Java8-Lambda表达式与函数式接口

Lambda表达式

Lambda表达式（也叫做闭包）是Java 8中最大的也是期待已久的变化。它允许我们将一个函数当作方法的参数（传递函数），或者说把代码当作数据，这是每个函数式编程者熟悉的概念。很多基于JVM平台的语言一开始就支持Lambda表达式，但是Java程序员没有选择，只能使用匿名内部类来替代Lambda表达式。

Lambda表达式的设计被讨论了很久，而且花费了很多的功夫来交流。不过最后取得了一个折中的办法，得到了一个新的简明并且紧凑的Lambda表达式结构。最简单的Lambda表达式可以用逗号分隔的参数列表、->符号和功能语句块来表示。示例如下：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( e -> System.out.println( e ) );

请注意到编译器会根据上下文来推测参数的类型，或者你也可以显示地指定参数类型，只需要将类型包在括号里。举个例子：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach( ( String e ) -> System.out.println( e ) );

如果Lambda的功能语句块太复杂，我们可以用大括号包起来，跟普通的Java方法一样，如下：

String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

Lambda表达式可能会引用类的成员或者局部变量（会被隐式地转变成final类型），下面两种写法的效果是一样的：

String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

和

final String separator = ",";
Arrays.asList( "a", "b", "d" ).forEach(
    ( String e ) -> System.out.print( e + separator ) );

Lambda表达式可能会有返回值，编译器会根据上下文推断返回值的类型。如果lambda的语句块只有一行，不需要return关键字。下面两个写法是等价的：

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> e1.compareTo( e2 ) );

和

Arrays.asList( "a", "b", "d" ).sort( ( e1, e2 ) -> {
    int result = e1.compareTo( e2 );
    return result;
} );

函数式接口

语言的设计者们思考了很多如何让现有的功能和lambda表达式友好兼容。于是就有了函数接口这个概念。函数接口是一种只有一个抽象方法的接口（contains only one abstract method），像这样地，函数接口可以隐式地转换成lambda表达式。

java.lang.Runnable 和java.util.concurrent.Callable是函数接口两个最好的例子。但是在实践中，函数接口是非常脆弱的，只要有人在接口里添加多一个方法，那么这个接口就不是函数接口了，就会导致编译失败。Java 8提供了一个特殊的注解**@FunctionalInterface**来克服上面提到的脆弱性并且显示地表明函数接口的目的（java里所有现存的接口都已经加上了@FunctionalInterface）。让我们看看一个简单的函数接口定义：

@FunctionalInterface
public interface Functional {
    void method();
}

我们要记住默认的方法和静态方法（下一节会具体解释）不会违反函数接口的约定，例子如下：

@FunctionalInterface
public interface FunctionalDefaultMethods {
    void method();
 
    default void defaultMethod() {
    }
}

支持Lambda是Java 8最大的卖点，他有巨大的潜力吸引越来越多的开发人员转到这个开发平台来，并且在纯Java里提供最新的函数式编程的概念。对于更多的细节，请参考官方文档。

接口的默认方法和静态方法

Java 8增加了两个新的概念在接口声明的时候：默认和静态方法。默认方法和Trait有些类似，但是目标不一样。默认方法允许我们在接口里添加新的方法，而不会破坏实现这个接口的已有类的兼容性，也就是说不会强迫实现接口的类实现默认方法。

默认方法和抽象方法的区别是抽象方法必须要被实现，默认方法不是。作为替代方式，接口可以提供一个默认的方法实现，所有这个接口的实现类都会通过继承得倒这个方法（如果有需要也可以重写这个方法），让我们来看看下面的例子：

private interface Defaulable {
    // Interfaces now allow default methods, the implementer may or
    // may not implement (override) them.
    default String notRequired() {
        return "Default implementation";
    }
}
 
private static class DefaultableImpl implements Defaulable {
}
 
private static class OverridableImpl implements Defaulable {
    @Override
    public String notRequired() {
        return "Overridden implementation";
    }
}

接口Defaulable使用default关键字声明了一个默认方法notRequired()，类DefaultableImpl实现了Defaulable接口，没有对默认方法做任何修改。另外一个类OverridableImpl重写类默认实现，提供了自己的实现方法。

Java 8 的另外一个有意思的新特性是接口里可以声明静态方法，并且可以实现。例子如下：

private interface DefaulableFactory {
    // Interfaces now allow static methods
    static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) {
        return supplier.get();
    }
}

下面是把接口的静态方法和默认方法放在一起的示例（::new 是构造方法引用，后面会有详细描述）：

public static void main( String[] args ) {
    Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new );
    System.out.println( defaulable.notRequired() );
 
    defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new );
    System.out.println( defaulable.notRequired() );
}

控制台的输出如下：

Default implementation
Overridden implementation

JVM平台的接口的默认方法实现是很高效的，并且方法调用的字节码指令支持默认方法。默认方法使已经存在的接口可以修改而不会影响编译的过程。java.util.Collection中添加的额外方法就是最好的例子：stream(), parallelStream(), forEach(), removeIf()

虽然默认方法很强大，但是使用之前一定要仔细考虑是不是真的需要使用默认方法，因为在层级很复杂的情况下很容易引起模糊不清甚至变异错误。更多的详细信息请参考官方文档。

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参考文献：

并发编程网 - ifeve.com Java 8 特性 – 终极手册

JAVA8十大新特性详解（精编）

官方文档