《回爐重造》——Lambda表達(dá)式

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前言

Lambda 表達(dá)式(Lambda Expression),相信大家對(duì) Lambda 肯定是很熟悉的,畢竟我們數(shù)學(xué)上經(jīng)常用到它,即 λ 。不過(guò),感覺(jué)數(shù)學(xué)中的 Lambda 和編程語(yǔ)言中的 Lambda 表達(dá)式?jīng)]啥關(guān)系,要說(shuō)有關(guān)系就是都有 Lambda 這個(gè)詞,噢!當(dāng)然還有一個(gè)關(guān)系就是 Lambda 演算。

λ 演算(英語(yǔ):lambda calculus,λ-calculus)是一套從數(shù)學(xué)邏輯中發(fā)展,以變量綁定和替換的規(guī)則,來(lái)研究函數(shù)如何抽象化定義、函數(shù)如何被應(yīng)用以及遞歸的形式系統(tǒng)。它由數(shù)學(xué)家阿隆佐·邱奇在20世紀(jì)30年代首次發(fā)表。lambda演算作為一種廣泛用途的計(jì)算模型,可以清晰地定義什么是一個(gè)可計(jì)算函數(shù),而任何可計(jì)算函數(shù)都能以這種形式表達(dá)和求值,它能模擬單一磁帶圖靈機(jī)的計(jì)算過(guò)程。

回到編程語(yǔ)言這方面,其實(shí)不只是 Java 引入了這個(gè) Lambda 表達(dá)式,其他編程語(yǔ)言也有,比如 C++、Javascript、Python 等等。當(dāng)然,本篇文章回顧的是 Java 中的 Lambda 表達(dá)式。

作為一個(gè)初學(xué)者,下面對(duì)于 Lambda 的理解肯定不夠嚴(yán)謹(jǐn),甚至可能包含錯(cuò)誤,望觀眾老爺們能在評(píng)論區(qū)指出!

為什么要學(xué)這個(gè) Lambda 表達(dá)式?

  1. Java 8 的新特性,簡(jiǎn)化代碼的編寫。
  2. 工作中會(huì)用到,防止看不懂別人寫的代碼。
  3. 大家都學(xué)我也學(xué)。

什么是 Lambda 表達(dá)式?

Lambda 表達(dá)式是一個(gè)匿名函數(shù),換句話說(shuō),你有匿名函數(shù),那么它這個(gè)函數(shù)就是所謂的 Lambda 表達(dá)式。

所謂匿名函數(shù),顧名思義,就是沒(méi)有函數(shù)名的函數(shù)。

那么肯定有小伙伴會(huì)說(shuō),沒(méi)有函數(shù)名,那我怎么調(diào)用這個(gè)函數(shù)?。?/strong>

是的,這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得很好,先保持這個(gè)疑問(wèn)!在回答這個(gè)問(wèn)題之前,我先來(lái)說(shuō)說(shuō)另一個(gè)概念——「函數(shù)式編程」。

什么是函數(shù)式編程?

函數(shù)式編程是一種編程范式,除此之外,還有聲明式編程、命令式編程,也都是編程范式。

好吧,這里又扯出一個(gè)新的專業(yè)名詞——「編程范式(Programming Paradigm)」。范式?相信正在閱讀的你,在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)的時(shí)候,肯定學(xué)過(guò)第一范式、第二范式、第三范式,那現(xiàn)在又有一個(gè)編程范式,這是什么鬼?

