Java Lambda 表達式（又名閉包 (Closure)/ 匿名函數 ) 筆記

Java Lambda 表達式（又名閉包 (Closure)/ 匿名函數 ) 筆記

根據 JSR 335, Java 終於在 Java 8 中引入了 Lambda 表達式。也稱之爲閉包或者匿名函數。

JSR 335

所謂的 JSR （Java Specification Requests） 全稱叫作 Java 規範提案。簡單來講就是向 Java 社區提交新的 API 或 服務 請求的提案。這些提案將做爲 Java 社區進行 Java 語言開發的需求，引導着開發的方向。

JSR 335 的提案內容摘要以下：

This JSR will extend the Java Programming Language Specification and the Java Virtual Machine Specification to support the following features:

• ambda Expressions
• SAM Conversion
• Method References
• Virtual Extension Methods

也就是以下幾點：

1. 支持 lambda 表達式。
2. 支持 SAM conversion 用來向前兼容。
3. 方法引用 Method References
4. Virtual Extension Methods
5. 在 Java 8 中，以上均已經實現, 以上內容下文均有介紹。

爲何須要 Lambda 表達式?

Lambda 表達式，其實就是代碼塊。

原來怎麼處理

在具體瞭解 lambda 以前，咱們先日後退一步，看看以前咱們是如何處理這些代碼塊的！

例子一

當決定在單獨的線程運行某程序時，你這樣作的

class Worker implements Runnable {
     public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
           doWork();
     }
     ...
  }

這樣執行：

Worker w = new Worker();
new Thread(w).start();

Worker 中包含了你要執行的代碼塊。

例子二

若是你想實現根據字符串長度大小來排序，而不是默認的字母順序，你能夠本身來實現一個 Comparator 用來 Sort

class LengthComparator implements Comparator<String> {
     public int compare(String first, String second) {
        return Integer.compare(first.length(), second.length());
     }
  }
   
Arrays.sort(strings, new LengthComparator());

####例子三

另一個例子，我選的是 Android 中的點擊事件，一樣是 Java:

button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View view) {
        Toast.makeText(MainActivity.this, "Hello World!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
});

###上面代碼有什麼問題呢？###

它們都太複雜了啊！

上述例子都是在某個類中實現某個接口，而後傳遞到另一個方法中做爲參數，而後用來執行。

可是本質上，他們要傳遞的就是接口中那一個方法的實現而已啊！有必要先建立類，再實例化，再傳遞給調用的位置嗎？

由於 Java 是純面向對象的語言，像其餘語言那樣隨隨便便傳個方法過來，那可不行，必需要這樣。
在其餘語言中你可能能夠，可是，在Java 中，不能夠。

Java 設計人員爲了 Java 的簡潔跟連貫性，一直拒絕爲 Java 添加這種功能。（這也是我喜歡 Java 而不喜歡 Python 的緣由啊！！！)

通過多年的努力，開發人員終於找到了符合 Java 編程習慣的 Lambda 表達式！

Lambda 表達式語法(Syntax)

考慮下前面的例子：

Integer.compare(first.length(), second.length())

first 和 second 都是 String 類型，Java 是強類型的語言，必須指定類型:

(String first, String second)
 -> Integer.compare(first.length(), second.length())

看到沒有！第一個 Lambda 表達式誕生了！！輸入、輸出簡潔明瞭！

爲何叫 Lambda 呢，這個不少年之前，有位邏輯學家想要標準化的表示一些能夠被計算的數學方程（實際上存在，可是很難被表示出來），他就用 ℷ 來表示。

從新介紹一下 Java 中 Lambda 表達式的格式:

(參數) -> 表達式

多返回值

(String first, String second) -> {
 if (first.length() < second.length()) return -1;
 else if (first.length() > second.length()) return 1;
 else return 0;

}

若是計算的結果並不禁一個單一的表達式返回（換言之，返回值存在多種狀況），使用「{}」，而後明確指定返回值。

(String first, String second) -> {
     if (first.length() < second.length()) return -1;
     else if (first.length() > second.length()) return 1;
     else return 0;
}

###無參數

若是沒有參數，則 「()」中就空着。

() -> { for (int i = 0; i < 1000; i++) doWork(); }

###省略###

Comparator<String> comp
 = (first, second) // Same as (String first, String second)
    -> Integer.compare(first.length(), second.length());

這裏，first 和 second 能夠被推斷出是 String 類型，由於 是一個 String 類型的 Comparator。

若是單個參數能夠被推斷出，你連括號均可以省略：

EventHandler<ActionEvent> listener = event ->
 System.out.println("Thanks for clicking!");
    // Instead of (event) -> or (ActionEvent event) ->

###修飾符

你能夠像對待其餘方法同樣，annotation，或者 使用 final 修飾符

(final String name) -> ...
    (@NonNull String name) -> ...

