Java8 lambda表达式

阅读更多

lambda表达式。

（1）以下是维基百科上对于"Lambda expression"的解释：

 

afunction (or a subroutine) defined, and possibly called, without being bound toan identifier。

 

简单点说就是：一个不用被绑定到一个标识符上，并且可能被调用的函数。这个解释还不够通俗，lambda表达式可以这样定义（不精确，自己的理解）：一段带有输入参数的可执行语句块。

 

（2）Lambda语法详解

 

我们在此抽象一下lambda表达式的一般语法：

 

(Type1 param1, Type2 param2, ..., TypeN paramN) -> { statment1; statment2; //............. return statmentM;}

 

从lambda表达式的一般语法可以看出来，还是挺符合上面给出的非精确版本的定义--“一段带有输入参数的可执行语句块”。上面的lambda表达式语法可以认为是最全的版本，写起来还是稍稍有些繁琐。别着急，下面陆续介绍一下lambda表达式的各种简化版：

 

1.参数类型省略--绝大多数情况，编译器都可以从上下文环境中推断出lambda表达式的参数类型。这样lambda表达式就变成了：

 

(param1,param2, ..., TypeN paramN) -> {statment1;statment2;//............. return statmentM;}

 

所以我们最开始的例子就变成了（省略了List的创建）：

 

List lowercaseNames = names.stream().map((name) -> {return name.toLowerCase();}).collect(Collectors.toList());

 

2.当lambda表达式的参数个数只有一个，可以省略小括号。lambda表达式简写为：

 

param1 -> {statment1;statment2;//.............return statmentM;}

 

所以最开始的例子再次简化为：

 

List lowercaseNames = names.stream().map(name -> {return name.toLowerCase();}).collect(Collectors.toList());

 

3.当lambda表达式只包含一条语句时，可以省略大括号、return和语句结尾的分号。lambda表达式简化为：

 

param1 -> statment

 

所以最开始的例子再次简化为：

 

List lowercaseNames = names.stream().map(name -> name.toLowerCase()).collect(Collectors.toList());

 

4.使用Method Reference(具体语法后面介绍)

 

//注意，这段代码在Idea 13.0.2中显示有错误，但是可以正常运行 List lowercaseNames = names.stream().map(String::toLowerCase).collect(Collectors.toList());

 

 

（3）Java 8 lambda表达式示例

本文分享在代码中最有用的10个lambda表达式的使用方法，这些例子都短小精悍，将帮助你快速学会lambda表达式。

 

例1、用lambda表达式实现Runnable

 

我开始使用Java 8时，首先做的就是使用lambda表达式替换匿名类，而实现Runnable接口是匿名类的最好示例。看一下Java 8之前的runnable实现方法，需要4行代码，而使用lambda表达式只需要一行代码。我们在这里做了什么呢？那就是用() -> {}代码块替代了整个匿名类。

 

// Java 8之前：

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("Before Java8, too much code for too little to do");

}

}).start();

 

//Java 8方式：

new Thread( () -> System.out.println("In Java8, Lambda expression rocks !!") ).start();

 

输出：

 

too much code, for too little to do

Lambda expression rocks !!

 

这个例子向我们展示了Java 8 lambda表达式的语法。你可以使用lambda写出如下代码：

 

(params) -> expression

(params) -> statement

(params) -> { statements }

 

例如，如果你的方法不对参数进行修改、重写，只是在控制台打印点东西的话，那么可以这样写：

 

() -> System.out.println("Hello Lambda Expressions");

 

如果你的方法接收两个参数，那么可以写成如下这样：

 

(int even, int odd) -> even + odd

 

顺便提一句，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，放在同一行。所以，在上述代码中，变量名选用a、b或者x、y会比even、odd要好。

 

例2、使用Java 8 lambda表达式进行事件处理

 

如果你用过Swing API编程，你就会记得怎样写事件监听代码。这又是一个旧版本简单匿名类的经典用例，但现在可以不这样了。你可以用lambda表达式写出更好的事件监听代码，如下所示：

 

// Java 8之前：

JButton show = new JButton("Show");

show.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

System.out.println("Event handling without lambda expression is boring");

}

});

 

// Java 8方式：

show.addActionListener((e) -> {

System.out.println("Light, Camera, Action !! Lambda expressions Rocks");

});

 

Java开发者经常使用匿名类的另一个地方是为 Collections.sort() 定制 Comparator。在Java 8中，你可以用更可读的lambda表达式换掉丑陋的匿名类。我把这个留做练习，应该不难，可以按照我在使用lambda表达式实现 Runnable 和 ActionListener 的过程中的套路来做。

 

例3、使用lambda表达式对列表进行迭代

 

