Lambda表达式
文章目录
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- 1.什么是Lambda表达式
- 2.为什么使用Lambda表达式
- 3.Lambda表达式语法
- 4.函数式接口
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- 4.1 什么是函数式接口
- 4.2 自定义函数式接口
- 4.3 Java内置函数式接口
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- 5.方法引用
- 6.构造器引用
- 7.数组引用
- 8.Lambda表达式的作用域
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- 8.1 访问局部变量
- 8.2 访问局部引用，静态变量，实例变量
- 8.3 Lambda表达式访问局部变量作限制的原因
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- 9.Lambda表达式的优缺点
1.什么是Lambda表达式
Lambda表达式，也可称为闭包。类似于JavaScript中的闭包，它是推动Java8发布的最重要的新特性。
2.为什么使用Lambda表达式
我们可以把Lambda表达式理解为一段可以传递的代码（将代码像数据一样进行传递）。Lambda允许把函数作为一个方法的参数，使用Lambda表达式可以写出更简洁、更灵活的代码，而其作为一种更紧凑的代码风格，使Java的语言表达能力得到了提升。
一个简单示例：
分别使用成员内部类、局部内部类、静态内部类、匿名内部类方式实现Runnable的run()方法并创建和启动线程,如下所示:
public class LambdaDemo {
/**
* 成员内部类
*/
class MyThread01 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("成员内部类：用Lambda语法创建线程吧!");
}
}
/**
* 静态内部类
*/
static class MyThread02 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("静态内部类：对啊，用Lambda语法创建线程吧!");
}
}
public static void main(String[] args) {
/**
* 局部内部类
*/
class MyThread03 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("局部内部类：用Lambda语法创建线程吧!");
}
}
/**
* 匿名内部类
*/
Runnable runnable = new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println("匿名内部类：求求你，用Lambda语法创建线程吧!");
}
};
//成员内部类方式
LambdaDemo lambdaDemo = new LambdaDemo();
MyThread01 myThread01 =lambdaDemo.new MyThread01();
new Thread(myThread01).start();
//静态内部类方式
MyThread02 myThread02 = new MyThread02();
new Thread(myThread02).start();
//局部内部类
MyThread03 myThread03 = new MyThread03();
new Thread(myThread03).start();
//匿名内部类的方式
new Thread(runnable).start();
}
}
可以看到上面创建方式，代码量都不少，使用Lambda表达式实现，如下所示：
//Lambda方式
new Thread(() -> System.out.println("使用Lambda就对了")).start();
12
可以看到代码明显简洁了许多。
3.Lambda表达式语法
Lambda表达式在Java语言中引入了一个操作符**“->”**，该操作符被称为Lambda操作符或箭头操作符。它将Lambda分为两个部分：
左侧：指定了Lambda表达式需要的所有参数
右侧：制定了Lambda体，即Lambda表达式要执行的功能。
像这样：
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }
以下是lambda表达式的重要特征:
可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定明表达式返回了一个数值。
下面对每个语法格式的特征进行举例说明：
(1)语法格式一：无参，无返回值，Lambda体只需一条语句。如下：
@Test
public void test01(){
Runnable runnable=()-> System.out.println("Runnable 运行");
runnable.run();//结果：Runnable 运行
}
(2)语法格式二：Lambda需要一个参数，无返回值。如下：
@Test
public void test02(){
Consumer<String> consumer=(x)-> System.out.println(x);
consumer.accept("Hello Consumer");//结果：Hello Consumer
}
(3)语法格式三：Lambda只需要一个参数时，参数的小括号可以省略，如下：
public void test02(){
Consumer<String> consumer=x-> System.out.println(x);
consumer.accept("Hello Consumer");//结果：Hello Consumer
}
(4)语法格式四：Lambda需要两个参数，并且Lambda体中有多条语句。
@Test
public void test04(){
Comparator<Integer> com=(x, y)->{
System.out.println("函数式接口");
return Integer.compare(x,y);
};
System.out.println(com.compare(2,4));//结果：-1
}
(5)语法格式五：有两个以上参数，有返回值，若Lambda体中只有一条语句，return和大括号都可以省略不写
@Test
public void test05(){
Comparator<Integer> com=(x, y)-> Integer.compare(x,y);
System.out.println(com.compare(4,2));//结果：1
}
(6)Lambda表达式的参数列表的数据类型可以省略不写，因为JVM可以通过上下文推断出数据类型，即“类型推断”
@Test
public void test06(){
Comparator<Integer> com=(Integer x, Integer y)-> Integer.compare(x,y);
