Java 8 Lambda 表達式相關

Java 8 之后推出的 Lambda 表達式開啟了 Java 語言支持函數(shù)式編程（Functional Programming）的新時代。

Lambda 表達式，也稱為閉包（Closure），現(xiàn)在很多語言都支持 Lambda表達式，如 C++、C#、Swift、Objective-C 和 JavaScript 等。為什么 Lambda 表達式這怎么受歡迎，這是因為Lambda表達式是實現(xiàn)支持函數(shù)式編程技術基礎。

函數(shù)式編程與面向對象編程有很大的差別，函數(shù)式編程將程序代碼看作數(shù)學中的函數(shù)，函數(shù)本身作為另一個函數(shù)的參數(shù)或返回值，即高階函數(shù)。而面向對象編程是按照真實世界客觀事物的自然規(guī)律進行分析，客觀世界中存在什么樣的實體，構建的軟件系統(tǒng)就存在什么樣的實體。即便 Java 8 之后提供了對函數(shù)式編程的支持，但是 Java 還是以面向對象為主的語言，函數(shù)式編程只是對 Java 語言的補充。

Lambda 表達式概述

簡單來說，Lambda 表達式是創(chuàng)建匿名內部類的語法糖（syntax sugar）。在編譯器的幫助下，可以讓開發(fā)人員用更少的代碼來完成工作。

Lambda表達式標準語法形式如下：

(參數(shù)列表) -> {
    //Lambda表達式體
}

舉例

// Lambda表達式實現(xiàn)Calculable接口
result = (int a, int b) -> {                    
    return a + b;
};

函數(shù)式接口（Functional Interface）

Lambda 表達式實現(xiàn)的接口不是普通的接口，稱為是函數(shù)式接口，這種接口只能有一個方法。

在講Lambda表達式的時候提到過，所謂的函數(shù)式接口，當然首先是一個接口，然后就是在這個接口里面只能有一個抽象方法。

這種類型的接口也稱為SAM接口，即 Single Abstract Method interfaces。

為了防止在函數(shù)式接口中聲明多個抽象方法，Java 8提供了一個聲明函數(shù)式接口注解 @FunctionalInterface，用于編譯級錯誤檢查。這樣如果接口中聲明多個抽象方法，那么Lambda表達式會發(fā)生編譯錯誤：The target type of this expression must be a functional interface。

// Calculable.java文件

@FunctionalInterface
public interface Calculable {
    // 計算兩個int數(shù)值
    int calculateInt(int a, int b);
}

注意：加不加@FunctionalInterface對于接口是不是函數(shù)式接口沒有影響，該注解知識提醒編譯器去檢查該接口是否僅包含一個抽象方法

函數(shù)式接口用途

它們主要用在 Lambda 表達式和方法引用（實際上也可認為是Lambda表達式）上。

那么就可以使用Lambda表達式來表示該接口的一個實現(xiàn)(注：JAVA 8 之前一般是用匿名類實現(xiàn)的)。

函數(shù)式接口里是可以包含默認方法

因為默認方法不是抽象方法，其有一個默認實現(xiàn)，所以是符合函數(shù)式接口的定義的；

函數(shù)式接口里允許定義 java.lang.Object 里的 public 方法

函數(shù)式接口里是可以包含 Object 里的 public 方法，這些方法對于函數(shù)式接口來說，不被當成是抽象方法（雖然它們是抽象方法）；因為任何一個函數(shù)式接口的實現(xiàn)，默認都繼承了 Object 類，包含了來自 java.lang.Object 里對這些抽象方法的實現(xiàn)。

JDK中的函數(shù)式接口舉例

  • java.lang.Runnable,
  • java.awt.event.ActionListener,
  • java.util.Comparator,
  • java.util.concurrent.Callable
  • java.util.function包下的接口，如Consumer、Predicate、Supplier等。

Lambda表達式簡化形式

使用Lambda表達式是為了簡化程序代碼，Lambda 表達式本身也提供了多種簡化形式，這些簡化形式雖然簡化了代碼，但客觀上使得代碼可讀性變差。本節(jié)介紹Lambda表達式本幾種簡化形式。

  • 省略參數(shù)類型, Lambda表達式可以根據(jù)上下文環(huán)境推斷出參數(shù)類型
  • 省略參數(shù)小括號, Lambda表達式中參數(shù)只有一個時可以省略
  • 如果Lambda表達式體中只有一條語句，那么可以省略return和大括號
    例如result = a -> a * a; //省略形式

