简化业务代码开发：看Lambda表达式如何将代码封装为数据
摘要：在云服务业务开发中，善于使用代码新特性，往往能让开发效率大大提升，这里简单介绍下lambad表达式及函数式接口特性。
1.Lambda 表达式
Lambda表达式也被称为箭头函数、匿名函数、闭包。他允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递到方法中），体现出轻量级函数式编程思想。
为什么引入lambda？
Model Code as Data，编码及数据，尽可能轻量级的将代码封装为数据。
解决方案：接口&实现类（匿名内部类）
存在问题：语法冗余，this关键字、变量捕获、数据控制等
public static void main (String[] args){
// 1. 传统模式下，新线程的创建
new Thread (new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("threading..." + Thread.currentThread().getId())
}
}).start();
// 2. lambda表达式优化线程模式
new Thread(()->{
System.out.println("lambda threading..." + Thread.currentThread().getId());
})
}- 不是解决未知问题的新技术
- 对现有问题的语义化优化
- 需要根据实际需求考虑性能问题
2.函数式接口（Functional Interface）
函数式接口就是Java类型系统中的接口，是只包含一个抽象方法的特殊接口（可以有很多非抽象方法）。
语言化检测注解：@FunctionalInterface 检测合法性
java1.8支持接口内包含：抽象方法、默认接口方法、静态接口方法、来自Object继承的方法
/**
* 用户身份认证标记接口
*/
@FunctionalInterface
public interface IUserCredential {
/**
* 通过用户账号，验证用户身份信息的接口
* @param username 要验证的用户账号
* @return 返回身份信息[系统管理员、用户管理员、普通用户]
*/
String verifyUser(String username);
default String getCredential(String username) {
if ("admin".equals(username)) {
return "admin + 系统管理员用户";
} else if("manager".equals(username)){
return "manager + 用户管理员用户";
} else {
return "commons + 普通会员用户";
}
}
String toString();
/**
* 消息合法性验证方法
* @param msg 要验证的消息
* @return 返回验证结果
*/
static boolean verifyMessage(String msg) {
if (msg != null) {
return true;
}
return false;
}
} // 匿名内部类，实现接口的抽象方法
IUserCredential ic = new IUserCredential() {
@Override
public String verifyUser(String username) {
return "admin".equals(username)?"管理员":"会员";
}
};
// lambda表达式是函数式接口的一种简单实现
IUserCredential ic2 = (username) -> {
return "admin".equals(username)?"lbd管理员": "lbd会员";
};JDK 1.8 之前已有的函数式接口:
- java.lang.Runnable
- java.util.concurrent.Callable
- java.security.PrivilegedAction
- java.util.Comparator
- java.io.FileFilter
- more
JDK 1.8 新增加的函数接口：
- java.util.function
/*
java.util.function提供了大量的函数式接口
Predicate 接收参数T对象，返回一个boolean类型结果
Consumer 接收参数T对象，没有返回值
Function 接收参数T对象，返回R对象
Supplier 不接受任何参数，直接通过get()获取指定类型的对象
UnaryOperator 接口参数T对象，执行业务处理后，返回更新后的T对象
BinaryOperator 接口接收两个T对象，执行业务处理后，返回一个T对象
*/
Predicate pre = (String username) -> {
return "admin".equals(username);
};
System.out.println(pre.test("manager"));
Consumer con = (String message) -> {
System.out.println("要发送的消息：" + message);
};
con.accept("lambda expression.");
Function fun = (String gender) -> {
return "male".equals(gender)?1:0;
};
System.out.println(fun.apply("male"));
Supplier sup = () -> {
return UUID.randomUUID().toString();
};
System.out.println(sup.get());
UnaryOperator uo = (String img)-> {
img += "[100x200]";
return img;
};
System.out.println(uo.apply("原图--"));
BinaryOperator bo = (Integer i1, Integer i2) -> {
return i1 > i2? i1: i2;
};
System.out.println(bo.apply(12, 13)); 3.lambda表达式的基本语法
基本语法
- 声明：就是和lambda表达式绑定的接口类型
- 参数：包含在一对圆括号中，和绑定的接口中的抽象方法中的参数个数及顺序一致。
- 操作符：->
- 执行代码块：包含在一对大括号中，出现在操作符号的右侧
[接口声明] = (参数) -> {执行代码块};
// 没有参数，没有返回值的lambda表达式绑定的接口
interface ILambda1{
void test();
}
// 带有参数，没有返回值的lambda表达式
interface ILambda2{
void test(String name, int age);
}
// 带有参数，带有返回值的lambda表达式
interface ILambda3 {
int test(int x, int y);
}
ILambda1 i1 = () -> System.out.println("hello boys!");
i1.test();
ILambda2 i21 = ( n, a) -> {
System.out.println(n + "say: my year's old is " + a);
};
i21.test("jerry", 18);
ILambda2 i22 = (n, a) ->
System.out.println(n + " 说：我今年" + a + "岁了.");
i22.test("tom", 22);
ILambda3 i3 = (x, y) -> {
int z = x + y;
return z;
};
System.out.println(i3.test(11, 22));
ILambda3 i31 = (x, y) -> x + y;
