数据结构 Java数据结构 --- Lambda表达式

Lambda表达式

1. Lambda表达式的背景

Lambda表达式是JDK 1.8中一个重要的新特性。
lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。
Lambda 表达式（Lambda expression）可以看作是一个匿名函数，基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure） 。

1.1 Lambda表达式的语法

基本语法:(parameters)->expression 或 (parameters)->{statements;}

Lambda表达式由三部分组成：

1. paramaters： 类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
2. ->： 可理解为“被用于”的意思
3. 方法体： 可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不反回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不反回。

// 1. 不需要参数,返回值为 2
    () -> 2;
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
    x -> 2 * x;
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
    (x, y) -> x + y;
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
    (int x, int y) -> x * y;
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
    (String s)->System.out.print(s);

1.2 函数式接口

函数式接口定义： 一个接口有且只有一个抽象方法 。

注意：

1. 如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口
2. 如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。

定义方式：

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test(); // 只能有一个抽象方法
}

另一种方式:

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test(); // 只能有一个抽象方法
    default void test2(){
        System.out.println("111");
    }
}

2. Lambda表达式的基本使用

2.1 无返回值无参数

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}
public class Test {
 public static void main2(String[] args) {
        //无返回值无参数
        NoParameterNoReturn parameterNoReturn = ()-> System.out.println("重写方法");
    }
}

2.2 无返回值一个参数

// 无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //无返回值有一个参数
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (a)->{System.out.println(a);};
        oneParameterNoReturn.test(10);

        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn1 = a-> System.out.println(a);
        oneParameterNoReturn1.test(10);

        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn2 = System.out::println;
        oneParameterNoReturn2.test(10);
    }
}

2.3 无返回值多个参数

//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a,int b);
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a,b)->{
            System.out.println(a+b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(10,20);
        
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn1 = (a, b) -> System.out.println(a+b);
        moreParameterNoReturn1.test(20,30);
    }
}

2.4 有返回值无参数

//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{return 10;};
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);

        NoParameterReturn noParameterReturn1 = ()->10;
        int ret1 = noParameterReturn1.test();
        System.out.println(ret1);
    }
}

2.5 有返回值一个参数

//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (a) -> {return a+11;};
        int ret = oneParameterReturn.test(10);
        System.out.println(ret);
        
        OneParameterReturn oneParameterReturn1 = a -> a+11;
        System.out.println(oneParameterReturn1.test(10));
    }
}

2.6 有返回值多个参数

//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a,int b);
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (a,b) -> {return a+b;};
        moreParameterReturn.test(10,20);
        
        MoreParameterReturn moreParameterReturn1 = (a,b) -> a+b;
        System.out.println(moreParameterReturn1.test(30,40));
    }
}

2.7 PriorityQueue使用示例

2.8 语法精简

1. 参数类型可以省略，如果需要省略，每个参数的类型都要省略。
2. 参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略
3. 如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略
4. 如果方法体中只有一条语句，其是return语句，那么大括号可以省略，且去掉return关键字。

3. 变量捕获

Lambda 表达式中存在变量捕获 ，了解了变量捕获之后，我们才能更好的理解Lambda 表达式的作用域 。Java当中的匿名类中，会存在变量捕获。

3.1 匿名内部类的变量捕获

class Test1{
    public void func(){
        System.out.println("func");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test1(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("内部类,重写了func方法");
                System.out.println("捕获变量, 要么是常量,要么未发生的变量" + a);
            }
        }.func();
    }
}

在上述代码当中的变量a就是，捕获的变量。这个变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的 你要保证在使用之前，没有修改。

错误示例1:

错误示例2:

3.2 Lambda的变量捕获

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
}
public static void main(String[] args) {
	int a = 10;
	NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
		// a = 99; error
		System.out.println("捕获变量："+a);
	};
	noParameterNoReturn.test();
}

4. Lambda在集合当中的使用

为了能够让Lambda和Java的集合类集更好的一起使用，集合当中，也新增了部分接口，以便与Lambda表达式对接。

对应的接口	新增的方法
Collection	removeIf() spliterator() stream() parallelStream() forEach()
List	replaceAll() sort()
Map	getOrDefault() forEach() replaceAll() putIfAbsent() remove() replace() computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge()

4.1 Collection接口

forEach()方法演示
使用示例:

class Test1{
    public void func(){
        System.out.println("func");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("ze");
        list.add("www");
        list.add("qwer");
        list.add("lambda");

        list.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });

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

4.2 List接口

sort()方法的演示
使用示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("ze");
        list.add("www");
        list.add("qwer");
        list.add("lambda");

        list.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o1.length()-o2.length();
            }
        });
        System.out.println(list);

        list.sort((o1, o2) -> o1.length()-o2.length());
        System.out.println(list);
}

4.3 Map接口

forEach()方法
代码示例：

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer,String> map = new HashMap<>();
        map.put(1,"ze");
        map.put(2,"www");
        map.put(3,"qwer");
        map.put(4,"lambda");

        map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>() {
            @Override
            public void accept(Integer integer, String s) {
                System.out.println("key:"+integer+"value:"+s);
            }
        });

        map.forEach((key,value)-> System.out.println("key:"+key+"value:"+value));
    }

5. 总结

Lambda表达式的优点很明显，在代码层次上来说，使代码变得非常的简洁。缺点也很明显，代码不易读。

优点：

1. 代码简洁，开发迅速
2. 方便函数式编程
3. 非常容易进行并行计算
4. Java 引入 Lambda，改善了集合操作

缺点：

1. 代码可读性变差
2. 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高
3. 不容易进行调试