System.out.println(com.compare(4,2));//结果：1
}
类型推断：在执行javac编译程序时，JVM根据程序的上下文推断出了参数的类型。Lambda表达式依赖于上下文环境。
语法背诵口诀：左右遇一括号省，左侧推断类型省，能省则省。
4.函数式接口
4.1 什么是函数式接口
==只包含一个抽象方法的接口，就称为函数式接口。==我们可以通过Lambda表达式来创建该接口的实现对象。
我们可以在任意函数式接口上使用@FunctionalInterface注解，这样做可以用于检测它是否是一个函数式接口，同时javadoc也会包含一条声明，说明这个接口是一个函数式接口。
4.2 自定义函数式接口
按照函数式接口的定义，自定义一个函数式接口，如下：
@FunctionalInterface
public interface MyFuncInterf<T> {
public T getValue(String origin);
}
定义一个方法将函数式接口作为方法参数。
public String toLowerString(MyFuncInterf<String> mf,String origin){
return mf.getValue(origin);
}
将Lambda表达式实现的接口作为参数传递。
@Test
public void test07() {
String value = toLowerString((str) -> {
return str.toLowerCase();
}, "ABC");
System.out.println(value);//结果ABC
}
4.3 Java内置函数式接口
四大核心函数式接口的介绍，如图所示：
使用示例：
1.Consumer:消费型接口 void accept(T t)
public void makeMoney(Integer money, Consumer<Integer> consumer) {
consumer.accept(money);
}
@Test
public void test01() {
makeMoney(100, t -> System.out.println("今天赚了" + t));//结果：今天赚了100
makeMoney(100, System.out::println);
}
2.Supplier：供给型接口 T get()
/**
产生指定的整数集合放到集合中
Iterable接口的forEach方法的定义：方法中使用到了Consumer消费型接口，
default void forEach(Consumer action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
*/
@Test
public void test02() {
List list = addNumInList(10, () -> (int) (Math.random() * 100));
list.forEach(t -> System.out.println(t));
}
public List addNumInList(int size, Supplier<Integer> supplier) {
List<Integer> list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < size; i++) {
list.add(supplier.get());
}
return list;
}
这时候小白肯定就要问了为什么(int) (Math.random() * 100)加return不行,因为他生产的东西不是我们所需要的List最最最主要的原因是因为去掉大括号的同时要去掉return
3.Function
/**
* 使用函数式接口处理字符串。
*/
public String handleStr(String s, Function<String, String> f) {
return f.apply(s);
}
@Test
public void test03() {
System.out.println(handleStr("abc", (String s) -> s.toUpperCase()));
}
//结果：ABC
4.Predicate:断言型接口 boolean test(T t)
/**
自定义条件过滤字符串集合
*/
@Test
public void test04() {
List<String> strings = Arrays.asList("啊啊啊", "2333", "666", "?????????");
List<String> stringList = filterStr(strings, (s) -> s.length() > 3);
for (String s : stringList) {
System.out.println(s);
}
}
public List<String> filterStr(List<String> list, Predicate<String> predicate) {
ArrayList result = new ArrayList();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
if (predicate.test(list.get(i))) {
result.add(list.get(i));
}
}
return result;
}
我们来解析一下这个predicate.test()即把这个括号里的参数传入然后进行判断
我们来扩展一下在一个函数当中我们可以设置多个Predicate predicate
public static boolean checkString(String string, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){
// return pre1.test(string) && pre2.test(string);
return pre1.and(pre2).test(string);
}
public static void main(String[] args) {
//定义一个字符串
String s = "abcdef";
//调用checkString方法，参数传递字符串和两个lambda表达式
boolean b = checkString(s,(String str)->{return str.length() > 5;},(String str)->{return str.contains("a");});
System.out.println(b);
}
5.方法引用
当要传递给Lambda体的操作，已经有实现的方法了，就可以使用方法引用！（实现抽象方法的参数列表，必须与方法引用的参数列表一致，方法的返回值也必须一致，即方法的签名一致）。方法引用可以理解为方法引用是Lambda表达式的另外一种表现形式。
方法引用的语法：使用操作符“::”将对象或类和方法名分隔开。
方法引用的使用情况共分为以下三种：
对象::实例方法名
类::静态方法名
类::实例方法名
使用示例：
1.对象::实例方法名
/**
* PrintStream中的println方法定义
*