System.out.println(i31.test(100, 200));总结：
- lambda表达式，必须和接口进行绑定。
- lambda表达式的参数，可以附带0个到n个参数，括号中的参数类型可以不用指定，jvm在运行时，会自动根据绑定的抽象方法中的参数进行推导。
- lambda表达式的返回值，如果代码块只有一行，并且没有大括号，不用写return关键字，单行代码的执行结果，会自动返回。 如果添加了大括号，或者有多行代码，必须通过return关键字返回执行结果。
变量捕获
- 匿名内部类型变量捕获
- lambda表达式变量捕获
// 1. 匿名内部类型中对于变量的访问
String s1 = "全局变量";
public void testInnerClass() {
String s2 = "局部变量";
new Thread(new Runnable() {
String s3 = "内部变量";
@Override
public void run() {
// 访问全局变量
// System.out.println(this.s1);// this关键字~表示是当前内部类型的对象（报错）
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);// 局部变量的访问，不能对局部变量进行数据的修改final
// s2 = "hello";
System.out.println(s3);
System.out.println(this.s3);
}
}).start();
}
// 2. lambda表达式变量捕获
public void testLambda() {
String s2 = "局部变量lambda";
new Thread(() -> {
String s3 = "内部变量lambda";
// 访问全局变量
// 不再建立对象域
System.out.println(this.s1);// this关键字，表示的就是所属方法所在类型的对象
// 访问局部变量
System.out.println(s2);
// s2 = "hello";// 不能进行数据修改，默认推导变量的修饰符：final
System.out.println(s3);
s3 = "labmda 内部变量直接修改";
System.out.println(s3);
}).start();
}总结：Lambda表达式优化了匿名内部类类型中的this关键字，不再单独建立对象作用域，表达式本身就是所属类型对象的一部分，在语法语义上使用更加简洁。
类型检查
对于语法相同的表达式，Jvm在运行的过程中，在底层通过解释及重构，进行类型的自动推导。
- 表达式类型检查
- 参数类型检查
@FunctionalInterface
interface MyInterface {
R strategy (T t, R r);
}
public static void test(MyInterface inter) {
List list = inter.strategy("hello", new ArrayList());
System.out.println(list);
}
public static void main(String[] args) {
test(new MyInterface() {
@Override
public List strategy(String s, List list) {
list.add(s);
return list;
}
});
test((x, y) -> {
y.add(x);
return y;
// x.add(y);
// return x;
});
/*
(x,y)->{..} --> test(param) --> param==MyInterface --> lambda表达式-> MyInterface类型
这个就是对于lambda表达式的类型检查，MyInterface接口就是lambda表达式的目标类型(target typing)
(x,y)->{..} --> MyInterface.strategy(T r, R r)--> MyInterface inter
--> T==String R==List --> lambda--> (x, y) == strategy(T t , R r)--> x==T==String y==R==List
*/ 方法重载
interface Param1 {
void outInfo(String info);
}
interface Param2 {
void outInfo(String info);
}
// 定义重载的方法
public void lambdaMethod(Param1 param) {
param.outInfo("hello param1 imooc!");
}
public void lambdaMethod(Param2 param) {
param.outInfo("hello param2 imooc");
}
test.lambdaMethod(new Param1() {
@Override
public void outInfo(String info) {
System.out.println(info);
}
});
test.lambdaMethod(new Param2() {
@Override
public void outInfo(String info) {
System.out.println("------");
System.out.println(info);
}
});
/*
lambda表达式存在类型检查-> 自动推导lambda表达式的目标类型
lambdaMethod() -> 方法 -> 重载方法
-> Param1 函数式接口
-> Param2 函数式接口
调用方法-> 传递Lambda表达式-> 自动推导->
-> Param1 | Param2
*/
// 报错 Ambigus Method call
// test.lambdaMethod( (String info) -> {
// System.out.println(info);
// });总结：出现方法重载的类型中参数都是函数式接口的情况，需使用匿名内部类实现替代lambda表达式。
底层构建原理
public class Test{
public static void main(String args[]){
ITest it = (message) -> System.out.println(message);
it.markUp("lambda!");
// new Test$$Lambda$1().markUp("lambda");
}
}
interface ITest{
void markUp(String msg);
}javac Test.java
- javap -p Test.class (javap反解析工具 -p显示所有类与成员)
java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses Test
Compiled from "Test.java"
public class Test {
public Test();
public static void main(java.lang.String[]);
private static void lambda$main$0(java.lang.String){
System.out.println(message);
};
}
finnal class Test$$Lambda$1 implements ITest{
private Test$$Lambda$1(){
}
public void markUp(java.lang.String msg){
Test.lambda$main$0(msg);
}
}-
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- 声明一个私有静态方法，对Lambda表达式做一个具体的方法实现
- 声明一个final内部类型并实现接口
