名詞王國裏的新政-解讀Java8之lambda表達式

前幾天在reddit上看到Java8 M8 Developer Preview版本已經發布了，難免想要嚐鮮一把。Developer Preview版本已經全部Feature都完成了，Java8的特性能夠在這裏看到http://openjdk.java.net/projects/jdk8/features，下載地址：http://jdk8.java.net/download.html。Java8最值得期待的就是lambda表達式了，本文就將帶你體驗lambda表達式，並進行比較深刻的解析。

下載及配置

Intellij IDEA已經完美支持Java8了。首先打開Project Structure，在Project裏設置新的JDK路徑，並設置Modules=>Source=>Language Level爲8.0便可。

如今咱們可使用Java8編寫程序了！可是當咱們開開心心編寫完，享受到高級的lambda表達式後，運行程序，會提示：java: Compilation failed: internal java compiler error！這是由於javacc的版本還不對，在Compiler=>Java Compiler裏將項目對應的javacc版本選爲1.8便可。

什麼？你說你用Eclipse？好像目前尚未穩定版！想嚐鮮的，能夠看看這個地址http://stackoverflow.com/questions/13295275/programming-java-8-in-eclipse，大體是先checkout Eclipse JDT的beta java8分支，而後在Eclipse裏運行這個項目，從而啓動一個支持java8的Eclipse…不過應該難不倒做爲geek的你吧！

體驗lambda表達式

好了，咱們開始體驗Java8的新特性-lambda表達式吧！如今咱們的匿名類能夠寫成這樣子了：

<!-- lang: java -->
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Foo");
    }).start();

而以前的寫法只能是這樣子：

<!-- lang: java -->
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Foo");
        }
    }).start();

這樣一看，咱們彷佛就是匿名類寫起來簡單了一點啊？而第二種方法，藉助便捷的IDE，好像編寫效率也沒什麼差異？博主開始也是這樣認爲，仔細學習以後，才知道其中的奧妙所在！

這裏有一個重要的信息，就是**()->{}這裏表明一個函數，而非一個對象。**可能這麼說比較抽象，咱們仍是代碼說話吧：

<!-- lang: java -->
public class LambdaTest {

    private static void bar(){
        System.out.println("bar");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(LambdaTest::bar).start();
    }

}

看懂了麼？這裏LambdaTest::bar表明一個函數(用C++的同窗笑了)，而new Thread(Runnable runnable)的參數，能夠接受是一個函數做爲參數！

是否是以爲很神奇，顛覆了Java思惟？在剖析原理之前，博主暫且賣個關子，咱們先來說講什麼是lambda表達式。

什麼是lambda表達式

lambda表達式的由來

絮叨幾句，現代編程語言的lamdba表達式都來自1930年代初，阿隆佐·邱奇(Alonzo Church)提出的λ演算(Lambda calculus)理論。λ演算的核心思想就是「萬物皆函數」。一個λ算子即一個函數，其通常形式是λx.x + 2。一個λ算子能夠做爲另外一個λ算子的輸入，從而構建一個高階的函數。λ演算是函數式編程的鼻祖，大名鼎鼎的編程語言Lisp就是基於λ演算而創建。用過Lisp的應該都清楚，它的語法很簡單，可是卻有包容萬物的能力。

可能搞計算機的對邱奇比較陌生，可是提起和邱奇同時代的另一我的，你們就會以爲如雷貫耳了，那就是阿蘭·圖靈。邱奇成名的時候，圖靈仍是個大學生。邱奇和圖靈一塊兒發表了邱奇-圖靈論題，並分別提出了λ演算和圖靈機，加上哥德爾提出的遞歸函數一塊兒，在理論上肯定了什麼是可計算性。至於什麼是可計算性，其實博主也說不清楚，可是現代全部計算機程序語言，均可以認爲是從三種之一發展而來，並與之等價的。僅此一點，其影響深遠，可想而知。當年教咱們《計算理論》的是一個德高望重的教授，人稱宋公，每次講到那個輝煌的年代，老是要停下來，神情專一的感嘆一句：「偉大啊！」想一想確實挺偉大，人家圖靈大學時候就奠基了現代計算機的基礎，而咱們那會大概還在打DOTA…

附上大神們的照片，你們感覺一下：

現代編程語言中的lambda表達式

好了扯遠了，神遊過了那個偉大的時代，咱們繼續思考如何編代碼作需求吧…

現代語言的lambda表達式，大概具有幾個特徵(博主本身概括的，若有不嚴謹，歡迎指正)：

1. 函數可做爲輸入；
2. 函數可做爲輸出；
3. 函數可做用在函數上，造成高階函數。
4. 函數支持lambda格式的定義。

其實有了一、2，3也就是順水推舟的事情，而4其實沒有太大的必要性，由於通常語言都有本身的函數定義方式，4僅僅是做爲一種補充。固然實現了4的語言，通常都會說：「你看我實現了lambda表達式！」(望向Java8和Python同窗)