如果你使过几年Java，你就知道针对集合类，最常见的操作就是进行迭代，并将业务逻辑应用于各个元素，例如处理订单、交易和事件的列表。由于Java是命令式语言，Java 8之前的所有循环代码都是顺序的，即可以对其元素进行并行化处理。如果你想做并行过滤，就需要自己写代码，这并不是那么容易。通过引入lambda表达式和默认方法，将做什么和怎么做的问题分开了，这意味着Java集合现在知道怎样做迭代，并可以在API层面对集合元素进行并行处理。下面的例子里，我将介绍如何在使用lambda或不使用lambda表达式的情况下迭代列表。你可以看到列表现在有了一个 forEach() 方法，它可以迭代所有对象，并将你的lambda代码应用在其中。

 

// Java 8之前：

List features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");

for (String feature : features) {

System.out.println(feature);

}

 

// Java 8之后：

List features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");

features.forEach(n -> System.out.println(n));

 

// 使用Java 8的方法引用更方便，方法引用由::双冒号操作符标示，

// 看起来像C++的作用域解析运算符

features.forEach(System.out::println);

 

输出：

 

Lambdas

Default Method

Stream API

Date and Time API

 

列表循环的最后一个例子展示了如何在Java 8中使用方法引用（method reference）。你可以看到C++里面的双冒号、范围解析操作符现在在Java 8中用来表示方法引用。

 

例4、使用lambda表达式和函数式接口Predicate

 

除了在语言层面支持函数式编程风格，Java 8也添加了一个包，叫做 java.util.function。它包含了很多类，用来支持Java的函数式编程。其中一个便是Predicate，使用 java.util.function.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。下面是Java 8 Predicate 的例子，展示了过滤集合数据的多种常用方法。Predicate接口非常适用于做过滤。

 

public static void main(args[]){

List languages = Arrays.asList("Java", "Scala", "C++", "Haskell", "Lisp");

 

System.out.println("Languages which starts with J :");

filter(languages, (str)->str.startsWith("J"));

 

System.out.println("Languages which ends with a ");

filter(languages, (str)->str.endsWith("a"));

 

System.out.println("Print all languages :");

filter(languages, (str)->true);

 

System.out.println("Print no language : ");

filter(languages, (str)->false);

 

System.out.println("Print language whose length greater than 4:");

filter(languages, (str)->str.length() > 4);

}

 

public static void filter(List names, Predicate condition) {

for(String name: names) {

if(condition.test(name)) {

System.out.println(name + " ");

}

}

}

 

输出：

 

Languages which starts with J :

Java

Languages which ends with a

Java

Scala

Print all languages :

Java

Scala

C++

Haskell

Lisp

Print no language :

Print language whose length greater than 4:

Scala

Haskell

 

// 更好的办法

public static void filter(List names, Predicate condition) {

names.stream().filter((name) -> (condition.test(name))).forEach((name) -> {

System.out.println(name + " ");

});

}

 

可以看到，Stream API的过滤方法也接受一个Predicate，这意味着可以将我们定制的 filter() 方法替换成写在里面的内联代码，这就是lambda表达式的魔力。另外，Predicate接口也允许进行多重条件的测试，下个例子将要讲到。

 

例5、如何在lambda表达式中加入Predicate

 

上个例子说到，java.util.function.Predicate 允许将两个或更多的 Predicate 合成一个。它提供类似于逻辑操作符AND和OR的方法，名字叫做and()、or()和xor()，用于将传入 filter() 方法的条件合并起来。例如，要得到所有以J开始，长度为四个字母的语言，可以定义两个独立的 Predicate 示例分别表示每一个条件，然后用 Predicate.and() 方法将它们合并起来，如下所示：

 

// 甚至可以用and()、or()和xor()逻辑函数来合并Predicate，

// 例如要找到所有以J开始，长度为四个字母的名字，你可以合并两个Predicate并传入

Predicate startsWithJ = (n) -> n.startsWith("J");

Predicate fourLetterLong = (n) -> n.length() == 4;

names.stream()

.filter(startsWithJ.and(fourLetterLong))

.forEach((n) -> System.out.print("nName, which starts with 'J' and four letter long is : " + n));

 

类似地，也可以使用 or() 和 xor() 方法。本例着重介绍了如下要点：可按需要将 Predicate 作为单独条件然后将其合并起来使用。简而言之，你可以以传统Java命令方式使用 Predicate 接口，也可以充分利用lambda表达式达到事半功倍的效果。

 

例6、Java 8中使用lambda表达式的Map和Reduce示例

 

