• Java8 Lambda表达式详解手册及实例


    Java8 Lambda表达式详解手册及实例

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    先贩卖一下焦虑,Java8发于2014年3月18日,距离现在已经快6年了,如果你对Java8的新特性还没有应用,甚至还一无所知,那你真得关注公众号“程序新视界”,好好系列的学习一下Java8的新特性。Lambda表达式已经在新框架中普通使用了,如果你对Lambda还一无所知,真得认真学习一下本篇文章了。

    现在进入正题Java8的Lambda,首先看一下发音 ([ˈlæmdə])表达式。注意该词的发音,b是不发音的,da发[də]音。

    为什么要引入Lambda表达式

    简单的来说,引入Lambda就是为了简化代码,允许把函数作为一个方法的参数传递进方法中。如果有JavaScript的编程经验,马上会想到这不就是闭包吗。是的,Lambda表达式也可以称作Java中的闭包。

    先回顾一下Java8以前,如果想把某个接口的实现类作为参数传递给一个方法会怎么做?要么创建一个类实现该接口,然后new出一个对象,在调用方法时传递进去,要么使用匿名类,可以精简一些代码。以创建一个线程并打印一行日志为例,使用匿名函数写法如下:

    new Thread(new Runnable() {
    	@Override
    	public void run() {
    		System.out.println("欢迎关注公众号:程序新视界");
    	}
    }).start();

    在java8以前,使用匿名函数已经算是很简洁的写法了,再来看看使用Lambda表达式,上面的代码会变成什么样子。

    new Thread(() -> System.out.println("欢迎关注公众号:程序新视界")).start();

    是不是简洁到爆!

    我们都知道java是面向对象的编程语言,除了部分简单数据类型,万物皆对象。因此,在Java中定义函数或方法都离不开对象,也就意味着很难直接将方法或函数像参数一样传递,而Java8中的Lambda表达式的出现解决了这个问题。

    Lambda表达式使得Java拥有了函数式编程的能力,但在Java中Lambda表达式是对象,它必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口(functional interface),后面详细讲解。

    Lambda表达式简介

    Lambda表达式是一种匿名函数(对Java而言这并不完全准确),通俗的说,它是没有声明的方法,即没有访问修饰符、返回值声明和名字的方法。使用Lambda表达式的好处很明显就是可以使代码变的更加简洁紧凑。

    Lambda表达式的使用场景与匿名类的使用场景几乎一致,都是在某个功能(方法)只使用一次的时候。

    Lambda表达式语法结构

    Lambda表达式通常使用(param)->(body)语法书写,基本格式如下:

    //没有参数
    () -> body
    
    // 1个参数
    (param) -> body
    // 或
    (param) ->{ body; }
    
    // 多个参数
    (param1, param2...) -> { body }
    // 或
    (type1 param1, type2 param2...) -> { body }

    常见的Lambda表达式如下:

    // 无参数,返回值为字符串“公众号:程序新视界”
    () -> "公众号:程序新视界";
    
    // 1个String参数,直接打印结果
    (System.out::println);
    // 或
    (String s) -> System.out.print(s)
    
    // 1个参数(数字),返回2倍值  
    x -> 2 * x;
    
    // 2个参数(数字),返回差值
    (x, y) -> x – y
      
    // 2个int型整数,返回和值  
    (int x, int y) -> x   y

    对照上面的示例,我们再总结一下Lambda表达式的结构:

    • Lambda表达式可以有0~n个参数。
    • 参数类型可以显式声明,也可以让编译器从上下文自动推断类型。如(int x)和(x)是等价的。
    • 多个参数用小括号括起来,逗号分隔。一个参数可以不用括号。
    • 没有参数用空括号表示。
    • Lambda表达式的正文可以包含零条,一条或多条语句,如果有返回值则必须包含返回值语句。如果只有一条可省略大括号。如果有一条以上则必须包含在大括号(代码块)中。

    函数式接口

    函数式接口(Functional Interface)是Java8对一类特殊类型的接口的称呼。这类接口只定义了唯一的抽象方法的接口(除了隐含的Object对象的公共方法),因此最开始也就做SAM类型的接口(Single Abstract Method)。

