Java 8 Lambda表达式详细解析（一）

时间：2021-01-23 19:11:06

Java 8开始引入Lambda表达式。官网介绍：
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/lambdaexpressions.html

匿名内部类的介绍：
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/anonymousclasses.html

嵌套类的介绍：
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/nested.html#shadowing

以下为对官网介绍的理解翻译。

以前可以使用匿名类的方式让语法变得更加简洁，不用重新定义一个新的类，比如接口回调，很多情况下，接口中就定义了一个方法，那么这样会使得匿名内部类的语法显得笨拙。

官方建议，如果接口中有一个以上方法时，使用匿名内部类，如果接口中就只有一个方法，那么就使用Lambda表达式，这样使得语法更加简洁。

官方用一个例子介绍了使用lambda表达式的一个理想场景，假设要查找符合指定条件的人群，通常用以下方法：

public static void printPersonsOlderThan(List<Person> roster, int age) {
for (Person p : roster) {
if (p.getAge() >= age) {
                p.printPerson();
            }
        }
    }

方法1: 根据一个指定的条件创建一个搜索方法。

传入要查找的List和条件，看似简单，但该方法比较脆弱，如果Person类型修改了，比如age不再是一个int型的，那么所有有关的搜索API都要做出相应的修改,并且该方法增加了不必要的限制性,比如要搜索年龄小于指定值的人,那岂不是又要写一个相似的方法了。

方法2: 创建一个更加通用的搜索方法。

public static void printPersonsWithinAgeRange(
    List<Person> roster, int low, int high) {
for (Person p : roster) {
if (low <= p.getAge() && p.getAge() < high) {
            p.printPerson();
        }
    }
}

虽然相比方法一更加通用,可以根据一个范围进行搜索,但是如果想指定性别,或者是指定性别和年龄段的混合搜索,当然可以增加多个搜索方法,但是仍然会导致代码的脆弱性,因为Person类结构一改变，又要做很多修改。

方法3: 在一个内部类中写明搜索方法。

public static void printPersons(
    List<Person> roster, CheckPerson tester) {
for (Person p : roster) {
if (tester.test(p)) {
            p.printPerson();
        }
    }
}

该方法在一个新的类中指明具体的搜索条件，即具体实现交给一个具体的实现类来做。首先定义一个接口，然后定义一个实现类，其中可以指明具体的搜索条件，比如以下代码查找符合美国服兵役的人员。

interface CheckPerson {
boolean test(Person p);
}
class CheckPersonEligibleForSelectiveService implements CheckPerson {
public boolean test(Person p) {
return p.gender == Person.Sex.MALE &&
            p.getAge() >= 18 &&
            p.getAge() <= 25;
    }
}

使用该类的时候，通过以下声明内部类的形式调用。

printPersons(
    roster, new CheckPersonEligibleForSelectiveService());

虽然该方法减少了代码的脆弱性（不可扩展性），即改变Person结构的时候不影响现有代码，但是该方法增加了一个接口，每多一个搜索需求，就会多创建一个新的类。因此可以考虑使用匿名内部类替代内部类的方式。

方法4: 在一个匿名内部类中写明搜索方法。

printPersons(
    roster,
new CheckPerson() {
public boolean test(Person p) {
return p.getGender() == Person.Sex.MALE
                && p.getAge() >= 18
                && p.getAge() <= 25;
        }
    }
);

使用该方法可以减少创建很多新的类，但是CheckPerson接口中只有一个方法，这使得该方法仍显得笨拙，通过使用lambda表达式替换匿名内部类的方式更加简洁。

方法5: 通过lambda表达式指明搜索方法。

CheckPerson接口是一个函数式接口（ functional interface），函数式接口即接口中只有一个abstract方法的接口，当然从Java8开始函数式接口可以有其他的default或者static的方法。由于函数式接口中只有一个abstract方法，通过使用lambda表达式可以省略该方法名，代码如下所示：

printPersons(
    roster,
    (Person p) -> p.getGender() == Person.Sex.MALE
        && p.getAge() >= 18
        && p.getAge() <= 25
);

通过使用标准的函数式接口standard functional interface，可以进一步减少代码

方法6: 通过使用标准函数式接口和lambda表达式指明搜索方法。

由于CheckPerson接口中只有一个方法，其太过于简单以至于根本没有必要单独写一个接口类，在jdk8的java.util.function包中预定义了许多标准的函数式接口，比如可以用以下预定义的Predicate接口替换CheckPerson接口：

interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
}

因此修改后的方法定义为：

public static void printPersonsWithPredicate(
    List<Person> roster, Predicate<Person> tester) {
for (Person p : roster) {
if (tester.test(p)) {
            p.printPerson();
        }
    }
}

方法使用时用以下代码：

printPersonsWithPredicate(
    roster,
    p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE
        && p.getAge() >= 18
        && p.getAge() <= 25
);

当然这不是使用lambda表达式唯一的场景，以下方法7至9介绍了其他的一些使用场景，可以使得lambda表达式广泛应用于整个项目中各个地方。

方法7: 在整个项目中普遍应用lambda表达式。

重新思考以下代码：

public static void printPersonsWithPredicate(
    List<Person> roster, Predicate<Person> tester) {
for (Person p : roster) {
if (tester.test(p)) {
            p.printPerson();
        }
    }
}