本例介绍最广为人知的函数式编程概念map。它允许你将对象进行转换。例如在本例中，我们将 costBeforeTax 列表的每个元素转换成为税后的值。我们将 x -> x*x lambda表达式传到 map() 方法，后者将其应用到流中的每一个元素。然后用 forEach() 将列表元素打印出来。使用流API的收集器类，可以得到所有含税的开销。有 toList() 这样的方法将 map 或任何其他操作的结果合并起来。由于收集器在流上做终端操作，因此之后便不能重用流了。你甚至可以用流API的 reduce() 方法将所有数字合成一个，下一个例子将会讲到。

 

// 不使用lambda表达式为每个订单加上12%的税

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

for (Integer cost : costBeforeTax) {

double price = cost + .12*cost;

System.out.println(price);

}

 

// 使用lambda表达式

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).forEach(System.out::println);

 

输出：

 

112.0

224.0

336.0

448.0

560.0

112.0

224.0

336.0

448.0

560.0

 

例6.2、Java 8中使用lambda表达式的Map和Reduce示例

 

在上个例子中，可以看到map将集合类（例如列表）元素进行转换的。还有一个 reduce() 函数可以将所有值合并成一个。Map和Reduce操作是函数式编程的核心操作，因为其功能，reduce 又被称为折叠操作。另外，reduce 并不是一个新的操作，你有可能已经在使用它。SQL中类似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函数，实际上就是 reduce 操作，因为它们接收多个值并返回一个值。流API定义的 reduceh() 函数可以接受lambda表达式，并对所有值进行合并。IntStream这样的类有类似 average()、count()、sum() 的内建方法来做 reduce 操作，也有mapToLong()、mapToDouble() 方法来做转换。这并不会限制你，你可以用内建方法，也可以自己定义。在这个Java 8的Map Reduce示例里，我们首先对所有价格应用 12% 的VAT，然后用 reduce() 方法计算总和。

 

// 为每个订单加上12%的税

// 老方法：

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

double total = 0;

for (Integer cost : costBeforeTax) {

double price = cost + .12*cost;

total = total + price;

}

System.out.println("Total : " + total);

 

// 新方法：

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

double bill = costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).reduce((sum, cost) -> sum + cost).get();

System.out.println("Total : " + bill);

 

输出：

 

Total : 1680.0

Total : 1680.0

 

例7、通过过滤创建一个String列表

 

过滤是Java开发者在大规模集合上的一个常用操作，而现在使用lambda表达式和流API过滤大规模数据集合是惊人的简单。流提供了一个 filter() 方法，接受一个 Predicate 对象，即可以传入一个lambda表达式作为过滤逻辑。下面的例子是用lambda表达式过滤Java集合，将帮助理解。

 

// 创建一个字符串列表，每个字符串长度大于2

List filtered = strList.stream().filter(x -> x.length()> 2).collect(Collectors.toList());

System.out.printf("Original List : %s, filtered list : %s %n", strList, filtered);

 

输出：

 

Original List : [abc, , bcd, , defg, jk], filtered list : [abc, bcd, defg]

 

另外，关于 filter() 方法有个常见误解。在现实生活中，做过滤的时候，通常会丢弃部分，但使用filter()方法则是获得一个新的列表，且其每个元素符合过滤原则。

 

例8、对列表的每个元素应用函数

 

我们通常需要对列表的每个元素使用某个函数，例如逐一乘以某个数、除以某个数或者做其它操作。这些操作都很适合用 map() 方法，可以将转换逻辑以lambda表达式的形式放在 map() 方法里，就可以对集合的各个元素进行转换了，如下所示。

 

// 将字符串换成大写并用逗号链接起来

List G7 = Arrays.asList("USA", "Japan", "France", "Germany", "Italy", "U.K.","Canada");

String G7Countries = G7.stream().map(x -> x.toUpperCase()).collect(Collectors.joining(", "));

System.out.println(G7Countries);

 

输出：

 

USA, JAPAN, FRANCE, GERMANY, ITALY, U.K., CANADA

 

例9、复制不同的值，创建一个子列表

 

本例展示了如何利用流的 distinct() 方法来对集合进行去重。

 

// 用所有不同的数字创建一个正方形列表

List numbers = Arrays.asList(9, 10, 3, 4, 7, 3, 4);

List distinct = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

System.out.printf("Original List : %s, Square Without duplicates : %s %n", numbers, distinct);

 

输出：

 

Original List : [9, 10, 3, 4, 7, 3, 4], Square Without duplicates : [81, 100, 9, 16, 49]

 

例10、计算集合元素的最大值、最小值、总和以及平均值

 