    比如上面示例中的java.lang.Runnable就是一种函数式接口,在其内部只定义了一个void run()的抽象方法,同时在该接口上注解了@FunctionalInterface。

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

    @FunctionalInterface注解是用来表示该接口要符合函数式接口的规范,除了隐含的Object对象的公共方法以外只可有一个抽象方法。当然,如果某个接口只定义一个抽象方法,不使用该注解也是可以使用Lambda表达式的,但是没有该注解的约束,后期可能会新增其他的抽象方法,导致已经使用Lambda表达式的地方出错。使用@FunctionalInterface从编译层面解决了可能的错误。

    比如当注解@FunctionalInterface之后,写两个抽象方法在接口内,会出现以下提示:

    Multiple non-overriding abstract methods found in interface com.secbro2.lambda.NoParamInterface

    通过函数式接口我们也可以得出一个简单的结论:可使用Lambda表达式的接口,只能有一个抽象方法(除了隐含的Object对象的公共方法)。

    注意此处的方法限制为抽象方法,如果接口内有其他静态方法则不会受限制。

    方法引用,双冒号操作

    [方法引用]的格式是,类名::方法名。

    像如ClassName::methodName或者objectName::methodName的表达式,我们把它叫做方法引用(Method Reference),通常用在Lambda表达中。

    看一下示例:

    // 无参数情况
    NoParamInterface paramInterface2 = ()-> new HashMap<>();
    // 可替换为
    NoParamInterface paramInterface1 = HashMap::new;
    
    // 一个参数情况
    OneParamInterface oneParamInterface1 = (String string) -> System.out.print(string);
    // 可替换为
    OneParamInterface oneParamInterface2 = (System.out::println);
    
    // 两个参数情况
    Comparator c = (Computer c1, Computer c2) -> c1.getAge().compareTo(c2.getAge());
    // 可替换为
    Comparator c = (c1, c2) -> c1.getAge().compareTo(c2.getAge());
    // 进一步可替换为
    Comparator c = Comparator.comparing(Computer::getAge);

    再比如我们用函数式接口java.util.function.Function来实现一个String转Integer的功能,可以如下写法:

    Function<String, Integer> function = Integer::parseInt;
    Integer num = function.apply("1");

    根据Function接口的定义Function<T,R>,其中T表示传入类型,R表示返回类型。具体就是实现了Function的apply方法,在其方法内调用了Integer.parseInt方法。

    通过上面的讲解,基本的语法已经完成,以下内容通过实例来逐一演示在不同的场景下如何使用。

    Runnable线程初始化示例

    Runnable线程初始化是比较典型的应用场景。

    // 匿名函类写法
    new Thread(new Runnable() {
    	@Override
    	public void run() {
    		System.out.println("欢迎关注公众号:程序新视界");
    	}
    }).start();
    
    // lambda表达式写法
    new Thread(() -> System.out.println("欢迎关注公众号:程序新视界")).start();
    
    // lambda表达式 如果方法体内有多行代码需要带大括号
    new Thread(() -> {
    	System.out.println("欢迎关注公众号");
    	System.out.println("程序新视界");
    }).start();

    通常都会把lambda表达式内部变量的名字起得短一些,这样能使代码更简短。

    事件处理示例

    Swing API编程中经常会用到的事件监听。

    // 匿名函类写法
    JButton follow =  new JButton("关注");
    follow.addActionListener(new ActionListener() {
    	@Override
    	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    		System.out.println("已关注公众号:程序新视界");
    	}
    });
    
    // lambda表达式写法
    follow.addActionListener((e) -> System.out.println("已关注公众号:程序新视界"));
    
    // lambda表达式写法
    follow.addActionListener((e) -> {
    	System.out.println("已关注公众号");
    	System.out.println("程序新视界");
    });

    列表遍历输出示例

    传统遍历一个List,基本上都使用for循环来遍历,Java8之后List拥有了forEach方法,可配合lambda表达式写出更加简洁的方法。

    List<String> list = Arrays.asList("欢迎","关注","程序新视界");
    