在Java8中使用lambda表達式

FunctionalInterface

Java中的lambda沒法單獨出現，它須要一個接口來盛放。這個接口必須使用@FunctionalInterface做爲註解，而且只有一個未實現的方法。等等，什麼叫接口中未實現的方法？難道接口中還能夠有已實現的方法？恭喜你，猜對了！Java8的接口也能夠寫實現了！是否是以爲Interface和AbstractClass更加傻傻分不清楚了？可是AbstractClass是沒法使用@FunctionalInterface註解的，官方的解釋是爲了防止AbstractClass的構造函數作一些事情，可能會致使一些調用者意料不到的事情發生。

好了，咱們來看一點代碼，Runnable接口如今變成了這個樣子：

<!-- lang: java -->
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

這裏咱們能夠將任意無參數的lambda表達式賦值給Runnable:

<!-- lang: java -->
    Runnable runnable = () -> {
        System.out.println("Hello lambda!");
    };
    runnable.run();

lambda表達式本質上是一個函數，因此咱們還能夠用更加神奇的賦值：

<!-- lang: java -->
public class HelloLambda {

    private static void hellolambda() {
        System.out.println("Hello lambda!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Runnable runnable = HelloLambda::hellolambda;
        runnable.run();
    }
}

這裏看到這裏，你們大概明白了，lambda表達式其實只是個幌子，更深層次的含義是：函數在Java裏面能夠做爲一個實體進行表示了。這就意味着，在Java8裏，函數既能夠做爲函數的參數，也能夠做爲函數的返回值，即具備了lambda演算的全部特性。

Function系列API

看到這裏，可能你們會有疑問？什麼樣的函數和什麼樣的lambda表達式屬於同一類型？答案是參數和返回值的類型共同決定函數的類型。例如Runnable的run方法不接受參數，也沒有返回值，那麼Runnable接口則能夠用任意沒有參數且沒有返回值的函數來賦值。這樣概念上來講，Runnable表示的含義就從一個對象變成了一個方法。

這一點在Java8中的java.util.function包裏的代碼獲得了驗證。以最具備表明性的Function接口爲例：

<!-- lang: java -->
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {

    R apply(T t);

}

有了Function，咱們能夠這樣寫：

<!-- lang: java -->
    Function<Integer,String> convert = String::valueOf;
    String s = convert.apply(1);

這個東東是否是很像Javascript中的函數對象？

惋惜的是，這裏的Function算是個半成品，它只能表示一個有單個參數，並有非void返回值的函數。像System.out.println()這種方法，由於返回值爲void，是沒法賦值爲Function的！

怎麼辦？java.util.function包提供了一個不那麼完美的解決方案：多定義幾個FunctionalInterface唄！

因而，在Java8裏有了：

• Supplier: 沒有參數，只有返回值的函數
• Consumer: 一個參數，返回值爲void的函數
• BiFunction: 兩個參數，一個返回值的函數
• BiConsumer: 兩個參數，沒有返回值的函數
• ...

對於這些個API，我也沒有什麼力氣吐槽了，反正我也想不出更好的方法…你們趁機，多學幾個單詞吧，嗯。

總結：名詞王國的新政

相信不少同窗都看過這篇著名的文章：名詞王國裏的死刑。這篇文章吐槽了Java裏，動詞(方法)在Java里老是要依附於某個名詞(對象/類)存在。

如今動詞在名詞王國終於有了一個身份了。固然這個動詞須要先取得一個名詞的身份(FunctionInterface)，而後才能名正言順的倖存下來。好在Oracle國王預先爲他們留了一些身份(Function、Consumer、Supplier、BiFunction...)，因此大多數動詞都已經找到了本身的位置。System.out.println(String)如今是Consumer<String>了，String.valueOf(Integer)如今是Function<Integer,String>了，Collection.size()如今是Supplier<Integer>了…。要爲一些較長參數的方法獲取一個身份，也是挺容易的(定義一個新的FunctionInterface接口)。

我相信這個影響是深遠的。例以下面一段代碼，能夠同一行代碼將一個List<Integer>轉換成一個List<String>：

<!-- lang: java -->
List<String> strings = intList.stream().map(String::valueOf).collect(Collectors.<String>toList());

固然問題也存在。由於包含了閉包等因素，FunctionInterface的序列化/反序列化會是一個至關複雜的事情。熟悉Java的開發者，也會由於lambda的引入，帶來了一些困惑。俗話說活到老學到老，我卻是不介意這個新功能，你說呢？

參考文獻：

1. http://blog.sciencenet.cn/blog-414166-628109.html
2. http://www.global-sci.org/mc/issues/3/no2/freepdf/80s.pdf
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Lambda_calculus

本系列文章還有餘下幾部分，敬請期待：

lambda表達式與閉包

Java8 lambda表達式原理分析