Lombda表达式

Posted 2021-01-08 mtime2004

1 函数式编程思想概述

在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言，面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。

冗余的Runnable代码

传统写法

当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过 java.lang.Runnable 接口来定义任务内容，并使用

java.lang.Thread 类来启动该线程。代码如下：

public class Demo01Runnable {

public static void main(String[] args) {

//    匿名内部类

Runnable task = new Runnable() {

@Override

public void run() { // 覆盖重写抽象方法

System.out.println("多线程任务执行！");

}

};

new Thread(task).start(); // 启动线程

}

}

本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个 Runnable 接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。

代码分析

对于 Runnable 的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：

Thread 类需要 Runnable 接口作为参数，其中的抽象 run 方法是用来指定线程任务内容的核心；

 为了指定 run 的方法体，不得不需要 Runnable 接口的实现类；

 为了省去定义一个 RunnableImpl 实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；

  必须覆盖重写抽象 run 方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；

 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。

编程思想转换

做什么，而不是怎么做

我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做

的事情是：将 run 方法体内的代码传递给 Thread 类知晓。

传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。

那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达

到目的，过程与形式其实并不重要。

生活举例


当我们需要从北京到上海时，可以选择高铁、汽车、骑行或是徒步。我们的真正目的是到达上海，而如何才能到达

上海的形式并不重要，所以我们一直在探索有没有比高铁更好的方式——搭乘飞机。


而现在这种飞机（甚至是飞船）已经诞生：2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了Lambda表达

式的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。

借助Java 8的全新语法，上述 Runnable 接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：

public class Demo02LambdaRunnable{

　　public static void main (String[] args){

　　new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程

}

}

这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。
不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！

回顾匿名内部类

Lambda是怎样击败面向对象的？在上例中，核心代码其实只是如下所示的内容：

() ‐> System.out.println("多线程任务执行！")

为了理解Lambda的语义，我们需要从传统的代码起步。

使用实现类

要启动一个线程，需要创建一个 Thread 类的对象并调用 start 方法。而为了指定线程执行的内容，需要调用

Thread 类的构造方法：

public Thread(Runnable target)

为了获取 Runnable 接口的实现对象，可以为该接口定义一个实现类 RunnableImpl ：

public class RunnableImpl implements Runnable {

@Override

public void run() {

System.out.println("多线程任务执行！");

}

}

然后创建该实现类的对象作为 Thread 类的构造参数：

public class Demo03ThreadInitParam {

public static void main(String[] args) {

Runnable task = new RunnableImpl();

new Thread(task).start();

}

使用匿名内部类

这个 RunnableImpl 类只是为了实现 Runnable 接口而存在的，而且仅被使用了唯一一次，所以使用匿名内部类的

语法即可省去该类的单独定义，即匿名内部类：

public class Demo04ThreadNameless {

public static void main(String[] args) {

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("多线程任务执行！");

}

}).start();

}

}

匿名内部类的好处与弊端

一方面，匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义；另一方面，匿名内部类的语法——确实太复杂了！

语义分析

仔细分析该代码中的语义， Runnable 接口只有一个 run 方法的定义：

public abstract void run();

即制定了一种做事情的方案（其实就是一个函数）：

  无参数：不需要任何条件即可执行该方案。

  无返回值：该方案不产生任何结果。

  代码块（方法体）：该方案的具体执行步骤。

同样的语义体现在 Lambda 语法中，要更加简单：

() ‐> System.out.println("多线程任务执行！")

  前面的一对小括号即 run 方法的参数（无），代表不需要任何条件；

  中间的一个箭头代表将前面的参数传递给后面的代码；

  后面的输出语句即业务逻辑代码。
 

Lambda标准格式


Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：

  一些参数

  一个箭头

  一段代码

Lambda表达式的标准格式为：

(参数类型 参数名称) ‐> { 代码语句 }

格式说明：

  小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。

   -> 是新引入的语法格式，代表指向动作。

  大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。

2.7 使用Lambda标准格式（无参无返回）

题目

给定一个厨子 Cook 接口，内含唯一的抽象方法 makeFood ，且无参数、无返回值。如下：

public interface Cook {

void makeFood();

}

在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用 invokeCook 方法，打印输出“吃饭啦！”字样：

public class Demo05InvokeCook {

public static void main(String[] args) {

// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法

}

private static void invokeCook(Cook cook) {

cook.makeFood();

