java三目表达式_Java8新特性Lambda表达式

1 Lambda表达式

对于很多计算机语言来说，Lambda表达式并不是陌生的语法格式，而对于Java而言，它的到来比较晚，直到Java8更新之后，Lambda表达式才正式出现在Java语法中。所以如果我们想在Java程序中使用Lambda表达式，我们必须将JDK升级到Java8的版本。

Lambda表达式它是基于数学中的λ演算而得名，也写作λ表达式，Lambda表达式表示一个闭包或者匿名函数(方法)。在不同的计算机语言中，Lambda表达式的符号各有差异。

Lambda表达式在Java中的主要作用是为了解决匿名类中匿名方法实现的问题(来自Oracle的官方文档的说法)。我们知道在接口使用上，通常是使用自定义类(或内部类)的方式来实现接口。而Lambda表达式属于一种匿名类的实现方式，但前提条件是，该接口必须是函数接口才能使用Lambda表达式。下面我们用一个例子来对比一下，接口的普通实现方式和Lambda实现方式。

上述示例中采用Lambda表达式实现了Add接口，它的代码更加简洁，这也是使用Lambda表达式的重要原因。

1.1 函数式接口

函数接口，我们也称它为SAM接口(Single Abstract Method interfaces)，中文的解释就是"单个抽象方法接口"。要成为函数接口，它的前提条件必须是一个接口才可以，抽象类是不允许的(即使符合单个抽象方法的抽象类也不可以)。函数式接口在定义上与普通接口的语法规则是一样的，但一个接口要想成为函数式接口需要具备以下几个条件：

· 接口中只能有一个抽象方法。

· 接口中除了一个抽象方法外，可以含有默认方法(default方法)和静态方法。因为方法和静态方法都是实现方法，并不影响接口中抽象方法的个数。

· 接口中可以拥有Object类中同名的抽象方法。

在定义一个函数式接口时，如果无法确认自定义的接口是否符合函数式接口要求，我们可以借助Java为我们提供的注解"@FunctionalInterface"来进行验证，如下面示例所示：

在接口定义上添加"@FunctionalInterface"注解，在编译的时候会对接口进行检查，如果不符合函数式接口的定义规则，编译时会报错。

1.2 语法结构

Lambda表达式究竟是什么？从第一个Lambda表达式的示例上来看，Lambda表达式是一个可以向接口对象赋值的语句。在Lambda表达式中，它没有像匿名类那样去实现一个接口，省略了部分语法格式。同时Lambda表达式还省略了接口中的抽象方法，以及方法中的参数类型，而是在特殊符号后直接编写实现语句(如下图所示)。

Lambda表达式组成部分

从赋值的角度上来说，我们可以将Lambda表达式看成一个对象，它会根据引用来推导出Lambda的实现(但必须保证该接口是一个函数接口如上图中的Add接口必须是一个函数接口，只有函数式接口才能通过Lambda表达式进行推导)。

一个Lambda表达式由参数部分和实现部分组成，中间用特殊符号连接符号"->"进行链接。在使用的时候，可根据具体环境继续简写。

1.参数部分：使用括号"()"代表参数列表。如果只有一个参数，可以省略括号。多个参数应使用逗号进行分割，要特别注意没有参数的表达式不能省略括号。括号中的参数类型可以添加、可以省略，省略时它会自己进行推导，但必须保证与接口方法的参数顺序一致。

2.用大括号"{}" 代表方法体(如果方法内只有一条语句，可以省去)，括号内书写方法内容。如果存在返回值，且方法内只有一条语句时，可以省略return关键字，但该语句表达式必须能够表达出返回值的含义。

Lambda表达式简略写法

1.3 目标类型推导

在使用Lambda表达式的时候，Lambda表达式以赋值的形式传递给接口引用，这时就需要Lambda表达式进行自动推导。例如在"Add add=(a,b)->a+b;"这句代码中，它首先要推导出Lambda表达式的主体是函数式接口"Add"的实现，其次匹配参数，参数"a"和"b"必须与接口中的唯一抽象方法数量匹配，并自动匹配参数类型。最后匹配表达式是否与抽象方法的返回类型相符。这些推导在编译的时候会检查。

Lambda表达式在编写的时候要注意以下四点：

1.引用接口必须是函数式接口。

2.表达式和接口抽象方法的参数数量、类型和位置上必须一一对应。

3.Lambda表达式中返回值与接口抽象方法的返回类型相同(类型可兼容，可返回类型的子类)。

4.Lambda表达式内抛出的异常和接口抽象方法throws的类型相同或兼容。

Lambda表达式在很多场景中都可以使用，例如在下述环境中，Lambda表达式可以根据上下文环境进行推导。

1.返回语句推导：同样在方法内的返回语句中，可以从方法的返回类型上进行推导。下面示例中，Person类中需要返回一个Comparator外比较器对象，我们可以直接在return语句中使用Lambda表达式来实现(两个表达式效果一样)。