Lambda 表達式作為參數(shù)使用

Lambda 表達式一種常見的用途是作為參數(shù)傳遞給方法。這需要聲明參數(shù)的類型為函數(shù)式接口類型。

示例代碼如下：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        int n1 = 10;
        int n2 = 5;                      
        // 打印計算結果減法計算結果
        display((a, b) -> a - b, n1, n2); 
    }

    /**
     * 打印計算結果
     *
     * @param calc Lambda表達式
     * @param n1 操作數(shù)1
     * @param n2 操作數(shù)2
     */
    static void display(Calculable calc, int n1, int n2) {        
        System.out.println(calc.calculateInt(n1, n2));
    }

}

Lambda 作用域

在lambda表達式中訪問外層作用域和老版本的匿名對象中的方式很相似。你可以直接訪問標記了final的外層局部變量，或者實例的字段以及靜態(tài)變量。

方法引用

Java 8之后增加了雙冒號“::”運算符，該運算符用于“方法引用”，注意不是調用方法?！胺椒ㄒ谩彪m然沒有直接使用 Lambda 表達式，但也與 Lambda 表達式有關，與函數(shù)式接口有關。

方法引用的具體使用

java8方法引用有四種形式：

  1. 靜態(tài)方法引用　　　　　　?。骸?　ClassName :: staticMethodName
  2. 構造器引用　　　　　　　　：　 　ClassName :: new
  3. 類的任意對象的實例方法引用：　 　ClassName :: instanceMethodName
  4. 特定對象的實例方法引用　?。骸?　object :: instanceMethodName

注意 被引用方法的參數(shù)列表和返回值類型，必須與函數(shù)式接口方法參數(shù)列表和方法返回值類型一致。

靜態(tài)方法引用 / 特定對象的實例方法適用于lambda表達式主體中僅僅調用了某個類的靜態(tài)方法 / 對象的實例方法的情形。

構造器引用適用于lambda表達式主體中僅僅調用了某個類的構造函數(shù)返回實例的場景。

類的任意對象的實例方法引用的特性中，第一個入?yún)閷嵗椒ǖ恼{用者，后面的入?yún)⑴c實例方法的入?yún)⒁恢隆?/p>

類的任意對象的實例方法引用舉例：

// Supplier 要求void -> 出參。恰和對象.(VOID)->出參 匹配
String string = "12345";
Supplier<Integer> supplier = string::length;
System.out.println(supplier.get());

構造器引用舉例：

// Supplier：void -> 出參：類的;
Supplier<String> supplier = String::new;
System.out.println(supplier.get());

靜態(tài)方法引用 / 特定對象的實例方法舉例：

public class LambdaDemo {

    // 靜態(tài)方法，進行加法運算
    // 參數(shù)列表要與函數(shù)式接口方法calculateInt(int a, int b)兼容
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    // 實例方法，進行減法運算
    // 參數(shù)列表要與函數(shù)式接口方法calculateInt(int a, int b)兼容
    public int sub(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        int n1 = 10;
        int n2 = 5;

        // 打印計算結果加法計算結果
        display(LambdaDemo::add, n1, n2);                    

        LambdaDemo d = new LambdaDemo();
        // 打印計算結果減法計算結果
        display(d::sub, n1, n2);       
    }

    /**
     * 打印計算結果
     * @param calc Lambda表達式
     * @param n1  操作數(shù)1
     * @param n2 操作數(shù)2
     */
    public static void display(Calculable calc, int n1, int n2) {        
        System.out.println(calc.calculateInt(n1, n2));
    }
}

靜態(tài)的 display 方法，第一個參數(shù) calc 是 Calculable類型，它可以接受三種對象：Calculable實現(xiàn)對象、Lambda表達式 或 方法引用。

代碼第 ① 行中第一個實際參數(shù)LambdaDemo::add 是靜態(tài)方法的方法引用。
代碼第 ② 行中第一個實際參數(shù)d::sub,是實例方法的方法引用，d是LambdaDemo實例。

提示: 代碼第①行的LambdaDemo::add和第②行的d::sub中Lambda是方法引用，此時并沒有調用方法，只是將引用傳遞給display方法，在display方法中才真正調用方法。

參考

第 18 章　Java 8函數(shù)式編程基礎——Lambda表達式-圖靈社區(qū)
http://www.ituring.com.cn/book/tupubarticle/17714

Java 8 的 Lambda 表達式和流處理 – IBM Developer
https://developer.ibm.com/zh/articles/j-understanding-functional-programming-3/

Java 8 十大新特性詳解java腳本之家
https://www.jb51.net/article/48304.htm

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