    // 传统遍历
    for(String str : list){
    	System.out.println(str);
    }
    
    // lambda表达式写法
    list.forEach(str -> System.out.println(str));
    // lambda表达式写法
    list.forEach(System.out::println);

    函数式接口示例

    在上面的例子中已经看到函数式接口java.util.function.Function的使用,在java.util.function包下中还有其他的类,用来支持Java的函数式编程。比如通过Predicate函数式接口以及lambda表达式,可以向API方法添加逻辑,用更少的代码支持更多的动态行为。

    @Test
    public void testPredicate() {
    
    	List<String> list = Arrays.asList("欢迎", "关注", "程序新视界");
    
    	filter(list, (str) -> ("程序新视界".equals(str)));
    
    	filter(list, (str) -> (((String) str).length() == 5));
    
    }
    
    public static void filter(List<String> list, Predicate condition) {
    	for (String content : list) {
    		if (condition.test(content)) {
    			System.out.println("符合条件的内容:"   content);
    		}
    	}
    }

    其中filter方法中的写法还可以进一步简化:

    list.stream().filter((content) -> condition.test(content)).forEach((content) ->System.out.println("符合条件的内容:"   content));
    
    list.stream().filter(condition::test).forEach((content) ->System.out.println("符合条件的内容:"   content));
    
    list.stream().filter(condition).forEach((content) ->System.out.println("符合条件的内容:"   content));

    如果不需要“符合条件的内容:”字符串的拼接,还能够进一步简化:

    list.stream().filter(condition).forEach(System.out::println);

    如果将调用filter方法的判断条件也写在一起,test方法中的内容可以通过一行代码来实现:

    list.stream().filter((str) -> ("程序新视界".equals(str))).forEach(System.out::println);

    如果需要同时满足两个条件或满足其中一个即可,Predicate可以将这样的多个条件合并成一个。

    Predicate start = (str) -> (((String) str).startsWith("程序"));
    Predicate len = (str) -> (((String) str).length() == 5);
    
    list.stream().filter(start.and(len)).forEach(System.out::println);

    Stream相关示例

    在《JAVA8 STREAM新特性详解及实战》一文中已经讲解了Stream的使用。你是否发现Stream的使用都离不开Lambda表达式。是的,所有Stream的操作必须以Lambda表达式为参数。

    以Stream的map方法为例:

    Stream.of("a","b","c").map(item -> item.toUpperCase()).forEach(System.out::println);
    Stream.of("a","b","c").map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);

    更多的使用实例可参看Stream的《JAVA8 STREAM新特性详解及实战》一文。

    Lambda表达式与匿名类的区别

    • 关键词的区别:对于匿名类,关键词this指向匿名类,而对于Lambda表达式,关键词this指向包围Lambda表达式的类的外部类,也就是说跟表达式外面使用this表达的意思是一样。
    • 编译方式:Java编译器编译Lambda表达式时,会将其转换为类的私有方法,再进行动态绑定,通过invokedynamic指令进行调用。而匿名内部类仍然是一个类,编译时编译器会自动为该类取名并生成class文件。

    其中第一条,以Spring Boot中ServletWebServerApplicationContext类的一段源码作为示例:

    private org.springframework.boot.web.servlet.ServletContextInitializer getSelfInitializer() {
       return this::selfInitialize;
    }
    
    private void selfInitialize(ServletContext servletContext) throws ServletException {
       prepareWebApplicationContext(servletContext);
       registerApplicationScope(servletContext);
       WebApplicationContextUtils.registerEnvironmentBeans(getBeanFactory(),servletContext);
       for (ServletContextInitializer beans : getServletContextInitializerBeans()) {
          beans.onStartup(servletContext);
       }
    }

    其中,这里的this指向的就是getSelfInitializer方法所在的类。

    小结

    至此,Java8 Lambda表达式的基本使用已经讲解完毕,最关键的还是要勤加练习,达到熟能生巧的使用。当然,刚开始可能需要一个适应期,在此期间可以把本篇文章收藏当做一个手册拿来参考。

    原文链接:《Java8 Lambda表达式详解手册及实例

     
    来源:https://cloud.tencent.com/developer/article/1524273
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