内容简介：Java8特性①Lambda表达式
Lambda 表达式可以理解为简洁地表示可传递的匿名函数的一种方式：它没有名称，但它有参数列表、函数主体、返回类型，可能还有一个可以抛出的异常列表。
- 匿名 ：它不像普通方法那样有一个明确的名称；
- 函数 ：Lambda 表达式是函数是因为它不像方法那样属于某个特定的类，但和方法一样，Lambda 有参数列表、函数主体、返回类型，还可能有可以抛出的异常列表；
- 传递 ：Lambda 表达式可以作为参数传递给方法或存储在变量中；
- 简洁 ：无需像匿名类那样写很多模板代码；
组成
Lambda 表达式由参数列表、箭头和 Lambda 主体组成。
(Apple o1, Apple o2) -> Integer.valueOf(o1.getWeight()).compareTo(Integer.valueOf(o2.getWeight()))
- 参数列表： 这里采用了 Comparator 中 compareTo 方法的参数；
- 箭头： 箭头把参数列表和 Lambda 主体分开；
- Lambda 主体： 表达式就是 Lambda 的返回值；
表达式
Java8中有效的 Lambda 表达式如下：
| Lambda 表达式 | 含义 |
|---|---|
(String s) -> s.length() |
表达式具有一个 String 类型的参数并返回一个 int。 Lambda 没有 return 语句，因为已经隐含的 return，可以显示调用 return。 |
(Apple a) -> a.getWeight() > 150 |
表达式有一个 Apple 类型的参数并返回一个 boolean 值 |
(int x, int y) -> { System.out.printn("Result"}; System.out.printn(x + y}; |
表达式具有两个 int 类型的参数而没有返回值（void返回）， Lambda 表达式可以包含多行语句，但必须要使用大括号包起来。 |
() -> 42 |
表达式没有参数，返回一个 int 类型的值。 |
(Apple o1, Apple o2) -> Integer.valueOf(o1.getWeight()) .compareTo (Integer.valueOf(o2.getWeight())) |
表达式具有两个 Apple 类型的参数，返回一个 int 比较重要。 |
下面提供一些 Lambda 表达式的使用案例：
| 使用案例 | Lambda 示例 |
|---|---|
| 布尔表达式 | (List<String> list) -> list.isEmpty() |
| 创建对象 | () -> new Apple(10) |
| 消费对象 | (Apple a) -> { System.out.println(a.getWeight) } |
| 从一个对象中选择/抽取 | (String s) -> s.lenght() |
| 组合两个值 | (int a, int b) -> a * b |
| 比较两个对象 | (Apple o1, Apple o2) -> Integer.valueOf(o1.getWeight()) .compareTo(Integer.valueOf(o2.getWeight())) |
如何使用 Lambda
到底在哪里可以使用 Lambda 呢？你可以在 函数式接口上使用 Lambda 表达式 。
函数式接口
函数式接口就是只定义一个抽象方法的接口，比如 Java API 中的 Predicate、Comparator 和 Runnable 等。
public interfacePredicate<T>{
booleantest(T t);
}
public interfaceComparator<T>{
intcompare(T o1, T o2);
}
public interfaceRunnable{
voidrun();
}
用函数式接口可以干什么呢？Lambda 表达式允许你直接以内联的形式为函数式接口的抽象方法提供实现，并把整个表达式作为函数式接口的实例（具体说来，是函数式接口一个具体实现 的实例）。你用匿名内部类也可以完成同样的事情，只不过比较笨拙：需要提供一个实现，然后 再直接内联将它实例化。下面的代码是有效的，因为Runnable是一个只定义了一个抽象方法run 的函数式接口：
//使用Lambda
Runnable r1 = () -> System.out.println("Hello World 1");
//匿名类
Runnable r2 = new Runnable(){
publicvoidrun(){
System.out.println("Hello World 2");
}
};
publicstaticvoidprocess(Runnable r){
r.run();
}
process(r1); //打印 "Hello World 1"
process(r2); //打印 "Hello World 2"
//利用直接传递的 Lambda 打印 "Hello World 3"
process(() -> System.out.println("Hello World 3"));
函数描述符
函数式接口的抽象方法的签名基本上就是 Lambda 表达式的签名。我们将这种抽象方法叫作 函数描述符 。例如，Runnable 接口可以看作一个什么也不接受什么也不返回（void）的函数的签名，因为它只有一个叫作 run 的抽象方法，这个方法什么也不接受，什么也不返回（void）。
Lambda 实践
让我们通过一个例子，看看在实践中如何利用Lambda和行为参数化来让代码更为灵活，更为简洁。
资源处理（例如处理文件或数据库）时一个常见的模式就是打开一个资源，做一些处理，然后关闭资源。这个设置和清理阶段总是很类似，并且会围绕着执行处理的那些重要代码。这就是所谓的 环绕执行（execute around）模式 。
例如，在以下代码中，高亮显示的 BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("data.txt")) 就是从一个文件中读取一行所需的模板代码（注意你使用了 Java 7中的带资源的try语句，它已经简化了代码，因为你不需要显式地关闭资源了）。
