Lambda表达式、函数式接口讲解及使用
Lambda表达式
函数式编程思想概述
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在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言，面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。
做什么，而不是怎么做
我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。
传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达到目的，过程与形式其实并不重要。
Lambda的优化
当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用java.lang.Thread类来启动该线程。
传统写法,代码如下：
public class Demo03Thread {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}).start();
}
}
本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。
代码分析:
对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：
Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；- 为了指定
run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类； - 为了省去定义一个
RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类； - 必须覆盖重写抽象
run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错； - 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。
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Lambda表达式写法,代码如下：
借助Java 8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：
public class Demo04LambdaRunnable {
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程
}
}
这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。
不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！
Lambda的格式
标准格式:
Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：
- 一些参数
- 一个箭头
- 一段代码
Lambda表达式的标准格式为：
(参数类型 参数名称,参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }
格式说明：
- 小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。
->是新引入的语法格式，代表指向动作。- 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。
匿名内部类与lambda对比:
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}).start();
仔细分析该代码中，Runnable接口只有一个run方法的定义：
public abstract void run();
即制定了一种做事情的方案（其实就是一个方法）：
- 无参数：不需要任何条件即可执行该方案。
- 无返回值：该方案不产生任何结果。
- 代码块（方法体）：该方案的具体执行步骤。
同样的语义体现在Lambda语法中，要更加简单：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
- 前面的一对小括号即
run方法的参数（无），代表不需要任何条件； - 中间的一个箭头代表将前面的参数传递给后面的代码；
- 后面的输出语句即业务逻辑代码。
参数和返回值:
下面举例演示java.util.Comparator接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：
public abstract int compare(T o1, T o2);
当需要对一个对象数组进行排序时，Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设有一个Person类，含有String name和int age两个成员变量：
public class Person {
private String name;
private int age;
// 省略构造器、toString方法与Getter Setter
}
传统写法
如果使用传统的代码对Person[]数组进行排序，写法如下：
public class Demo05Comparator {
public static void main(String[] args) {
// 本来年龄乱序的对象数组
Person[] array = { new Person("古力娜扎", 19), new Person("迪丽热巴", 18), new Person("马尔扎哈", 20) };
// 匿名内部类
Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
};
Arrays.sort(array, comp); // 第二个参数为排序规则，即Comparator接口实例
for (Person person : array) {
System.out.println(person);
}
}
}
这种做法在面向对象的思想中，似乎也是“理所当然”的。其中Comparator接口的实例（使用了匿名内部类）代表了“按照年龄从小到大”的排序规则。
代码分析
下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。
- 为了排序，
Arrays.sort方法需要排序规则，即Comparator接口的实例，抽象方法compare是关键； - 为了指定
compare的方法体，不得不需要Comparator接口的实现类； - 为了省去定义一个
ComparatorImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类； - 必须覆盖重写抽象
compare方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错； - 实际上，只有参数和方法体才是关键。
Lambda写法
public class Demo06ComparatorLambda {
public static void main(String[] args) {
Person[] array = {
new Person("古力娜扎", 19),
new Person("迪丽热巴", 18),
new Person("马尔扎哈", 20) };
Arrays.sort(array, (Person a, Person b) -> {
return a.getAge() - b.getAge();
});
for (Person person : array) {
System.out.println(person);
}
}
}
省略格式:
省略规则
在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：
- 小括号内参数的类型可以省略；
- 如果小括号内有且仅有一个参，则小括号可以省略；
- 如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。
备注：掌握这些省略规则后，请对应地回顾本章开头的多线程案例。
可推导即可省略
Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法：
Runnable接口简化:
1. () -> System.out.println("多线程任务执行！")
Comparator接口简化:
2. Arrays.sort(array, (a, b) -> a.getAge() - b.getAge());
Lambda的前提条件
Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：
- 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。
无论是JDK内置的Runnable、Comparator接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。 - 使用Lambda必须具有接口作为方法参数。
也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。
备注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。
函数式接口
概述
函数式接口在Java中是指：有且仅有一个抽象方法的接口。
函数式接口，即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda，所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法，Java中的Lambda才能顺利地进行推导。
备注:从应用层面来讲，Java中的Lambda可以看做是匿名内部类的简化格式，但是二者在原理上不同。
格式
只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可：
修饰符 interface 接口名称 {
public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
// 其他非抽象方法内容
}
由于接口当中抽象方法的public abstract是可以省略的，所以定义一个函数式接口很简单：
public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
FunctionalInterface注解
与@Override注解的作用类似，Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解：@FunctionalInterface。该注解可用于一个接口的定义上：
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。不过，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。
常用函数式接口
JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景，它们主要在java.util.function包中被提供。前文的MySupplier接口就是在模拟一个函数式接口：java.util.function.Supplier。其实还有很多，下面是最简单的几个接口及使用示例。
Supplier接口
java.util.function.Supplier接口，它意味着"供给" , 对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。
抽象方法 : get
仅包含一个无参的方法：T get()。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。
public class Demo08Supplier {
private static String getString(Supplier<String> function) {
return function.get();
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
System.out.println(getString(() -> msgA + msgB));
}
}
求数组元素最大值
使用Supplier接口作为方法参数类型，通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示：接口的泛型请使用java.lang.Integer类。
代码示例:
public class DemoIntArray {
public static void main(String[] args) {
int[] array = { 10, 20, 100, 30, 40, 50 };
printMax(() -> {
int max = array[0];
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
if (array[i] > max) {
max = array[i];
}
}
return max;
});
}
private static void printMax(Supplier<Integer> supplier) {
int max = supplier.get();
System.out.println(max);
}
}
Consumer接口
java.util.function.Consumer接口则正好相反，它不是生产一个数据，而是消费一个数据，其数据类型由泛型参数决定。
抽象方法：accept
Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。基本使用如：
import java.util.function.Consumer;
public class Demo09Consumer {
private static void consumeString(Consumer<String> function , String str) {
function.accept(str);
}
public static void main(String[] args) {
consumeString(s -> System.out.println(s));
}
}
Function接口
java.util.function.Function接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据，前者称为前置条件，后者称为后置条件。有进有出，所以称为“函数Function”。
抽象方法：apply
Function接口中最主要的抽象方法为：R apply(T t)，根据类型T的参数获取类型R的结果。使用的场景例如：将String类型转换为Integer类型。
public class Demo11FunctionApply {
private static void method(Function<String, Integer> function, Str str) {
int num = function.apply(str);
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(s -> Integer.parseInt(s) , "10");
}
}
Predicate接口
有时候我们需要对某种类型的数据进行判断，从而得到一个boolean值结果。这时可以使用java.util.function.Predicate接口。
抽象方法：test
Predicate接口中包含一个抽象方法：boolean test(T t)。用于条件判断的场景，条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑，只要字符串长度大于5则认为很长。
public class Demo15PredicateTest {
private static void method(Predicate<String> predicate,String str) {
boolean veryLong = predicate.test(str);
System.out.println("字符串很长吗：" + veryLong);
}
public static void main(String[] args) {
method(s -> s.length() > 5, "HelloWorld");
}
}