【数据结构】Lambda

⭐ 作者：小胡_不糊涂
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1. 背景

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），基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。

1.1 语法

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

• 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。
• ->：可理解为“被用于”的意思
• 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返回，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返回。

// 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

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 {
	//注意：只能有一个方法
	void test();
}

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
	default void test2() {
		System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");
	}
}

2. 基本使用

Lambda可以理解为：Lambda就是匿名内部类的简化，实际上是创建了一个类，实现了接口，重写了接口的方法。

先实现几个接口：

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
	void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
	void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
	int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
	int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
	int test(int a,int b);
}

Lambda的具体使用实例：

public class TestDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
            System.out.println("无参数无返回值");
        };
        noParameterNoReturn.test();

        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a)->{
            System.out.println("一个参数无返回值："+ a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);

        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a,int b)->{
            System.out.println("多个参数无返回值："+a+" "+b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20,30);

        NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{
            System.out.println("有返回值无参数！");
            return 40;
        };
//接收函数的返回值
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a)->{
            System.out.println("有返回值有一个参数！");
            return a;
        };
        ret = oneParameterReturn.test(50);
        System.out.println(ret);

        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a,int b)->{
            System.out.println("有返回值多个参数！");
            return a+b;
        };
        ret = moreParameterReturn.test(60,70);
        System.out.println(ret);
    }
}

3. 变量捕获

3.1 匿名内部类

匿名内部类就是没有名字的内部类。在Java的匿名类中，会存在变量捕获。

匿名内部类不能定义任何静态成员、方法。
匿名内部类中的方法不能是抽象的.
匿名内部类必须实现接口或抽象父类的所有抽象方法.
匿名内部类访问的外部类成员变量或成员方法必须用static修饰.

匿名内部类的使用示例：

class Test{
	public void func(){
		System.out.println("func()");
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		new Test(){
			@Override
			public void func() {
				System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
			}
		};
	}
}

3.2 匿名内部类的变量捕获

class Test {
	public void func(){
		System.out.println("func()");
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		int a = 100;
		new Test(){
			@Override
			public void func() {
				System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
				System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
+" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
			}
		};
	}
}

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。

如下代码就是错误的代码：

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		int a = 100;
		new Test(){
			@Override
			public void func() {
				a = 99;
				System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
				System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
+" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
			}
		};
	}
}
//该代码会直接编译报错

3.3 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);//也不允许修改
	};
	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()

4.2 Collection接口

forEach() 方法演示
该方法在接口 Iterable 当中，原型如下：

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
	Objects.requireNonNull(action);
	for (T t : this) {
		action.accept(t);
	}
}

该方法表示：对容器中的每个元素执行action指定的动作 。
示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.forEach(new Consumer<String>(){
            @Override
            public void accept(String str){
            //简单遍历集合中的元素。
                System.out.print(str+" ");//Hello world hello lambda
            }
        });
    }

修改为Lambda表达式如下：

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
		//表示调用一个，不带有参数的方法，其执行花括号内的语句，为原来的函数体内容。
        list.forEach(s -> {
            System.out.println(s);//Hello world hello lambda
        });
    }

4.2 List接口

sort()方法的演示
sort方法源码：该方法根据c指定的比较规则对容器元素进行排序。

public void sort(Comparator<? super E> c) {
	final int expectedModCount = modCount;
	Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
	if (modCount != expectedModCount) {
		throw new ConcurrentModificationException();
	}
	modCount++;
}

使用示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String str1, String str2){
				//这里比较长度
                return str1.length()-str2.length();
            }
        });
        System.out.println(list);//[Hello, world,hello,lambda]
    }

修改为Lambda表达式如下：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        //调用带有2个参数的方法，且返回长度的差值
        list.sort((str1,str2)-> str1.length()-str2.length());
        System.out.println(list);//[Hello, world,hello,lambda]
    }

4.3 Map接口

HashMap 的 forEach()
该方法原型如下：

default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
	Objects.requireNonNull(action);
	for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
		K k;
		V v;
		try {
			k = entry.getKey();
			v = entry.getValue();
		} catch(IllegalStateException ise) {
			// this usually means the entry is no longer in the map.
			throw new ConcurrentModificationException(ise);
		}
		action.accept(k, v);
	}
}

作用是对Map中的每个映射执行action指定的操作。
代码示例：

 public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "world");
        map.put(3, "hello");
        map.put(4, "lambda");
        map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>(){
            @Override
            public void accept(Integer k, String v){
                System.out.println(k + "=" + v);
            }
        });
    }
//1=hello
//2=world
//3=hello
//4=lambda

修改为Lambda表达式：

public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "bit");
        map.put(3, "hello");
        map.put(4, "lambda");
        map.forEach((k,v)-> System.out.println(k + "=" + v));
    }