publicstaticStringprocessFile()throwsIOException{
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))) {
return reader.readLine();
}
}
第1步：行为参数化
现在上述代码是有局限的。你只能读文件的第一行。如果你想要返回头两行，甚至是返回使用最频繁的词， 该怎么办呢？在理想的情况下， 你要重用执行设置和清理的代码， 并告诉 processFile 方法对文件执行不同的操作。是的，你需要把 processFile 的行为参数化，你需要一种方法把行为传递给 processFile ， 以便它可以利用 BufferedReader执行不同的行为。
传递行为正是 Lambda 的优势。那要是想一次读两行，这个新的processFile方法看起来又该是什么样的呢? 你需要一个接收BufferedReader并返回String的Lambda。例如，下面就是从 BufferedReader 中打印两行的写法：
String result = processFile((BufferedReader r) -> r.readLine() +r.readLine());
第2步：函数式接口传递行为
Lambda 仅可用于上下文是函数式接口的情况。你需要创建一个能匹配 BufferedReader -> String ，还可以抛出 IOException 异常的接口。让我们把这一接口称为 BufferedReaderProcessor。
@FunctionalInterface
public interfaceBufferedReaderProcessor{
Stringprocess(BufferedReader reader)throwsIOException;
}
第3步：执行一个行为
任何 BufferedReader -> String 形式的 Lambda 都可以作为参数来传递，因为它们符合 BufferedReaderProcessor 接口中定义的 process 方法的签名。现在只需要编写一种方法在 processFile主体内执行 Lambda 所代表的代码。
publicstaticStringprocessFile(BufferedReaderProcessor processor)throwsIOException{
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))) {
return processor.process(reader); //处理 BufferedReader 对象
}
}
第4步：传递 Lambda
现在就可以通过传递不同的 Lambda 重用 processFile 方法，并以不同的方式处理文件了。
//打印一行 String result = processFile((BufferedReader r) -> r.readLine()); System.out.println(result); //打印2行 result = processFile((BufferedReader r) -> r.readLine() +r.readLine());
使用函数式接口
Java 8的库帮你在 java.util.function 包中引入了几个新的函数式接口。我们接下来介绍 Predicate、Consumer和Function 三种函数式接口。
Predicate
java.util.function.Predicate<T> 接口定义了一个名叫 test 的抽象方法，它接受泛型 T对象，并返回一个 boolean。这恰恰和你先前创建的一样，现在就可以直接使用了。在你需要 表示一个涉及类型T的布尔表达式时，就可以使用这个接口。比如，你可以定义一个接受String 对象的Lambda表达式，如下所示。
@FunctionalInterface
public interfacePredicate<T>{ booleantest(T t); }
public static <T> List<T>filter(List<T> list, Predicate<T> p){
List<T> results = new ArrayList<>();
for(T s: list){
if(p.test(s)){
results.add(s);
}
}
return results;
}
Predicate<String> nonEmptyStringPredicate = (String s) -> !s.isEmpty();
List<String> nonEmpty = filter(listOfStrings, nonEmptyStringPredicate);
Consumer
java.util.function.Consumer<T> 定义了一个名叫 accept 的抽象方法，它接受泛型 T 的对象，没有返回（void）。你如果需要访问类型T的对象，并对其执行某些操作，就可以使用 这个接口。比如，你可以用它来创建一个forEach方法，接受一个Integers的列表，并对其中 每个元素执行操作。在下面的代码中，你就可以使用这个forEach方法，并配合Lambda来打印 列表中的所有元素。
@FunctionalInterface
public interfaceConsumer<T>{
voidaccept(T t);
}
public static <T> voidforEach(List<T> list, Consumer<T> c){
for(T i: list){
c.accept(i);
}
}
forEach(Arrays.asList(1,2,3,4,5), (Integer i) -> System.out.println(i) );
Function
java.util.function.Function<T, R> 接口定义了一个叫作apply的方法，它接受一个
泛型 T 的对象，并返回一个泛型 R 的对象。如果你需要定义一个Lambda，将输入对象的信息映射到输出，就可以使用这个接口（比如提取苹果的重量，或把字符串映射为它的长度）。在下面的代码中，我们向你展示如何利用它来创建一个map方法，以将一个String列表映射到包含每个 String长度的Integer列表。