- 在实现接口后的重写方法中利用外部类调用该私有静态方法
-
4.方法引用
方法引用提供了非常有用的语法，可以直接引用已有Java类或对象（实例）的方法或构造器。与lambda联合使用，方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁，减少冗余代码。
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- 静态方法引用
- 实例方法引用
- 构造方法引用
-
class Person {
private String name;
private String gender;
private int age;
// 静态方法引用
public static int compareByAge(Person p1, Person p2) {
return p1.getAge() - p2.getAge();
}
}
class PersonUtil {
// 增加一个实例方法
public int comprareByName(Person p1, Person p2) {
return p1.getName().hashCode() - p2.getName().hashCode();
}
interface IPerson {
// 抽象方法：通过指定类型的构造方法初始化对象数据
Person initPerson(String name, String gender, int age);
}public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add(new Person("shuke", "男", 29));
list.add(new Person("tom", "男", 16));
list.add(new Person("jerry", "男", 20));
list.add(new Person("beita", "女", 30));
// 1.匿名内部类实现
Collections.sort(list, new Comparator() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
});
// 2.lambda表达式实现
Collections.sort(list, (p1, p2) -> p1.getAge() - p2.getAge());
// 3.静态方法引用实现
Collections.sort(list, Person::compareByAge);
// 4.实例方法引用
PersonUtil pu = new PersonUtil();
Collections.sort(list, pu::comprareByName);
list.forEach(System.out::println);
// 5.构造方法引用：绑定函数式接口
IPerson ip = Person::new;
Person person = p1.initPerson("tom", "男", 18);
System.out.println(person);
} 5.Stream
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- 新添加的Stream流—是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作。把真正的函数式编程风格引入到Java中。
- 不存储数据，也不修改原始源。
- Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。
- Stream API可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。
- 这种风格将要处理的元素集合看作一种流， 流在管道中传输， 并且可以在管道的节点上进行处理， 比如筛选， 排序，聚合等。
- 元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。
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// 1. for循环实现 List list = new ArrayList(); for (String s : list) { if (s.length() > 3) { lista.add(s); } } System.out.println(lista);
// 2. 迭代器实现
List listb = new ArrayList<>();
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
String s = it.next();
if(s.length() > 3) {
listb.add(s);
}
}
System.out.println(listb);
// 3. stream实现
List listc = list.stream().filter(s->s.length()>3)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(listc); 几者关系
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- lambda表达式是传统方法的语法糖，简化并且改造传统内部类实现设计方案的另一种实现模式。
- 方法引用又是lambda基础上的语法糖，和Stream没有关系，简化方法调用的。
- Stream是针对数据和集合的强化优化操作，可以和lambda结合起来简化编码过程。
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常见API介绍
1.聚合操作
2.Stream的处理流程
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- 数据源
- 数据转换[可一到多次转换]
- 获取结果
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3.获取Stream对象
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- 从集合或者数组中获取
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Collection.stream(), 如list.stream()
Collection.parallelstream(), 获得支持并发处理的流
Arrays.stream(T t)
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- BufferReader
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BufferReader.lines()-> stream()
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- 静态工厂
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java.util.stream.IntStream.range()..
java.nio.file.Files.walk()..
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- 自定构建
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java.util.Spliterator
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- 更多的方式
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Random.ints()
Pattern.spiltAsStream()..