如果针对符合条件的这些结果，除了打印出来之外，还有一些其他的操作需求，比如查找出他们的Email，那么可以使用lambda表达式来明确这些操作。

注：使用lambda表达式，必须要实现一个相应的函数式接口，在这个例子中，需要一个这样的函数式接口，持有一个person的引用，并且返回void值， Consumer <T>  接口中有一个方法void accept(T t)，符合上述特性需求，所以可以将对搜索结果的操作通过block来指定，对printPerson()方法替换后，代码如下：
public static void processPersons(
    List<Person> roster,
    Predicate<Person> tester,
    Consumer<Person> block) {
for (Person p : roster) {
if (tester.test(p)) {
                block.accept(p);
            }
        }
}

改动后，原来打印的操作，可以通过以下代码调用来完成：

processPersons(
     roster,
     p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE
         && p.getAge() >= 18
         && p.getAge() <= 25,
     p -> p.printPerson()
);
如果要对搜索结果进行其他操作，比如获取搜索结果中的人的联系信息，Function<T,R> 接口中有一个方法R apply(T t)，可以有返回值，如下代码，通过mapper可以取得数据，然后通过block指定对数据的操作：
public static void processPersonsWithFunction(
    List<Person> roster,
    Predicate<Person> tester,
    Function<Person, String> mapper,
    Consumer<String> block) {
for (Person p : roster) {
if (tester.test(p)) {
            String data = mapper.apply(p);
            block.accept(data);
        }
    }
}

通过下面的调用可以取得搜索结果的Email数据：

processPersonsWithFunction(
    roster,
    p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE
        && p.getAge() >= 18
        && p.getAge() <= 25,
    p -> p.getEmailAddress(),
    email -> System.out.println(email)
);

方法8: 将泛型更加广泛的应用于lambda表达式。

上述方法7中指定了操作Person类型的集合，并且对搜索结果操作的数据类型为String，通过使用泛型，可以使得上述代码更加具有通用性，如下：

public static <X, Y> void processElements(
    Iterable<X> source,
    Predicate<X> tester,
    Function <X, Y> mapper,
    Consumer<Y> block) {
for (X p : source) {
if (tester.test(p)) {
            Y data = mapper.apply(p);
            block.accept(data);
        }
    }
}

修改后的代码可以传入任何数据类型的集合，并对结果集中的任何类型数据进行操作，调用如下：

processElements(
    roster,
    p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE
        && p.getAge() >= 18
        && p.getAge() <= 25,
    p -> p.getEmailAddress(),
    email -> System.out.println(email)
);

方法9: 使用接收lambda表达式作为参数的聚合操作。

上述方法8中的调用形式可以修改为使用聚合操作的方式，如下：

roster
    .stream()
    .filter(
        p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE
            && p.getAge() >= 18
            && p.getAge() <= 25)
    .map(p -> p.getEmailAddress())
    .forEach(email -> System.out.println(email));

其中stream()获得操作对象的数据源，filter()是对符合Predicate条件的对象进行过滤，map()是根据Function的描述将过滤后的结果取出需要的值，forEach()是对Consumer对象指定的操作进行处理。
filter、map、forEach都是聚合操作，聚合操作处理stream流中的数据，并不是处理collection中的数据，一个stream流是一系列元素的集合，但其中存储的并不是某一数据结构，stream通过一个管道从一个collection中运输数据，在管道中的是一系列数据操作，比如在本例中为filter-> map-> forEach，其中第一个stream()方法的目的就是做这个工作。

聚合操作接受lambda表达式作为参数的特性，使得你可以定制对collection数据的各类操作。

在GUI程序中使用lambda表达式

例如在android开发中，会有如下的写法：

btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View view) { 
    System.out.println("Hello World!")
    }
}

使用lambda表达式替换上述匿名内部类的形式，简化后的代码为：

    btn.setOnAction(
          event -> System.out.println("Hello World!")
        );

Lambda表达式的语法

1 一个在圆括号里的，以逗号分隔开的传入形参，在此例中，CheckPerson.test方法有一个参数p,代表Person类型的一个实例，
注：可以在lambda表达式中省略参数的类型，此外如果只有一个参数，还可以省略圆括号，如下形式的代码也是合法的（其实我没看出怎么省略的…）

    p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE 
    && p.getAge() >= 18
    && p.getAge() <= 25

2 - >箭头符号，
3 方法体body部分，可以由一个简单的表达式或者一个代码段表示，在这个例子中为：

p.getGender() == Person.Sex.MALE 
    && p.getAge() >= 18
&& p.getAge() <= 25

如果body部分为一个简单的表达式，那么Java运行时就会求出表达式的值并返回，或者可以直接使用return声明: 

p -> {
return p.getGender() == Person.Sex.MALE
        && p.getAge() >= 18
        && p.getAge() <= 25;
}

return声明不是语句，在lambda表达式中，必须加{}，如果方法返回值为void，那么也可以不用加{},如下所示：

email -> System.out.println(email)

lambda表达式看起来就像是方法声明，我们可以把lambda表达式看成是匿名方法，即没有方法名的方法。

以下Calculator示例中的lambda表达式含有两个形参，

public class Calculator {

    interface IntegerMath {
int operation(int a, int b);   
    }

public int operateBinary(int a, int b, IntegerMath op) {
return op.operation(a, b);
    }

public static void main(String... args) {

        Calculator myApp = new Calculator();
        IntegerMath addition = (a, b) -> a + b;
        IntegerMath subtraction = (a, b) -> a - b;
        System.out.println("40 + 2 = " +
            myApp.operateBinary(40, 2, addition));
        System.out.println("20 - 10 = " +
            myApp.operateBinary(20, 10, subtraction));    
    }
}

关于进一步介绍Lambda语法和方法引用的内容参考以下大神的博客：
https://my.oschina.net/benhaile/blog/175012
https://my.oschina.net/benhaile/blog/177148

标签：

相关文章