IntStream、LongStream 和 DoubleStream 等流的类中，有个非常有用的方法叫做 summaryStatistics() 。可以返回 IntSummaryStatistics、LongSummaryStatistics 或者 DoubleSummaryStatistic s，描述流中元素的各种摘要数据。在本例中，我们用这个方法来计算列表的最大值和最小值。它也有 getSum() 和 getAverage() 方法来获得列表的所有元素的总和及平均值。

 

//获取数字的个数、最小值、最大值、总和以及平均值

List primes = Arrays.asList(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29);

IntSummaryStatistics stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest prime number in List : " + stats.getMax());

System.out.println("Lowest prime number in List : " + stats.getMin());

System.out.println("Sum of all prime numbers : " + stats.getSum());

System.out.println("Average of all prime numbers : " + stats.getAverage());

 

输出：

 

Highest prime number in List : 29

Lowest prime number in List : 2

Sum of all prime numbers : 129

Average of all prime numbers : 12.9

 

Lambda表达式 vs 匿名类

 

既然lambda表达式即将正式取代Java代码中的匿名内部类，那么有必要对二者做一个比较分析。一个关键的不同点就是关键字 this。匿名类的 this 关键字指向匿名类，而lambda表达式的 this 关键字指向包围lambda表达式的类。另一个不同点是二者的编译方式。Java编译器将lambda表达式编译成类的私有方法。使用了Java 7的 invokedynamic 字节码指令来动态绑定这个方法。

 

Java 8 Lambda表达式要点

 

10个Java lambda表达式、流API示例

 

到目前为止我们看到了Java 8的10个lambda表达式，这对于新手来说是个合适的任务量，你可能需要亲自运行示例程序以便掌握。试着修改要求创建自己的例子，达到快速学习的目的。我还想建议大家使用Netbeans IDE来练习lambda表达式，它对Java 8支持良好。当把代码转换成函数式的时候，Netbeans会及时给你提示。只需跟着Netbeans的提示，就能很容易地把匿名类转换成lambda表达式。此外，如果你喜欢阅读，那么记得看一下Java 8的lambdas，实用函数式编程这本书（Java 8 Lambdas, pragmatic functional programming），作者是Richard Warburton，或者也可以看看Manning的Java 8实战（Java 8 in Action），这本书虽然还没出版，但我猜线上有第一章的免费pdf。不过，在你开始忙其它事情之前，先回顾一下Java 8的lambda表达式、默认方法和函数式接口的重点知识。

 

1）lambda表达式仅能放入如下代码：预定义使用了 @Functional 注释的函数式接口，自带一个抽象函数的方法，或者SAM（Single Abstract Method 单个抽象方法）类型。这些称为lambda表达式的目标类型，可以用作返回类型，或lambda目标代码的参数。例如，若一个方法接收Runnable、Comparable或者 Callable 接口，都有单个抽象方法，可以传入lambda表达式。类似的，如果一个方法接受声明于 java.util.function 包内的接口，例如 Predicate、Function、Consumer 或 Supplier，那么可以向其传lambda表达式。

 

2）lambda表达式内可以使用方法引用，仅当该方法不修改lambda表达式提供的参数。本例中的lambda表达式可以换为方法引用，因为这仅是一个参数相同的简单方法调用。

 

list.forEach(n -> System.out.println(n));

list.forEach(System.out::println); // 使用方法引用

 

然而，若对参数有任何修改，则不能使用方法引用，而需键入完整地lambda表达式，如下所示：

 

list.forEach((String s) -> System.out.println("*" + s + "*"));

 

事实上，可以省略这里的lambda参数的类型声明，编译器可以从列表的类属性推测出来。

 

3）lambda内部可以使用静态、非静态和局部变量，这称为lambda内的变量捕获。

 

4）Lambda表达式在Java中又称为闭包或匿名函数，所以如果有同事把它叫闭包的时候，不用惊讶。

 

5）Lambda方法在编译器内部被翻译成私有方法，并派发 invokedynamic 字节码指令来进行调用。可以使用JDK中的 javap 工具来反编译class文件。使用 javap -p 或 javap -c -v 命令来看一看lambda表达式生成的字节码。大致应该长这样：

 

private static java.lang.Object lambda$0(java.lang.String);

 

6）lambda表达式有个限制，那就是只能引用 final 或 final 局部变量，这就是说不能在lambda内部修改定义在域外的变量。

 

List primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});

int factor = 2;

primes.forEach(element -> { factor++; });

 

Compile time error : "local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final"

 

另外，只是访问它而不作修改是可以的，如下所示：

 

List primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});

int factor = 2;

primes.forEach(element -> { System.out.println(factor*element); });

 

输出：

 

4

6

10

14

 

因此，它看起来更像不可变闭包，类似于Python。