百度百科是這樣說(shuō)的:

編程范型編程范式程序設(shè)計(jì)法(英語(yǔ):Programming paradigm),(即模范、典范之意,范式即模式、方法),是一類典型的編程風(fēng)格,是指從事軟件工程的一類典型的風(fēng)格(可以對(duì)照方法學(xué))。如:函數(shù)式編程、程序編程面向?qū)ο缶幊?/a>、指令式編程等等為不同的編程范型。

是不是太官方了,沒(méi)關(guān)系,簡(jiǎn)單理解,我認(rèn)為知道函數(shù)式編程是一種寫代碼時(shí)的風(fēng)格就OK了。

我們需要注意的是,函數(shù)式編程中的「函數(shù)」二字,是數(shù)學(xué)上的函數(shù),并不是我們現(xiàn)在習(xí)慣理解的函數(shù),也就是說(shuō),這是純純數(shù)學(xué)概念上的函數(shù),即自變量的映射,比如 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><annotation encoding="application/x-tex">y = f(x)</annotation></semantics></math>y=f(x),自變量 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><annotation encoding="application/x-tex">x</annotation></semantics></math>x,通過(guò)函數(shù) <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><annotation encoding="application/x-tex">f</annotation></semantics></math>f 映射成 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><annotation encoding="application/x-tex">y</annotation></semantics></math>y 。

函數(shù)式編程和 Lambda 表達(dá)式有什么關(guān)系?

可以說(shuō),函數(shù)式編程允許使用一種表達(dá)式來(lái)表示一個(gè)函數(shù),這種表達(dá)式就是 Lambda 表達(dá)式。

在 Java 中,函數(shù)式編程是通過(guò)一個(gè)接口規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)的,接口具有這種特點(diǎn):

  • 該接口有且只有一個(gè)抽象方法
  • 該接口使用 @FunctionalInterface 注解進(jìn)行標(biāo)識(shí)

具有這個(gè)特點(diǎn)的接口稱為「函數(shù)式接口」。

現(xiàn)在,回到最開(kāi)始說(shuō)的,「沒(méi)有函數(shù)名,那我怎么調(diào)用這個(gè)函數(shù)?。俊?,這就是函數(shù)式接口的用途了,接口中只有一個(gè)抽象方法,不用指定方法名稱,就能夠用 Lambda 表達(dá)式來(lái)調(diào)用這個(gè)函數(shù)(方法)了,不需要知道函數(shù)名就能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)用。好比想在某個(gè)房間(接口)找個(gè)人(方法)來(lái)做事,我這個(gè)房間只有一個(gè)人,那么除了這個(gè)人,沒(méi)有其他人可以來(lái)做事了,就不需要指定那誰(shuí)誰(shuí)誰(shuí)過(guò)來(lái)幫忙,而是直接喊:就決定是你了!(這個(gè)比喻可能也不是很恰當(dāng),當(dāng)大概意思是這樣哈哈哈)

函數(shù)式接口

Comparator

我們可以看看 Comparator 接口,它有 @FunctionalInterface注解,那么可以肯定它是一個(gè)函數(shù)式接口。

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T> {

    int compare(T o1, T o2);

    boolean equals(Object obj);

    default Comparator<T> reversed() {
        return Collections.reverseOrder(this);
    }

    default Comparator<T> thenComparing(Comparator<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (Comparator<T> & Serializable) (c1, c2) -> {
            int res = compare(c1, c2);
            return (res != 0) ? res : other.compare(c1, c2);
        };
    }
    ...
}
復(fù)制代碼

有小伙伴應(yīng)該要說(shuō)了,這個(gè)接口這么多方法,為什么還能是函數(shù)式接口?

注意了啊,我們可以看到一個(gè)好像是抽象的 equals 方法,但是,因?yàn)?equals 是 Object 中的方法,這種對(duì)Object 類的方法的重新聲明是會(huì)讓方法變成一個(gè)具體的方法。所以,不要誤會(huì)了,這里的抽象方法就只有 compare 方法。

那可能有小伙伴要說(shuō)了,接口中還能有具體的方法?

是的,沒(méi)錯(cuò),在 Java 8 中,接口中可以寫具體的方法了。比如上面的 reversedthenComparing 方法,都是具體的方法。

常見(jiàn)的函數(shù)式接口

  • java.lang.Runnable
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
復(fù)制代碼
  • java.util.concurrent.Callable
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}
復(fù)制代碼
  • java.lang.reflect.InvocationHandler
@FunctionalInterface
public interface InvocationHandler {
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
        throws Throwable;
}
復(fù)制代碼

如何使用 Lambda 表達(dá)式?

