Java -- Lambda表达式；函数式接口

Posted 2022-12-13 MinggeQingchun

一、Lambda表达式

Lambda 表达式，也可称为闭包，它是Java 8 发布的最重要新特性

Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递进方法中） 

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）

（一）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,返回他们的和
(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)

Lambda语法特点

• 类型声明可省略：参数的类型可省略，编译器可自动识别
• 参数圆括号可省略：一个参数可以省略圆括号，无参或多个参数需要圆括号
• 大括号可省略：如果主体部分只是一个语句，可以省略大括号
• 返回关键字可省略：如果主体只有一个表达式返回值，则可以省略返回关键字编译器会自动返回，如果多条语句则不能省略

（二）Lambda表达式使用

Lambda表达式中我们只需要关心：参数列表 方法体

Lambda从普通接口实现类至Lambda表达式生成过程

public class LambdaTest 
    public static void main(String[] args) 
        Like like = new LikeImpl();
        like.like();

        like = new LikeImpl2();
        like.like();

        //4、局部内部类
        class LikeImpl3 implements Like
            @Override
            public void like() 
                System.out.println("I like3");
            
        
        like = new LikeImpl3();
        like.like();

        //5、匿名内部类
        like = new Like()
            @Override
            public void like() 
                System.out.println("I like4");
            
        ;
        like.like();

        //6、Lambda表达式
        like = () -> 
            System.out.println("I like5");
        ;
        like.like();
    

    //3、静态内部类
    static class LikeImpl2 implements Like
        @Override
        public void like() 
            System.out.println("I like2");
        
    


//1、定义一个接口（有且只有一个抽象方法；接口中抽象方法的public abstract可以省略）
interface Like
    // 有且只有一个抽象方法(接口中抽象方法的public abstract可以省略)
    void like();


//2、接口实现类
class LikeImpl implements Like
    @Override
    public void like() 
        System.out.println("I like");
    

Lambda简化过程 

/**
 * Lambda表达式只能有一行代码情况下才能简化为一行
 * 多个参数也可去掉参数类型，但是要去都去，要加都加
 */
public class LambdaTest2 
    public static void main(String[] args) 
        Love like = null;

        // Lambda表达式
        like = (int a) -> 
            System.out.println("I like " + a);
        ;
        like.like(520);

        //1、去掉参数类型
        like = (a) -> 
            System.out.println("I like " + a);
        ;
        like.like(521);

        //2、去掉参数类型括号
        like = a ->
            System.out.println("I like " + a);
        ;
        like.like(522);

        //3、去掉方法体花括号
        like = a -> System.out.println("I like " + a);
        like.like(522);
    


// 定义一个接口（有且只有一个抽象方法；接口中抽象方法的public abstract可以省略）
interface Love
    // 有且只有一个抽象方法(接口中抽象方法的public abstract可以省略)
    void like(int a);

Lambda表达式的语法还可以精简

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

1、List和foreach、sort

public static void main(String[] args) 
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

        //List的foreach
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.forEach(new Consumer<String>() 
            @Override
            public void accept(String s) 
                System.out.println(s);
            
        );
        System.out.println("----------");
        //Lambda方法
        list.forEach(a-> System.out.println(a));

        //List的sort 方法
        list.sort(new Comparator<String>() 
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) 
                return o1.compareTo(o2);
            
        );
        System.out.println(list);
        System.out.println("----------");
        //Lambda方法
        list.sort((o1,o2)->o2.compareTo(o1));
        System.out.println(list);
    

源码如下：

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> 

    /**
     * Performs this operation on the given argument.
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);
    
    ......



@Override
    public void forEach(Consumer<? super E> action) 
        Objects.requireNonNull(action);
        final int expectedModCount = modCount;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
        final int size = this.size;
        for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) 
            action.accept(elementData[i]);
        
        if (modCount != expectedModCount) 
            throw new ConcurrentModificationException();
        
    

2、HashMap和forEach

public static void main(String[] args) 
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();

        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "lambda");
        map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>()
            @Override
            public void accept(Integer k, String v)
                System.out.println(k + "=" + v);
            
        );

        //Lambda方法
        map.forEach((k,v)-> System.out.println("key = "+k+" ,value = "+v));
    

源码如下：

@FunctionalInterface
public interface BiConsumer<T, U> 

    /**
     * Performs this operation on the given arguments.
     *
     * @param t the first input argument
     * @param u the second input argument
     */
    void accept(T t, U u);
    
    ......



@Override
    public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) 
        Node<K,V>[] tab;
        if (action == null)
            throw new NullPointerException();
        if (size > 0 && (tab = table) != null) 
            int mc = modCount;
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) 
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                    action.accept(e.key, e.value);
            
            if (modCount != mc)
                throw new ConcurrentModificationException();
        
    

二、函数式接口

函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法，但是可以有多个非抽象方法的接口

使用 @FunctionalInterface 注解

函数式接口可以被隐式转换为 lambda 表达式，如创建线程 实现的 Runnable 接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable 
    public abstract void run();

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

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。因此，只要保证接口中只有一个抽象方法，可以不加这个注解。加上就会自动进行检测

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
• java.nio.file.PathMatcher
• java.lang.reflect.InvocationHandler
• java.beans.PropertyChangeListener
• java.awt.event.ActionListener
• javax.swing.event.ChangeListener

JDK 1.8 新增加的函数接口：

• java.util.function

Java中主要有4个常用函数式接口，都在 java.util.function包下

Function，Predicate，Consumer，Supplier

1、Function

传入参数T，返回类型R

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> 
    R apply(T t);

/**
 * Function 函数型接口, 有一个输入参数 T ，有一个输出 R
 * 只要是 函数型接口 可以 用 lambda表达式简化
 */
public class FunctionTest 
    public static void main(String[] args) 
        Function<String ,String> function = new Function<String, String>() 
            @Override
            public String apply(String s) 
                return s;
            
        ;

        System.out.println(function.apply("abc"));
    

2、Predicate

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> 
    boolean test(T t);

/**
 * 断定型接口：有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！
 */
public class PredicateTest 
    public static void main(String[] args) 
        Predicate<String> predicate = new Predicate<String>() 
            @Override
            public boolean test(String s) 
                System.out.println(s);
                return true;
            
        ;

        System.out.println(predicate.test("abc"));
    

3、Consumer

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> 
    void accept(T t);

/**
 * Consumer 消费型接口: 只有输入，没有返回值
 */
public class ConsumerTest 
    public static void main(String[] args) 
        Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() 
            @Override
            public void accept(String s) 
                System.out.println(s);
            
        ;
        consumer.accept("abc");
    

4、Supplier

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> 

    /**
     * Gets a result.
     *
     * @return a result
     */
    T get();

/**
 * Supplier 供给型接口 没有参数，只有返回值
 */
public class SupplierTest 
    public static void main(String[] args) 
        Supplier<String> supplier = new Supplier<String>() 
            @Override
            public String get() 
                return "abc";
            
        ;

        System.out.println(supplier.get());