@FunctionalInterface
public interfaceFunction<T,R>{
Rapply(T t);
}
public static <T, R> List<R>map(List<T> list, Function<T, R> f){
List<R> result = new ArrayList<>();
for(T s: list) {
result.add(f.apply(s));
}
return result;
}
// [7, 2, 6]
List<Integer> l = map( Arrays.asList("lambdas","in","action"), (String s) -> s.length() );
原始类型特化
Java类型要么是引用类型（比如Byte、Integer、Object、List），要么是原始类型（比如int、double、byte、char）。但是泛型（比如Consumer
Java 8为我们前面所说的函数式接口带来了一个专门的版本，以便在输入和输出都是原始类型时避免自动装箱的操作。比如，使用 IntPredicate 就避免了对值 1000 进行装箱操作，但要是用 Predicate
常用的函数式接口
下表中列出 Java 8 中常用的函数式接口：
| 函数式接口 | 函数描述符 | 原始类型特化 |
|---|---|---|
Predicate<T> |
T -> boolean | IntPredicate,LongPredicate, DoublePredicate |
Consumer<T> |
T -> void | IntConsumer,LongConsumer, DoubleConsumer |
Function<T,R> |
T -> R | IntFunction<R>, IntToDoubleFunction, IntToLongFunction, LongFunction<R>, LongToDoubleFunction, LongToIntFunction, DoubleFunction<R>, ToIntFunction<T>, ToDoubleFunction<T>, ToLongFunction<T> |
Supplier<T> |
() -> T | BooleanSupplier,IntSupplier, LongSupplier, DoubleSupplier |
UnaryOperator<T> |
T -> T | IntUnaryOperator, LongUnaryOperator, DoubleUnaryOperator |
BinaryOperator<T> |
(T,T) -> T | IntBinaryOperator, LongBinaryOperator, DoubleBinaryOperator |
BiPredicate<L,R> |
(L,R) -> boolean | |
BiConsumer<T,U> |
(T,U) -> R | ObjIntConsumer<T>, ObjLongConsumer<T>, ObjDoubleConsumer<T> |
BiFunction<T,U,R> |
(T,U) -> R | ToIntBiFunction<T,U>, ToLongBiFunction<T,U>, ToDoubleBiFunction<T,U> |
类型检查、推断以及限制
类型检查
Lambda 的类型是从使用 Lambda 的上下文推断出来的。上下文（比如接受它传递的方法的参数，或接受它的值的局部变量）中 Lambda 表达式需要的类型称为 目标类型 。下图表示了代码的类型检查过程：
类型检查过程可以分解为如下所示：
- 首先，找出 filter 方法的声明；
- 第二，找出目标类型
Predicate<Apple>。 - 第三，
Predicate<Apple>是一个函数式接口，定义了一个叫作 test 的抽象方法。 - 第四，test 方法描述了一个函数描述符，它可以接受一个 Apple，并返回一个 boolean。
- 最后，filter 的任何实际参数都必须匹配这个要求。
同样的 Lambda，不同的函数式接口
用一个 Lambda 表达式就可以与不同的函数式接口联系起来，只要它们的抽象方法签名能够兼容。比如，前面提到的 Callable 和 PrivilegeAction，这两个接口都代表着什么也不接受且返回一个泛型 T 的函数。如下代码所示两个赋值时有效的：
Callable<Integer> c = () -> 42; PrivilegeAction<Integer> p = () -> 42;
特殊的void兼容规则如果一个Lambda的主体是一个语句表达式， 它就和一个返回void的函数描述符兼容（当然需要参数列表也兼容）。例如，以下两行都是合法的，尽管 List 的 add 方法返回了一个 boolean，而不是 Consumer 上下文（T -> void）所要求的void：
//Predicate 返回一个 boolean Predicate<String> p = s -> list.add(s); //Consumer 返回一个 void Consumer<String> b = s -> list.add(s);
类型推断
Java编译器会从上下文（目标类型）推断出用什么函数式接口来配合 Lambda 表达式，这意味着它也可以推断出适合Lambda 的签名，因为函数描述符可以通过目标类型来得到。这样做的好处在于，编译器可以了解Lambda表达式的参数类型，这样就可以在Lambda语法中省去标注参数类型。
List<Apple> greenApples = filter(inventory, a -> "green".equals(a.getColor())); //参数a没有显示类型 Comparator<Apple> c = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); //无类型推断 Comparator<Apple> c = (a1, a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); //类型推断