在 Java 8 之前,我們使用 Collections 的需要比較器的 sort 方法,是這樣的。

等等,忘了有比較器參數(shù)的 sort 方法了?沒(méi)關(guān)系,代碼給你貼上:

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
    list.sort(c);
}
復(fù)制代碼

最開(kāi)始的寫法是這樣的,由于 Comparator 是一個(gè)接口,不能直接實(shí)例化,所以需要一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口作為真正的比較器類,然后將這個(gè) Comparator 實(shí)例對(duì)象作為 sort 方法第二個(gè)參數(shù)傳入,實(shí)現(xiàn)排序,如下:

public class KeyComparator implements Comparator<Integer> {
    @Override
    public int compare(Integer v1, Integer v2) {
        return v1 - v2;
    }
}

List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2);
Collections.sort(keys, new KeyComparator());
System.out.println(keys);   // [2, 3, 5, 9, 10]
復(fù)制代碼

后來(lái),這種寫法比較麻煩,于是用匿名內(nèi)部類改寫這種寫法,我們不需要自己去編寫一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口了,直接用匿名內(nèi)部類。就是這種寫法:

List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2);
Collections.sort(keys, new Comparator<Integer>() {
    @Override
    public int compare(Integer v1, Integer v2) {
        return v1 - v2;
    }
});
System.out.println(keys);   // [2, 3, 5, 9, 10]
復(fù)制代碼

現(xiàn)在,匿名內(nèi)部類比起 Lambda 表達(dá)式,也是麻煩,我們用 Lambda 進(jìn)行改寫:

List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2);
Collections.sort(keys, (Integer v1, Integer v2) -> {return v1 - v2;});
System.out.println(keys);   // [2, 3, 5, 9, 10]
復(fù)制代碼

是吧,(Integer v1, Integer v2) -> {return v1 - v2;} 的寫法,沒(méi)有函數(shù)名,也能進(jìn)行調(diào)用。

實(shí)際上,這樣還不是最簡(jiǎn)的,最簡(jiǎn)的是這樣:(v1, v2) -> v1 - v2

是不是很好奇啥時(shí)候能這樣寫?現(xiàn)在就告訴你!

基本語(yǔ)法

(參數(shù)類型 參數(shù)名) -> { 方法體 }

基本上,這樣寫,是不會(huì)有問(wèn)題的。下面說(shuō)說(shuō)何時(shí)能寫得更加簡(jiǎn)單。

為了便于閱讀,下面的「方法」指的是函數(shù)式接口中的抽象方法

  • 方法沒(méi)有參數(shù),那么可以直接寫小括號(hào),然后箭頭,再寫中括號(hào),最后寫方法體,即 () -> { 方法體 }
  • 方法有多個(gè)參數(shù),那么多個(gè)參數(shù)就用逗號(hào)分開(kāi),同時(shí)參數(shù)類型是可以省略的,即 (v1, v2, ...) -> {方法體}
  • 方法只有一個(gè)參數(shù),那么小括號(hào)可以去掉,直接寫參數(shù)名,然后箭頭,再中括號(hào)和方法體,即 v -> {方法體}
  • 方法體只有一條語(yǔ)句,無(wú)論是否有返回值,都可以省略大括號(hào)、return 關(guān)鍵字及語(yǔ)句分號(hào)。

情況一:方法無(wú)參數(shù)、無(wú)返回值

常見(jiàn)的就是 Runnable 接口了。

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
復(fù)制代碼
  • 未使用 Lambda(使用匿名內(nèi)部類):
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    void run() {
        System.out.println("線程開(kāi)始跑了");
    }
}).start();
復(fù)制代碼
  • 使用 Lambda:
// 寫法一
new Thread(() -> {
    System.out.println("線程開(kāi)始跑了")
}).start();
// 寫法二,一條語(yǔ)句,那么省略大括號(hào)、return 關(guān)鍵字及語(yǔ)句分號(hào)
new Thread(() -> System.out.println("線程開(kāi)始跑了")).start();
復(fù)制代碼

