Java8 lambda的列子

1.这是Java8的另一个重要特性，它与λ表达式的配合使用乃是Java8的最主要特性。集合类的批处理操作API的目的是实现集合类的“内部迭代”，并期望充分利用现代多核CPU进行并行计算。Java8之前集合类的迭代（Iteration）都是外部的，即客户代码。而内部迭代意味着改由Java类库来进行迭代，而不是客户代码。例如：

for (Object o : list){
    System.out.println(o);
}

可以写成：

list.forEach(o -> {System.out.println(o);});

集合类（包括List）现在都有一个forEach方法，对元素进行迭代（遍历），所以我们不需要再写for循环了。forEach方法接受一个函数接口Consumer做参数，所以可以使用λ表达式。

2.Java8为集合类引入了另一个重要概念：流（stream）。一个流通常以一个集合类实例为其数据源，然后在其上定义各种操作。流的API设计使用了管道（pipelines）模式。对流的一次操作会返回另一个流。如同IO的API或者StringBuffer的append方法那样，从而多个不同的操作可以在一个语句里串起来。看下面的例子：

    List shapes = ...
    shapes.stream()
    .filter(s -> s.getColor() == BLUE)
    .forEach(s -> s.setColor(RED));

首先调用stream方法，以集合类对象shapes里面的元素为数据源，生成一个流。然后在这个流上调用filter方法，挑出蓝色的，返回另一个流。最后调用forEach方法将这些蓝色的物体喷成红色。（forEach方法不再返回流，而是一个终端方法，类似于StringBuffer在调用若干append之后的那个toString）.

filter方法的参数是Predicate类型，forEach方法的参数是Consumer类型，它们都是函数接口，所以可以使用λ表达式。还有一个方法叫parallelStream()，顾名思义它和stream()一样，只不过指明要并行处理，以期充分利用现代CPU的多核特性。

shapes.parallelStream(); // 或shapes.stream().parallel()

3.来看更多的例子。下面是典型的大数据处理方法，Filter-Map-Reduce：

//给出一个String类型的数组，找出其中所有不重复的素数
public void distinctPrimary(String... numbers) {
    List l = Arrays.asList(numbers);
    List r = l.stream()
             .map(e -> new Integer(e))
             .filter(e -> Primes.isPrime(e))
             .distinct()
             .collect(Collectors.toList());
    System.out.println("distinctPrimary result is: " + r);
}

第一步：传入一系列String（假设都是合法的数字），转成一个List，然后调用stream()方法生成流。

第二步：调用流的map方法把每个元素由String转成Integer，得到一个新的流。map方法接受一个Function类型的参数，上面介绍了，Function是个函数接口，所以这里用λ表达式。

第三步：调用流的filter方法，过滤那些不是素数的数字，并得到一个新流。filter方法接受一个Predicate类型的参数，上面介绍了，Predicate是个函数接口，所以这里用λ表达式。

第四步：调用流的distinct方法，去掉重复，并得到一个新流。这本质上是另一个filter操作。

第五步：用collect方法将最终结果收集到一个List里面去。collect方法接受一个Collector类型的参数，这个参数指明如何收集最终结果。在这个例子中，结果简单地收集到一个List中。我们也可以用Collectors.toMap(e->e, e->e)把结果收集到一个Map中，它的意思是：把结果收到一个Map，用这些素数自身既作为键又作为值。toMap方法接受两个Function类型的参数，分别用以生成键和值，Function是个函数接口，所以这里都用λ表达式。

你可能会觉得在这个例子里，List l被迭代了好多次，map，filter，distinct都分别是一次循环，效率会不好。实际并非如此。这些返回另一个Stream的方法都是“懒（lazy）”的，而最后返回最终结果的collect方法则是“急（eager）”的。在遇到eager方法之前，lazy的方法不会执行。

当遇到eager方法时，前面的lazy方法才会被依次执行。而且是管道贯通式执行。这意味着每一个元素依次通过这些管道。例如有个元素“3”，首先它被map成整数型3；然后通过filter，发现是素数，被保留下来；又通过distinct，如果已经有一个3了，那么就直接丢弃，如果还没有则保留。这样，3个操作其实只经过了一次循环。

下面来看一下也许是最常用的收集器方法，groupingBy：

    //给出一个String类型的数组，找出其中各个素数，并统计其出现次数
    public void primaryOccurrence(String... numbers) {
        List l = Arrays.asList(numbers);
        Map r = l.stream()
            .map(e -> new Integer(e))
            .filter(e -> Primes.isPrime(e))
            .collect( Collectors.groupingBy(p->p, Collectors.summingInt(p->1)) );
        System.out.println("primaryOccurrence result is: " + r);
    }

//把结果收集到一个Map中，用统计到的各个素数自身作为键，其出现次数作为值

Collectors.groupingBy(p->p, Collectors.summingInt(p->1))