使用局部变量
Lambda表达式也允许使用自由变量（不是参数，而是在外层作用域中定义的变量），就像匿名类一样。 它们被称作 捕获Lambda 。例如，下面的Lambda捕获了portNumber变量：
int num = 1337; Runnable r = () -> System.out.println(num);
Lambda可以没有限制地捕获（也就是在其主体中引用）实例变量和静态变量。但局部变量必须显式声明为final， 或事实上是final。换句话说，Lambda表达式只能捕获指派给它们的局部变量一次。（注：捕获 实例变量可以被看作捕获最终局部变量this。） 例如，下面的代码无法编译，因为portNumber 变量被赋值两次：
int portNumber = 1337; Runnable r = () -> System.out.println(portNumber); portNumber = 31337; //错误：Lambda表达式引用的局 部变量必须是最终的（final） 或事实上最终的
为什么局部变量有这些限制？**第一 ，实例变量和局部变量背后的实现有一 个关键不同。实例变量都存储在堆中，而局部变量则保存在栈上。如果Lambda可以直接访问局部变量，而且Lambda是在一个线程中使用的，则使用Lambda的线程，可能会在分配该变量的线程将这个变量收回之后，去访问该变量。因此，Java在访问自由局部变量时，实际上是在访问它的副本，而不是访问原始变量。如果局部变量仅仅赋值一次那就没有什么区别了——因此就有了这个限制。 第二**，这一限制不鼓励你使用改变外部变量的典型命令式编程模式（这种模式会阻碍很容易做到的并行处理）。
方法引用
方法引用让你可以重复使用现有的方法定义，并像Lambda一样传递它们。在一些情况下，比起使用 Lambda 表达式，它们似乎更易读，感觉也更自然。下面就是我们借助更新的Java 8 API，用方法引用写的一个 排序 的例子：
lists.sort(comparing(Apple::getWeight);
如何使用
方法引用可以被看作仅仅调用特定方法的Lambda的一种快捷写法。它的基本思想是，如果一个Lambda代表的只是“直接调用这个方法”，那最好还是用名称来调用它，而不是去描述如何调用它。事实上，方法引用就是让你根据已有的方法实现来创建 Lambda表达式。但是，显式地指明方法的名称，你的代码的可读性会更好。它是如何工作的呢？ 当你需要使用方法引用时， 目标引用放在分隔符 :: 前， 方法的名称放在后面。 例如， Apple::getWeight 就是引用了Apple类中定义的方法 getWeight 。请记住，不需要括号，因为 你没有实际调用这个方法。方法引用就是Lambda表达式 (Apple a) -> a.getWeight() 的快捷写法，下表给出了Java 8中方法引用的其他一些例子。
| Lambda | 等效的引用方法 |
|---|---|
(Apple a) -> a.getWeight() |
Apple::getWeight |
() -> Thread.currentThread().dumpStack() |
Thread.currentThread()::dumpStack |
(str,i) -> str.substring(i) |
String::substring |
(String i) -> System.out.println(s) |
System.out::println |
分类
方法引用主要分为三类：
- 指向静态方法的引用（例如 Integer 的 parseInt 方法，写作
Integer::parseInt） - 指向任意类型实例方法的方法引用（例如 String 的 length 方法，写作
String::length） - 指向现有对象的实例方法的引用(假设有一个局部变量 expensiveTransaction 用于存放 Transaction 类型的对象，它支持实例方法 getValue，那么就可以写
expensiveTransaction::getValue)
注意，编译器会进行一种与Lambda表达式类似的类型检查过程，来确定对于给定的函数 式接口，这个方法引用是否有效：方法引用的签名必须和上下文类型匹配。
构造函数引用
对于一个现有构造函数，可以利用它的名称和关键字 new 来创建它的一个引用： ClassName::new 。它的功能与指向静态方法的引用类似。
例如，假设有一个构造函数没有参数。 它适合 Supplier 的签名 () -> Apple 。可以这样做：
Supplier<Apple> c1 = Apple::new; //构造函数引用指向默认的 Apple() 构造函数 Apple a1 = c1.get(); //产生一个新的对象 //等价于： Supplier<Apple> c1 = () -> new Apple(); //利用默认构造函数创建 Apple 的 Lambda 表达式 Apple a1 = c1.get();
如果你的构造函数的签名是 Apple(Integer weight) ，那么它就适合 Function 接口的签名，于是可以这样写：
Function<Integer, Apple> c2 = Apple::new; //构造函数引用指向 Apple(Integer weight) 构造函数 Apple a2 = c2.apple(100); //等价于： Function<Integer, Apple> c2 = (Integer weight) -> new Apple(weight); Apple a2 = c2.apple(100);
如果你有一个具有两个参数的构造函数 Apple(String color, Integer weight) ，那么它就适合BiFunction接口的签名，于是可以这样写：
BiFunction<Integer, Integer, Apple> c3 = Apple::new;
Apple a3 = c23.apple("green", 100);
//等价于：