* public void println(String x) {
* synchronized (this) {
* print(x);
* newLine();
* }
* }
*/
//对象::实例方法名
@Test
public void test1() {
PrintStream out = System.out;
Consumer<String> consumer = out::println;
consumer.accept("hello");
}
2.类::静态方法名
/**
* Integer类中的静态方法compare的定义：
* public static int compare(int x, int y) {
* return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
* }
*/
@Test
public void test2(){
Comparator<Integer> comparable=(x,y)->Integer.compare(x,y);
//使用方法引用实现相同效果
Comparator<Integer> integerComparable=Integer::compare;
System.out.println(integerComparable.compare(4,2));//结果：1
System.out.println(comparable.compare(4,2));//结果：1
}
3.类::实例方法名
@Test
public void test3() {
BiPredicate<String, String> bp = (x, y) -> x.equals(y);
//使用方法引用实现相同效果
BiPredicate<String, String> bp2 = String::equals;
System.out.println(bp.test("1", "2"));//结果：false
System.out.println(bp.test("1", "2"));//结果：false
}
4.综合练习
class Dog {
private String name;
public Dog(String name) {
this.name = name;
}
public static void bark(Dog dog) {
System.out.println(dog + "叫了");
}
public void ect(Dog dog) {
System.out.println(dog + "吃狗粮");
}
@Override
public String toString() {
return this.name;
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//消费者函数
Consumer<Dog> consumer1 = Dog::bark;
consumer1.accept(new Dog("哮天犬"));
Consumer<Dog> consumer2 = new Dog("小")::ect;
consumer2.accept(new Dog("原因"));
}
}
最后我们打印的是原因吃狗粮
于是我们又添加的一个
Dog dog = new Dog("小");
Consumer<Dog> consumer3 = dog::ect;
consumer3.accept(dog);
证明dog::ect这个只是得到了一个方法
6.构造器引用
格式：类名::new
与函数式接口相结合，自动与函数式接口中方法兼容，可以把构造器引用赋值给定义的方法。需要注意构造器参数列表要与接口中抽象方法的参数列表一致。使用示例：
创建一个实体类Employee：
public class Employee {
private Integer id;
private String name;
private Integer age;
@Override
public String toString() {
return "Employee{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
public Employee(){
}
public Employee(Integer id) {
this.id = id;
}
public Employee(Integer id, Integer age) {
this.id = id;
this.age = age;
}
public Employee(int id, String name, int age) {
this.id = id;
this.name = name;
this.age = age;
}
}
使用构造器引用与函数式接口相结合
@Test
public void test01(){
//引用无参构造器
Supplier<Employee> supplier=Employee::new;
System.out.println(supplier.get());
//引用有参构造器
Function<Integer,Employee> function=Employee::new;
System.out.println(function.apply(21));
BiFunction<Integer,Integer,Employee> biFunction=Employee::new;
System.out.println(biFunction.apply(8,24));
}
输出结果：
Employee{id=null, name='null', age=null}
Employee{id=21, name='null', age=null}
Employee{id=8, name='null', age=24}
7.数组引用
数组引用的格式：type[]:new
使用示例：
@Test
public void test02(){
Function<Integer,String[]> function=String[]::new;
String[] apply = function.apply(10);
System.out.println(apply.length);//结果：10
}
8.Lambda表达式的作用域
Lambda表达式可以看作是匿名内部类实例化的对象，Lambda表达式对变量的访问限制和匿名内部类一样，因此Lambda表达式可以访问局部变量、局部引用，静态变量，实例变量。
8.1 访问局部变量
在Lambda表达式中规定只能引用标记了final的外层局部变量。我们不能在lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。
public class TestFinalVariable {
interface VarTestInterface{
Integer change(String str);
}
public static void main(String[] args) {
//局部变量不使用final修饰
Integer tempInt = 1;
VarTestInterface var = (str -> Integer.valueOf(str+tempInt));
