilizada com qualquer interface funcional. Uma interface funcional é aquela que possui apenas um método abstrato (semanticamente falando pode haver diferenças).

Dessa forma o compilador consegue inferir qual método está sendo implementado nessas linhas. Diferente da geração de classes em tempo de compilação, como é feito para as classes anônimas, o lambda do Java 8 utiliza MethodHandles e o invokedynamic.

Reduzindo mais ainda o código

O código pode ficar ainda mais enxuto. Como há apenas uma instrução dentro desse lambda, não precisamos nem do return, nem do uso das chaves:


Comparator<String> comparador = (s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length());

Ou ainda passar tudo isso diretamente como argumento para o sort:


palavras.sort((s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length()));

Você pode utizar o lambda em qualquer interface antiga que seja considerada funcional:


new Thread(() -> System.out.println("thread nova rodando")).start();

Como um dos construtores de Thread recebe uma interface funcional, o compilador sabe que deve tentar converter esse lambda para um Runnable! É sempre necessário o envolvimento de uma interface funcional. O seguinte código não compila:


Object o = () -> System.out.println("thread nova rodando");

Compilaria se tivéssemos declarado como um Runnable.

Muitos dos novos métodos inseridos nas interfaces das collections recebem um argumento que é uma interface funcional, como o Collection.forEach:


palavras.forEach(s -> System.out.println(s));

O forEach recebe um Consumer<T> como argumento, que é uma das muitas novas interfaces do pacote java.util.function. Ele tem apenas um método, o accept, que recebe T e não devolve nada. Como o método recebe apenas um argumento, repare que não foi necessário declarar s entre parenteses no lambda s -> System.out.println(s).

Ordenando as coleções com a expressão lambda

Podemos fazer a nossa ordenação ficar ainda mais sucinta. Interfaces podem ter métodos default estáticos, agrupando melhor métodos utilitários. O Comparator possui o factory method comparing.

Ele recebe uma Function que, no nosso caso, recebe uma String e devolve algo que queiramos usar como critério de comparação. Vamos passar um lambda que, dado a String, devolve seu length:


palavras.sort(Comparator.comparing(s -> s.length());

Escrevendo a expressão lambda com method reference

É muito comum um lambda simplesmente invocar um único método. Um lambda também pode ser escrito como forma de method reference. Em vez de s -> s.length() fazemos simplesmente String::length, ficando implícito que queremos, para a String passada como argumento, que o length seja invocado:


palavras.sort(Comparator.comparing(String::length);

Isso é possível pois as duas linhas a seguir são equivalentes:


Function<String, Integer> function = s -> s.length();
Function<String, Integer> function = String::length;

A segunda é até mais fácil para o compilador inferir, já que algumas vezes pode haver ambiguidade e a necessidade de tipar os argumentos do lambda, como (String s) -> s.length(). E você poderia passar essa function como argumento para o Comparator.comparing, mas obviamente é desnecessário, pois podemos passar diretamente o lambda, como fizemos.

Para aplicar um filtro nessa lista, como por exemplo retornar apenas as palavras com menos de 6 caracteres, gostaríamos de fazer algo como palavras.filter(...). Porém o método filter não foi adicionado em nossa API de Collection!

Existem várias razões para isso, como não querer misturar métodos sem efeitos colaterais em coleções mutáveis, além de evitar deixar as coleções muito poluídas com tantas novas funcionalidades.

Aumentando o poder com Stream

Para fazer essa e outras transformações comuns em nossas coleções, contamos agora com uma nova API, o Stream.

Para criar um Stream com os elementos de nossa lista só precisamos chamar o método defaut .stream() presente na interface Collection (e em outros lugares!). Fazemos palavras.stream() para ter um Stream<string>.

Essa API traz uma forma mais funcional de trabalhar com nossas coleções. Ela possui diversos métodos, como o filter, map e reduce, que recebem uma interface funcional como parâmetro, nos possibilitando tirar proveito dos novos recursos de lambda e method reference.

Filtrando coleções

Para filtrar as Strings com menos de 6 caracteres em nossa lista podemos fazer:


palavras.stream()
        .filter(s -> s.length() < 6)
        .forEach(System.out::println);

O método filter recebe a interface funcional Predicate como parâmetro. Essa interface possui apenas o método test que recebe T e retorna um boolean. Você nem precisava saber disso! Com o lambda, os nomes das interfaces funcionais perdem um pouco a importância e tornam o código mais simples de ler.

Utilizando o map

Outro método que será muito utiizado em nosso dia a dia é o map, podemos e devemos utilizá-lo quando precisamos aplicar transformações em nossa lista sem a necessidade de variáveis intermediárias. Para mapear as palavras pelo seu tamanho (length), podemos fazer:


Stream<Integer> stream = palavras.stream().map(String::length);

Porém recebemos um Stream<Integer> como retorno. Para evitar esse boxing desnecessário dos tipos primitivos a API de Streams possui implementações equivalentes ao %%Stream%% para eles: IntStream, LongStream, e DoubleStream. Para utilizar um IntStream neste nosso caso, podemos substituir a chamada do método map por mapToInt:


IntStream intStream = palavras.stream().mapToInt(String::length);

Em outros locais é possível evitar o boxing e unboxing. Há em Comparator o método comparingInt que recebe um IntFunction. Podemos fazer aquele sort do inicio do artigo com palavras.sort(Comparator.comparingInt(String::length)).

Mais sobre o Stream

As implementações de Stream para os tipos primitivos possuem diversos métodos para auxiliar na manipulação de seus valores, como é o caso do sum, min, max, count, average, entre diversos outros. O interessante desse ultimo é que o seu retorno será um Optional, outra importante introdução do java 8:


Optional<Double> media = palavras.stream()
        .mapToInt(String::length)
        .average();

System.out.println(media.orElse(0));

Note que o OptionalDouble é a implementação de Optional para esse tipo primitivo, essa estratégia é utilizada em grande parte das novas interfaces!

Voltando ao nosso filtro, vimos que ao fazer palavras.stream().filter(s -> s.length() < 6) isso nos retornou um Stream<string>. Para que o retorno seja uma List<string> contamos com o método collect().

Esse método espera receber a interface funcional Collector como parâmetro. Para simplificar nosso trabalho, já existem diversos factory methods de collectors prontos na classe Collectors, como é o caso do toList():


List<String> resultado = palavras.stream()
        .filter(s -> s.length() < 6)
        .collect(Collectors.toList());

Ufa! Esse é um pequeno resumo essencial do que entrou nessa versão.

Se você tiver interesse, pode ver como era a sintaxe proposta para o Java 8 em 2011 nesse antigo post.

Das novidades que ficaram de fora do post, temos o suporte a múltiplas anotações do mesmo tipo, a API de java.time baseada no Joda Time, melhorias na inferência do generics e do operador diamante além de inúmeros ajustes nas APIs.

Muitas features ficaram de fora, como collection literals e value objects. Você pode ver o que entrou e ficou de fora. Mas quem sabe isso tudo não aparece junto com a reificação do generics no Java 9?

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