Java8 Lambda表達式

時間 2019-11-07

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函數式接口

理解Functional Interface（函數式接口，如下簡稱FI）是學習Java8 Lambda表達式的關鍵所在，因此放在最開始討論。FI的定義其實很簡單：任何接口，若是隻包含惟一一個抽象方法，那麼它就是一個FI。爲了讓編譯器幫助咱們確保一個接口知足FI的要求（也就是說有且僅有一個抽象方法），Java8提供了@FunctionalInterface註解。舉個簡單的例子，Runnable接口就是一個FI，下面是它的源代碼：html

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}

Lambda語法糖

爲了可以方便、快捷、幽雅的建立出FI的實例，Java8提供了Lambda表達式這顆語法糖。下面我用一個例子來介紹Lambda語法。假設咱們想對一個List<String>按字符串長度進行排序，那麼在Java8以前，能夠藉助匿名內部類來實現：java

List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "pear");
words.sort(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String w1, String w2) {
return Integer.compare(w1.length(), w2.length());
}
});

上面的匿名內部類簡直能夠用醜陋來形容，惟一的一行邏輯被五行垃圾代碼淹沒。根據前面的定義（並查看Java源代碼）可知，Comparator是個FI，因此，能夠用Lambda表達式來實現：程序員

words.sort((String w1, String w2) -> {
return Integer.compare(w1.length(), w2.length());
});

代碼變短了好多！仔細觀察就會發現，Lambda表達式，很像一個匿名的方法，只是圓括號內的參數列表和花括號內的代碼被->分隔開了。垃圾代碼寫的越少，咱們就有越多的時間去寫真正的邏輯代碼，不是嗎？是的！圓括號裏的參數類型是能夠省略的：express

words.sort((w1, w2) -> {
return Integer.compare(w1.length(), w2.length());
});

若是Lambda表達式的代碼塊只是return後面跟一個表達式，那麼還能夠進一步簡化：編程

words.sort(
(w1, w2) -> Integer.compare(w1.length(), w2.length())
);

注意，表達式後面是沒有分號的！若是隻有一個參數，那麼包圍參數的圓括號能夠省略：oracle

words.forEach(word -> {
System.out.println(word);
});

若是表達式不須要參數呢？好吧，那也必須有圓括號，例如：app

Executors.newSingleThreadExecutor().execute(
() -> {/* do something. */} // Runnable
);

方法引用

有時候Lambda表達式的代碼就只是一個簡單的方法調用而已，遇到這種狀況，Lambda表達式還能夠進一步簡化爲方法引用（Method References）。一共有四種形式的方法引用，第一種引用靜態方法，例如：ide

List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 2, 3);
ints.sort(Integer::compare);

第二種引用某個特定對象的實例方法，例如前面那個遍歷並打印每個word的例子能夠寫成這樣：函數式編程

words.forEach(System.out::println);

第三種引用某個類的實例方法，例如：函數

words.stream().map(word -> word.length()); // lambda
words.stream().map(String::length); // method reference

第四種引用類的構造函數，例如：

// lambda
words.stream().map(word -> {
return new StringBuilder(word);
});
// constructor reference
words.stream().map(StringBuilder::new);

何時用Lambda表達式

既然Lambda表達式這麼好用，那麼，能夠在哪些地方使用呢？若是你真正明白了什麼是FI（很容易），應該馬上就能給出答案：任何能夠接受一個FI實例的地方，均可以用Lambda表達式。好比，雖然上面給出的例子都是把Lambda表達式看成方法參數傳遞，但實際上你也能夠定義變量：

Runnable task = () -> {
// do something
};
Comparator<String> cmp = (s1, s2) -> {
return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
};

預約義函數式接口

Java8除了給Runnable，Comparator等接口打上了@FunctionalInterface註解以外，還預約義了一大批新的FI。這些接口都在java.util.function包裏，下面簡單介紹其中的幾個。

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
}

Predicate用來判斷一個對象是否知足某種條件，好比，單詞是否由六個以上字母組成：

words.stream()
.filter(word -> word.length() > 6)
.count();

Function表示接收一個參數，併產生一個結果的函數：

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
R apply(T t);
}

下面的例子將集合裏的每個整數都乘以2：

ints.stream().map(x -> x * 2);

Consumer表示對單個參數進行的操做，前面例子中的forEach()方法接收的參數就是這種操做：

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
}

對原有API的加強

爲了充分發揮Lambda的威力，Java8對不少老的類庫進行了加強，給它們配備了Lambda武器。好比前面例子中用到的forEach()方法，其實是添加到Iterable接口中的。而屢次出現的stream()方法，則是添加在了Collection接口裏。用過Ruby，Scala，Groovy等語言的Java程序員，可能已經對在這些語言裏很好實現的外部迭代器模式垂涎好久了。雖然Google的Guava能夠在必定程度上彌補Java的這種缺陷，可是Java8的Lambda才真正讓Java朝着函數式編程邁進了一大步。

接口的默認方法

細心的讀者可能會發現一個問題，給Iterable和Collection等接口增長方法，豈不是會破壞接口的向後兼容性？是的，爲了保證API的向後兼容性，Java8對接口的語法進行了較大的調整，增長了默認方法（Default Methods）。下面是forEach()方法的實現代碼：

public interface Iterable<T> {
...
default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
...
}

接口的靜態方法

除了抽象方法和默認方法，從Java8開始，接口也能夠有靜態（static）方法了。有了這個語法，咱們就能夠把和接口相關的幫助方法（Helper Methods）直接定義在接口裏了。好比Function接口就定義了一個工廠方法indentity()：

public interface Function<T, R> {
...
/**
* Returns a function that always returns its input argument.
*
* @param <T> the type of the input and output objects to the function
* @return a function that always returns its input argument
*/
static <T> Function<T, T> identity() {
return t -> t;
}
...
}

變量捕獲

和內部類同樣，Lambda也能夠訪問外部（詞法做用域）變量，規則基本同樣。Java8以前，內部類只能訪問final類型的變量，Java8放寬了這種限制，只要變量實際上不可變（effectively final）就能夠。換句話說，若是你給變量加上final關鍵字編譯器也不報錯，那麼去掉final關鍵字後，它就是effectively final的。看下面的例子：