//再次修改,不符合隐式final定义
tempInt = 2;
Integer str =var.change("111") ;
System.out.println(str);
}
}
上面代码会出现编译错误，出现如下提示：
表达式变量是最终变量
特殊情况下，局部变量也可以不用声明为 final，但是必须不可被后面的代码修改（即隐性的具有 final 的语义）
例如上面的代码确保Lambda表达式后局部变量后面不做修改，就可以成功啦！
public class TestFinalVariable {
interface VarTestInterface{
Integer change(String str);
}
public static void main(String[] args) {
//局部变量不使用final修饰
Integer tempInt = 1;
VarTestInterface var = (str -> Integer.valueOf(str+tempInt));
Integer str =var.change("111") ;
System.out.println(str);
}
}
8.2 访问局部引用，静态变量，实例变量
Lambda表达式不限制访问局部引用变量，静态变量，实例变量。代码测试都可正常执行，代码：
public class LambdaScopeTest {
/**
* 静态变量
*/
private static String staticVar;
/**
* 实例变量
*/
private static String instanceVar;
@FunctionalInterface
interface VarChangeInterface{
Integer change(String str);
}
/**
* 测试引用变量
*/
private void testReferenceVar(){
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("111");
//访问外部引用局部引用变量
VarChangeInterface varChangeInterface = ((str) -> Integer.valueOf(list.get(0)));
//修改局部引用变量
list.set(0,"222");
Integer str =varChangeInterface.change("");
System.out.println(str);
}
/**
* 测试静态变量
*/
void testStaticVar(){
staticVar="222";
VarChangeInterface varChangeInterface = (str -> Integer.valueOf(str+staticVar));
staticVar="333";
Integer str =varChangeInterface.change("111") ;
System.out.println(str);
}
/**
* 测试实例变量
*/
void testInstanceVar(){
instanceVar="222";
VarChangeInterface varChangeInterface = (str -> Integer.valueOf(str+instanceVar));
instanceVar="333";
Integer str =varChangeInterface.change("111") ;
System.out.println(str);
}
public static void main(String[] args) {
new LambdaScopeTest().testReferenceVar();
new LambdaScopeTest().testStaticVar();
new LambdaScopeTest().testInstanceVar();
}
}
Lambda表达式里不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。
//编程报错
Integer tempInt = 1;
VarTestInterface varTest01 = (tempInt -> Integer.valueOf(tempInt));
VarTestInterface varTest02 = (str -> {
Integer tempInt = 1;
Integer.valueOf(str);
});
8.3 Lambda表达式访问局部变量作限制的原因
Lambda表达式不能访问非final修饰的局部变量的原因是，局部变量是保存在栈帧中的。而在Java的线程模型中，栈帧中的局部变量是线程私有的，如果允许Lambda表达式访问到栈帧中的变量地址（可改变的局部变量），则会可能导致线程私有的数据被并发访问，造成线程不安全问题。
基于上述，对于引用类型的局部变量，因为Java是值传递，又因为引用类型的指向内容是保存在堆中，是线程共享的，因此Lambda表达式中可以修改引用类型的局部变量的内容，而不能修改该变量的引用。
对于基本数据类型的变量，在 Lambda表达式中只是获取到该变量的副本，且局部变量是线程私有的，因此无法知道其他线程对该变量的修改，如果该变量不做final修饰，会造成数据不同步的问题。
但是实例变量，静态变量不作限制，因为实例变量，静态变量是保存在堆中(Java8之后)，而堆是线程共享的。在Lambda表]达式内部是可以知道实例变量，静态变量的变化。
9.Lambda表达式的优缺点
优点：
使代码更简洁，紧凑
可以使用并行流来并行处理，充分利用多核CPU的优势
有利于JIT编译器对代码进行优化
缺点：
非并行计算情况下，其计算速度没有比传统的 for 循环快
不容易调试
若其他程序员没有学过 Lambda 表达式，代码不容易看懂
Integer tempInt = 1;
Integer.valueOf(str);
});
#### 8.3 Lambda表达式访问局部变量作限制的原因
Lambda表达式不能访问非final修饰的局部变量的原因是，局部变量是保存在栈帧中的。而在Java的线程模型中，栈帧中的局部变量是线程私有的，如果允许Lambda表达式访问到栈帧中的变量地址（可改变的局部变量），则会可能导致线程私有的数据被并发访问，造成线程不安全问题。
基于上述，对于引用类型的局部变量，因为Java是值传递，又因为引用类型的指向内容是保存在堆中，是线程共享的，因此Lambda表达式中可以修改引用类型的局部变量的内容，而不能修改该变量的引用。
对于基本数据类型的变量，在 Lambda表达式中只是获取到该变量的副本，且局部变量是线程私有的，因此无法知道其他线程对该变量的修改，如果该变量不做final修饰，会造成数据不同步的问题。
但是实例变量，静态变量不作限制，因为实例变量，静态变量是保存在堆中(Java8之后)，而堆是线程共享的。在Lambda表]达式内部是可以知道实例变量，静态变量的变化。
## 9.Lambda表达式的优缺点
优点：
使代码更简洁，紧凑
可以使用并行流来并行处理，充分利用多核CPU的优势
有利于JIT编译器对代码进行优化
缺点：
非并行计算情况下，其计算速度没有比传统的 for 循环快
不容易调试
若其他程序员没有学过 Lambda 表达式，代码不容易看懂