Lambda返回语句推导

2.数组初始化器推导：在创建数组初始化时，也可以使用Lambda表达式的进行类型的推导(必须是符合函数接口的类型组成的数组，如Runnable(线程)，FileFilter(标准IO中的文件过滤器等，这些接口在Java8中，都被注解了函数式接口)。

在下面示例中，我们定义的NumberRandom接口，包含了一个用于生成随机数的抽象方法。当我们创建NumberRandom接口数组时，我们可以使用Lambda表达式进行数组的创建。

Lambda表达式应用于数组初始化

在上述示例中，当数据元素初始化的时候，我们没有声明个数，而是采用了直接赋值的方式进行数组初始化。给数组赋值的每一个元素都由Lambda表达式构成，由此可见Lambda可以推导出正确的数组元素类型。

3.方法和构造方法参数推导：当一个函数式接口作为参数时，我们也可以直接使用Lambda表达式，编译的时候会推导出符合参数的类型。在下面示例，自定义类FindFile中设置了文件过滤器，来完成文件查找时的过滤功能，我们可以通过Lambda表达式来传递参数。

Lambda表达式作为参数使用

在设置文件过滤器时(行11), setFileFilter方法的参数是FileFilter，这时表达式被推导为FileFilter。

4.Lambda函数体推导：大多数情况下，Lambda表达式的类型是比较明确的，例如在没有重载方法的情况下，方法的参数的类型是明确的，所以Lambda表达式能够清楚的知道自己应该推导出什么类型，我们也称这样为"显式类型"。

但如果方法是重载方法，这个时候Lambda表达式被推导成什么类型完全是由参数决定的。这时表达式作为参就无法自行推导，而是去依赖表达式中的参数数量进行推导，我们称这样的方式为"隐式类型"。在下面示例中，我们可以用参数的个数或类型来推导出函数的类型。

Lambda函数推导

在上述示例中，方法setFunction有两个重载方法，分别需要提供FileFilter和Runnable接口对象。恰好这两个接口对都是函数式接口，表达式的推断就要根据表达式中的参数来确定。

而在极端情况下，参数的个数都一样，就会存在分歧(二义性)，这个时候我们就需要将Lambda进行转型。例如下面示例中，参数的数量也无法推导出Lambda表达式的类型，我们只能通过强制转化告诉虚拟机该如何推导。

明确推导类型

5.三目表达式推导：在三目表达式中，也可以根据条件返回的分支，将类型推导出来。在下面示例所示。

Lambda表达式应用于三目表达式中

6.转型表达式推导：在很多场景下，我们都会使用替换原则，用父类引用子类对象。这时Lambda无法推导出父类型，就不能被父类所引用。在这种情况下我们就需要对Lambda进行强制转型，告诉Lambda表达式要推导的类型，如下面示例所示。

Lambda表达式转型

通常情况下，任何一个引用类型对象赋值给Object引用都是正常的操作，但在Lambda表达式中，Lambda会根据引用进行推导，如果引用对象是Object，它是无法推导出来的，这时我们可以在Lambda表达式前加上一个类型转化，表示Lambda表达式按指定类型进行推导。这种使用方式虽然与重载函数的使用相似，但意义是完全不同的。

2 变量的作用域

通常情况下Lambda表达式可以看做一个方法中内部类的实现，那么这就涉及到了一个问题——变量的操作。Lambda表达式除了可以操作自身定义的变量外，也可以操作表达式的外部变量，这一点它与内部类是相同的(如下示例所示)：

Lambda操作成员变量和局部变量

实例运行结果:

在上述示例中，Lambda表达式在类的实例方法中，它可以操作该类的所有成员变量。如果Lambda操作的是表达式外部的局部变量，那么该变量只能是进行读取操作(默认成为final变量)，不能进行赋值操作。

在this关键字的处理上，Lambda和内部类是不同的。内部类中this关键字不是外部类的强引用，而是内部类自身的强引用。在Lambda中，this关键字是外部类的强引用，在下面示例中，我们对两种引用做了对比。

Lambda和内部类中this关键字的强引用

从上述示例中，我们可以看到，内部类Inner中出现的this关键字是自身的强引用，如果要获取外部类的强引用，需要使用"外部类.this"引出。而Lambda表达式中的this关键字就是当前类的强引用。

关于Lambda表达式的基础应用，就讲到这里。下面我们继续介绍Lambda表达式中方法引用的使用Lambda表达式——方法引用。