BiFunction<Integer, Apple> c3 = (String color, Integer weight) -> new Apple(color, weight);
Apple a3 = c3.apple("green", 100);
Lambda 和方法引用实战
第1步：传递代码
Java 8的API已经为你提供了一个 List 可用的 sort 方法，那么如何把排序策略传递给 sort 方法呢？sort方法的签名是这样的：
voidsort(Comparator<?superE> c)
它需要一个 Comparator 对象来比较两个Apple！这就是在Java中传递策略的方式：它们必须包裹在一个对象里。 我们说 sort 的行为被参数化了 ：传递给它的排序策略不同，其行为也会 不同。
第一个解决方案可以是这样的：
public classAppleComparatorimplementsComparator<Apple>{
@Override
publicintcompare(Apple o1, Apple o2){
return o1.getWeight().compareTo(o2.getWeight());
}
}
apples.sort(new AppleComparator())
第2步：使用匿名类
可以使用匿名类来改进方案，而不是实现一个 Comparator 却只实例化一次：
apples.sort(new Comparator<Apple>() {
@Override
publicintcompare(Apple o1, Apple o2){
return o1.getWeight().compareTo(o2.getWeight());
}
});
第3步：使用 Lambda 表达式
接下来使用 Lambda 表达式来改进方案：
apples.sort((Apple a1,Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()));
Comparator 具有一个叫作 comparing 的静态辅助方法，它可以接受一个 Function 来提取 Comparable 键值，并生成一个 Comparator 对象，它可以像下面这样用（注意你现在传递的Lambda只有一 个参数：Lambda说明了如何从苹果中提取需要比较的键值）：
apples.sort(Comparator.comparing(((Apple apple) -> apple.getWeight())));
第4步：使用方法引用
方法引用就是替代那些转发参数的 Lambda 表达式的语法糖。可以用方法引 用改进方案如下：
apples.sort(Comparator.comparing(Apple::getWeight));
复合 Lambda 表达式
比较器复合
- 逆序： Comparator 接口有一个默认方法 reversed 可以使给定的比较器逆序。
apples.sort(Comparator.comparing(Apple::getWeight).reversed()); //按重量递减排序
- 比较器链： Comparator 接口的 thenComparing 方法接受一个函数作为参数（就像 comparing方法一样），如果两个对象用第一个Comparator比较之后是相等的，就提供第二个 Comparator。
apples.sort(Comparator.comparing(Apple::getWeight).reversed().thenComparing(Apple::getColor)); //按重量递减排序，一样重时，按颜色排序
谓词复合
谓词接口包括三个方法：negate、and和or。
//苹果不是红的 Predicate<Apple> notRedApple = redApple.negate(); //苹果是红色并且重量大于150 Predicate<Apple> redAndHeavyApple = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150); //要么是150g以上的红苹果，要么是绿苹果 Predicate<Apple> redAndHeavyAppleOrGreen = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150) .or(a -> "green".equals(a.getColor()));
函数复合
Function 接口的 andThen 方法 Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) 会返回一个函数，它先计算 andThen 的调用函数，将输入函数的结果应用于 andThen 方法的 after 函数。
Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1; Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2; Function<Integer, Integer> h = f.andThen(g); //g(f(x)) int result = h.apply(1); //result = 4
Function 接口的 Compose 方法 Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) 先计算 compose 的参数里面给的那个函数，然后再把结果用于 compose 的调用函数。
Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1; Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2; Function<Integer, Integer> h = f.compose(g); //f(g(x)) int result = h.apply(1); //result = 3
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网
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