}

}

解答

public static void main(String[] args) {

invokeCook(() ‐> {

System.out.println("吃饭啦！");

});

}

备注：小括号代表 Cook 接口 makeFood 抽象方法的参数为空，大括号代表 makeFood 的方法体。

2.8 Lambda的参数和返回值

下面举例演示 java.util.Comparator<T> 接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：

public abstract int compare(T o1, T o2);

当需要对一个对象数组进行排序时， Arrays.sort 方法需要一个 Comparator 接口实例来指定排序的规则。假设有

一个 Person 类，含有 String name 和 int age 两个成员变量：

public class Person {

private String name;

private int age;

// 省略构造器、toString方法与Getter Setter

}

传统写法

如果使用传统的代码对 Person[] 数组进行排序，写法如下：

import java.util.Arrays;

import java.util.Comparator;

public class Demo06Comparator {

public static void main(String[] args) {

//    本来年龄乱序的对象数组

Person[] array = {

new Person("古力娜扎", 19), new Person("迪丽热巴", 18), new Person("马尔扎哈", 20) };

//    匿名内部类

Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {

@Override

public int compare(Person o1, Person o2) {

return o1.getAge() ‐ o2.getAge();

}

};

Arrays.sort(array, comp); // 第二个参数为排序规则，即Comparator接口实例

for (Person person : array) {

System.out.println(person);

}

}

}

这种做法在面向对象的思想中，似乎也是“理所当然”的。其中 Comparator 接口的实例（使用了匿名内部类）代表

了“按照年龄从小到大”的排序规则。

代码分析

下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。

为了排序， Arrays.sort 方法需要排序规则，即 Comparator 接口的实例，抽象方法 compare 是关键；
 
为了指定 compare 的方法体，不得不需要 Comparator 接口的实现类；

  为了省去定义一个 ComparatorImpl 实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；

  必须覆盖重写抽象 compare 方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；

  实际上，只有参数和方法体才是关键。

Lambda写法

import java.util.Arrays;

public class Demo07ComparatorLambda {

public static void main(String[] args) {

Person[] array = {

new Person("古力娜扎", 19),

new Person("迪丽热巴", 18),

new Person("马尔扎哈", 20) };

Arrays.sort(array, (Person a, Person b) ‐> {

return a.getAge() ‐ b.getAge();

});

for (Person person : array) {

System.out.println(person);

}

}

}

使用Lambda标准格式（有参有返回）

题目

给定一个计算器 Calculator 接口，内含抽象方法 calc 可以将两个int数字相加得到和值：

public interface Calculator {

int calc(int a, int b);

}

在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用 invokeCalc 方法，完成120和130的相加计算：

public class Demo08InvokeCalc {

public static void main(String[] args) {

// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCalc方法来计算120+130的结果?

}

private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {

int result = calculator.calc(a, b);

System.out.println("结果是：" + result);

}

}

解答

public static void main(String[] args) {

invokeCalc(120, 130, (int a, int b) ‐> {

return a + b;

});

}

备注：小括号代表 Calculator 接口 calc 抽象方法的参数，大括号代表 calc 的方法体。

2.10 Lambda省略格式

可推导即可省略

Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可

以使用Lambda的省略写法：

public static void main(String[] args) {

invokeCalc(120, 130, (a, b) ‐> a + b);

}

省略规则

在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：

1.    小括号内参数的类型可以省略；

2.    如果小括号内有且仅有一个参，则小括号可以省略；

3.    如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。

。

 使用Lambda省略格式

仍然使用前文含有唯一 makeFood 抽象方法的厨子 Cook 接口，在下面的代码中，请使用Lambda的省略格式调用


invokeCook 方法，打印输出“吃饭啦！”字样：


public class Demo09InvokeCook {

public static void main(String[] args) {

// TODO 请在此使用Lambda【省略格式】调用invokeCook方法

}

private static void invokeCook(Cook cook) {

cook.makeFood();

}

}

解答


public static void main(String[] args) {

invokeCook(() ‐> System.out.println("吃饭啦！"));

}

 Lambda的使用前提


Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：

1.    使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。

无论是JDK内置的 Runnable 、 Comparator 接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。

2.    使用Lambda必须具有上下文推断。

也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。


有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。