永遠不要 定義 result 的類型，lambda 表達式老是從上下文中推斷出來的：

(String first, String second) -> Integer.compare(first.length(), second.length())

###注意
注意，在 lambda 表達式中，某些分支存在返回值，某些不存在返回值這樣的狀況是不容許的。
如 (int x) -> {if (x >= 0) return 1; }這樣是非法的。

函數式接口 (Functional Interfaces/SAM)

要介紹 Java 中 lambda 表達式的實現，須要知道什麼是 函數式接口。

什麼叫做函數式接口呢 (SAM)？

函數式接口指的是隻定義了惟一的抽象方法的接口（除了隱含的 Object 對象的公共方法）， 所以最開始也就作 SAM 類型的接口（Single Abstract Method）。

Lambda 表達式 向前兼容 這些接口。

Comparable

舉個例子 Array.sort:

Arrays.sort(words,
     (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));

Array.sort() 方法收到一個實現了 Comparable接口的實例。

其實能夠把 Lambda 表達式想象成一個方法，而非一個對象，一個能夠傳入一個接口的方法。

OnClickListener

再舉個例子

button.setOnClickListener(event ->
 System.out.println("Thanks for clicking!"));

你看，是否是更易讀了呢？

Lambda 表達式可以向前兼容這些 interfaces, 太棒了！ 那 Lambda 表達式還能幹什麼呢？

實際上，將函數式接口轉變成 lambda 表達式是你在 Java 中 惟一 能作的事情。

Why ？！！

在其餘的語言中，你能夠定義一些方便的方法類型，但在 Java 中，你甚至不能將一個 Lambda 表達式賦值給類型爲 Object 的變量，由於 Object 變量不是一個 Functional Interface。

Java 的設計者們堅持使用熟悉的 interface 概念而不是爲其引入新的 方法類型。

(這裏我還要爲設計者點贊！謹慎的設計，一方面下降了初學者的門檻，一方面方便了高級用戶的使用。對比 python2 和 python3，升級的不兼容讓不少人一直停留在 python2)

Method References

能不能再簡潔一點？有的時候咱們所要作的事情不過是調用其餘類中方法來處理事件。

button.setOnClickListener(event -> System.out.println(event));

若是這樣呢？

button.setOnAction(System.out::println);

表達式 System.out::println 屬於一個方法引用（method reference）， 至關於 lambda 表達式 x -> System.out.println(x)

再舉個例子，若是你想對字符串無論大小寫進行排序, 就能夠這樣寫！

Arrays.sort(strings, String::compareToIgnoreCase)

如上所見 ::操做符將方法名與實例或者類分隔開。整體來講，又以下的規則:

• object::instanceMethod
• Class::staticMethod
• Class::instanceMethod

值得指出的是， this和 super 關鍵字能夠在其中使用：

class Greeter {
     public void greet() {
        System.out.println("Hello, world!");
     }
  }

.

class ConcurrentGreeter extends Greeter {
 public void greet() {
    Thread t = new Thread(super::greet);
    t.start();
 }
}

構造方法引用 Constructor References

跟上一個差很少，畢竟 構造方法 也是方法啊！！不過方法名字爲 new 。

可是！這個構造方法引用有一個牛逼的地方！

你知道 Array 是不能使用範型的對吧！（什麼，你不知道？看看這裏 http://stackoverflow.com/ques... 你沒有辦法建立一個類型爲 T 的 Array 。 new T[n] 將會被覆蓋爲 new Object[n]。

假設咱們想要一個包含 buttons 的 Array。Stream interface 能夠返回一個 Object array。

Object[] buttons = stream.toArray();

不不不，咱們可不想要 Object。Stream 庫使用 構造方法引用解決了這個問題:

Button[] buttons = stream.toArray(Button[]::new);

變量做用域

注意到咱們在題目中寫着 閉包（closure), 實際上，閉包的定義是: 引用了自由變量的函數。

在以前，若是須要在匿名類的內部引用外部變量，須要將外部變量定義爲 final ，如今有了 lambda 表達式，你沒必要再這麼作了。但一樣須要保證外部的自由變量不能在 lambda 表達式中被改變。

這是什麼意思呢？ 不須要定義爲 final，也不能改？

其實理解起來很簡單，Java 8 中，不須要定義爲 final ，但你其實能夠直接把他看成 final，不要試圖修改它就好了。

即使你用內部類，如今也無需定義爲 final 了。

參考 StackOverFlow 連接: http://stackoverflow.com/ques...

Default Methods

因爲歷史緣由，像是相似 Collection 這種接口，若是進行添加接口的話，那將會形成以前的代碼出錯。

Java 想了一個一勞永逸的方法解決這個問題， 使用 default 修飾符來提供默認的實現

好比 Collection 接口的源代碼:

default void remove() {
     throw new UnsupportedOperationException("remove");
}

當沒有 override remove 這個方法是，調用的時候返回 UnsupportedOperationException 錯誤。

Static Methods in Interfaces

Java 8 中，你能夠在接口中添加靜態方法了。 看起來好像並不符合接口的定義了。

通常用來生成一個簡單實現該 interface 的實例。

參考連接：

JSR 335: Lambda Expressions for the JavaTM Programming Language
Java 8 新特性概述
Lambda Expressions in Java 8