情況二:方法無(wú)參數(shù),有返回值

例子:Callable 接口

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}
復(fù)制代碼
  • 未使用 Lambda(使用匿名內(nèi)部類):
FutureTask<String> stringFutureTask = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "這里是返回值";
    }
});
stringFutureTask.run();
System.out.println(stringFutureTask.get());
復(fù)制代碼
  • 使用 Lambda:
// 一條語(yǔ)句,省略大括號(hào)、return 關(guān)鍵字及語(yǔ)句分號(hào)
FutureTask<String> stringFutureTask = new FutureTask<>(() -> "這里是返回值");
stringFutureTask.run();
System.out.println(stringFutureTask.get());
復(fù)制代碼

情況三:方法一個(gè)參數(shù)、有返回值

我隨便找了 JDK 中的一個(gè)接口,如下:

@FunctionalInterface
interface Recognizer {
    boolean recognize(int c);
}
復(fù)制代碼
  • 未使用 Lambda(使用匿名內(nèi)部類):
private final Recognizer A = new Recognizer() {
    @Override
    public boolean recognize(int c) {
        return c == 'a' || c == 'A';
    }
}
復(fù)制代碼
  • 使用 Lambda:
private final Recognizer A = (c) -> c == 'a' || c == 'A';

// 一個(gè)參數(shù),可省略小括號(hào)
private final Recognizer A = c -> c == 'a' || c == 'A';
復(fù)制代碼

情況四:方法多個(gè)參數(shù)、有返回值

直接舉 Comparator 這個(gè)例子。

  • 未使用 Lambda(使用匿名內(nèi)部類):
List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2);
keys.sort(new Comparator()<Integer> {
    @Override
    public int compare(Integer v1, Integer v2) {
        return v1 - v2;
    }
});
復(fù)制代碼
  • 使用 Lambda:
List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2);
// 多個(gè)參數(shù)以逗號(hào)分開(kāi),可省略類型,一條語(yǔ)句,省略大括號(hào)、return 關(guān)鍵字及語(yǔ)句分號(hào)
keys.sort((v1, v2) -> v1 - v2);
System.out.println(keys);
復(fù)制代碼

總結(jié)

到這里,相信大家對(duì)于 Lambda 表達(dá)式有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)??偟膩?lái)說(shuō):

  • 必須是函數(shù)式接口才能使用 Lambda 表達(dá)式

語(yǔ)法:(參數(shù)類型 參數(shù)名稱) ‐> { 方法體 }

  • 若方法的參數(shù)列表:
    • 沒(méi)有參數(shù),則可直接用 () ;
    • 有一個(gè)參數(shù),可以省略 (),直接寫參數(shù);
    • 有多個(gè)參數(shù),則()不可省略
    • () 內(nèi)的參數(shù)類型可以省略
  • 若方法體:
    • 只有一條語(yǔ)句,無(wú)論是否有返回值,都可以省略大括號(hào)、return 關(guān)鍵字及語(yǔ)句分號(hào)。
    • 處理邏輯過(guò)于臃腫復(fù)雜,還是使用具體子類改寫較好,保證可讀性。

最后的最后

由本人水平所限,難免有錯(cuò)誤以及不足之處, 屏幕前的靚仔靚女們 如有發(fā)現(xiàn),懇請(qǐng)指出!

最后,謝謝你看到這里,謝謝你認(rèn)真對(duì)待我的努力,希望這篇博客對(duì)你有所幫助!

你輕輕地點(diǎn)了個(gè)贊,那將在我的心里世界增添一顆明亮而耀眼的星!

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