下面是一个reduce的例子：

    //给出一个String类型的数组，求其中所有不重复素数的和
    public void distinctPrimarySum(String... numbers) {
        List l = Arrays.asList(numbers);
        int sum = l.stream()
            .map(e -> new Integer(e))
            .filter(e -> Primes.isPrime(e))
            .distinct()
            .reduce(0, (x,y) -> x+y); // equivalent to .sum()
        System.out.println("distinctPrimarySum result is: " + sum);
    }

reduce方法用来产生单一的一个最终结果。
流有很多预定义的reduce操作，如sum()，max()，min()等。

4.再给一个例子

    public void boysAndGirls(List persons) {
        Map result = persons.parallelStream().filter(p -> p.getAge()>=25 && p.getAge()<=35).
            collect(
                Collectors.groupingBy(p->p.getSex(), Collectors.summingInt(p->1))
        );
        System.out.print("boysAndGirls result is " + result);
        System.out.println(", ratio (male : female) is " + (float)result.get(Person.MALE)/result.get(Person.FEMALE));
    }

5.   λ表达式的更多用法

    // 嵌套的λ表达式
    Callable c1 = () -> () -> { System.out.println("Nested lambda"); };
    c1.call().run();

    // 三目运算 用在条件表达式中
    Callable c2 = true ? (() -> 42) : (() -> 24);
    System.out.println(c2.call());

    // 定义一个递归函数，注意须用this限定
    protected UnaryOperator factorial = i -> i == 0 ? 1 : i * this.factorial.apply( i - 1 );
    ...
    System.out.println(factorial.apply(3));

在Java中，随声明随调用的方式是不行的，比如下面这样，声明了一个λ表达式(x, y) -> x + y，同时企图通过传入实参(2, 3)来调用它：

    int five = ( (x, y) -> x + y ) (2, 3); // ERROR! try to call a lambda in-place

这在C++中是可以的，但Java中不行。Java的λ表达式只能用作赋值、传参、返回值等。

6.其他的相关概念

6.1 捕获（Capture）

捕获的概念在于解决在λ表达式中我们可以使用哪些外部变量（即除了它自己的参数和内部定义的本地变量）的问题。

答案是：与内部类非常相似，但有不同点。不同点在于内部类总是持有一个其外部类对象的引用。而λ表达式呢，除非在它内部用到了其外部类（包围类）对象的方法或者成员，否则它就不持有这个对象的引用。

在Java8中，内部类和λ表达式都可以访问effectively final的本地变量。λ表达式的例子如下：

... 
int tmp1 = 1; //包围类的成员变量
static int tmp2 = 2; //包围类的静态成员变量
public void testCapture() {
int tmp3 = 3; //没有声明为final，但是effectively final的本地变量
final int tmp4 = 4; //声明为final的本地变量
int tmp5 = 5; //普通本地变量

Function f1 = i -> i + tmp1;
Function f2 = i -> i + tmp2;
Function f3 = i -> i + tmp3;
Function f4 = i -> i + tmp4;
Function f5 = i -> {
tmp5 += i; // 编译错！对tmp5赋值导致它不是effectively final的
return tmp5;
};
...
tmp5 = 9; // 编译错！对tmp5赋值导致它不是effectively final的
}

6.2 方法引用

任何一个λ表达式都可以代表某个函数接口的唯一方法的匿名描述符。我们也可以使用某个类的某个具体方法来代表这个描述符，叫做方法引用。例如：

Integer::parseInt //静态方法引用
System.out::print //实例方法引用
Person::new //构造器引用

下面是一组例子，教你使用方法引用代替λ表达式：

//c1 与 c2 是一样的（静态方法引用）
    Comparator c2 = (x, y) -> Integer.compare(x, y);
    Comparator c1 = Integer::compare;
    
    //下面两句是一样的（实例方法引用1）
    persons.forEach(e -> System.out.println(e));
    persons.forEach(System.out::println);
    
    //下面两句是一样的（实例方法引用2）
    persons.forEach(person -> person.eat());
    persons.forEach(Person::eat);
    
    //下面两句是一样的（构造器引用）
    strList.stream().map(s -> new Integer(s));
    strList.stream().map(Integer::new);

使用方法引用，你的程序会变得更短些。现在distinctPrimarySum方法可以改写如下：

    public void distinctPrimarySum(String... numbers) {
        List l = Arrays.asList(numbers);
        int sum = l.stream().map(Integer::new).filter(Primes::isPrime).distinct().sum();
        System.out.println("distinctPrimarySum result is: " + sum);
    }

6.3 默认方法

Java8中，接口声明里可以有方法实现了，叫做默认方法。在此之前，接口里的方法全部是抽象方法。

    public interface MyInterf {
    
        String m1();
        
        default String m2() {
            return "Hello default method!";
        }     
    }

这个实际上是混淆了接口和抽象类，但一个类仍然可以实现多个接口。而只能抽象一个抽象类。