4.中间操作API{intermediate}：
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- 操作结果是一个Stream对象，所以中间操作可有一个或多个连续的中间操作，需要注意的是中间操作只记录操作方式，不做具体执行，直到结束操作发生时，才做数据的最终执行。
- 中间操作就是业务逻辑处理
- 操作过程分为有状态和无状态
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无状态：即处理数据时，不受前置中间操作的影响
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- map/filter/peek/parallel/sequential/unordered
- 有状态：即处理数据时，受前置中间操作的影响
- distant/sorted/limit/skip
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5.终结操作|结束操作{Terminal}
一个steam对象只能有一个Terminal操作。这个操作不可逆，一旦发生，就会真实处理数据生成对应结果
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- 非短路操作:当前的Stream对象必须处理完集合中所有的数据，才能得到处理结果
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forEach/forEachOrdered/toArray/reduce/collect/min/max/count/iterator
短路操作:当前的Stream对象在处理过程中，一旦满足某个条件，就可以得到结果
anyMatch/AllMatch/noneMatch/findfirst/findAny等
short-circuiting : 在无限大的stream 中返回有限大的stream 需要包含短路操作是有必要的
Stream转换
// 1. 批量数据 -> Stream对象
// 多个数据
Stream stream = Stream.of("admin", "tom", "jerry");
// 数组
String [] strArrays = new String[] {"xueqi", "biyao"};
Stream stream2 = Arrays.stream(strArrays);
// 列表
List list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
Stream stream3 = list.stream();
// 集合
Set set = new HashSet<>();
set.add("aaa");
set.add("bbb");
set.add("ccc");
Stream stream4 = set.stream();
// Map
Map map = new HashMap<>();
map.put("tom", 1000);
map.put("jerry", 1200);
map.put("shuke", 1000);
Stream stream5 = map.entrySet().stream();
//2. Stream对象对于基本数据类型的功能封装
//int / long / double
IntStream.of(new int[] {10, 20, 30}).forEach(System.out::println); //只做一次拆箱装箱
IntStream.range(1, 5).forEach(System.out::println);
IntStream.rangeClosed(1, 5).forEach(System.out::println);
// 3. Stream对象 --> 转换得到指定的数据类型
// 数组
Object [] objx = stream.toArray(String[]::new);
// 字符串
String str = stream.collect(Collectors.joining()).toString();
System.out.println(str);
// 列表
//List listx = (List) stream.collect(Collectors.toList());
System.out.println(listx);
// 集合
//Set setx = (Set) stream.collect(Collectors.toSet());
System.out.println(setx);
// Map
//Map mapx = (Map) stream.collect(Collectors.toMap(x->x, y->"value:"+y));
System.out.println(mapx); Stream常见操作
// Stream中常见的API操作
List accountList = new ArrayList<>();
accountList.add("tom");
accountList.add("jerry");
accountList.add("apha");
accountList.add("beta");
accountList.add("shuke");
// map() 中间操作，map()方法接收一个Functional接口
accountList = accountList.stream().map(x->"name:" + x).collect(Collectors.toList());
// filter() 添加过滤条件，过滤符合条件的用户
accountList = accountList.stream().filter(x-> x.length() > 3).collect(Collectors.toList());
// forEach 增强型循环
accountList.forEach(x-> System.out.println("forEach->" + x));
// peek() 中间操作，迭代数据完成数据的依次处理过程
accountList.stream()
.peek(x -> System.out.println("peek 1: " + x))
.peek(x -> System.out.println("peek 2:" + x))
.forEach(System.out::println);// 合并多个过程 迭代只发生一次
accountList.forEach(System.out::println);
// Stream中对于数字运算的支持
List intList = new ArrayList<>();
intList.add(20);
intList.add(19);
intList.add(7);
intList.add(8);
intList.add(86);
intList.add(11);
intList.add(3);
intList.add(20);
// skip() 中间操作，有状态，跳过部分数据
intList.stream().skip(3).forEach(System.out::println);
// limit() 中间操作，有状态，限制输出数据量
intList.stream().skip(3).limit(2).forEach(System.out::println);
// distinct() 中间操作，有状态，剔除重复的数据
intList.stream().distinct().forEach(System.out::println);
// sorted() 中间操作，有状态，排序
// max() 获取最大值
Optional optional = intList.stream().max((x, y)-> x-y);
System.out.println(optional.get());
// min() 获取最小值
// reduce() 合并处理数据
Optional optional2 = intList.stream().reduce((sum, x)-> sum + x);
System.out.println(optional2.get()); 6.案例
问题一：将实例List转化为Map
对于List