Java 面向对象(十五)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java 面向对象(十五)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

Lambda表达式

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

面向对象的思想:

  • 做一件事情,找一个能解决这个事情的对象,调用对象的方法,完成事情。

函数式编程思想:

  • 只要能获取到结果,谁去做的,怎么做的都不重要,重视的是结果,不重视过程。

2. 冗余的代码

【例1】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 DemoRunnable 
    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。

【例1】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

【例2】传统写法

当需要自定义排序的TreeSet集合时,通常会通过 jjava.util.Comparator 接口来定义排序方法,并使用 TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 这个构造器来调用。代码如下:

public class DemoComparator 
    public static void main(String[] args) 
        // 匿名内部类
        Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() 
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2)  // 覆盖重写抽象方法
                return Integer.compare(o1, o2);
            
        ;
        
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>(comparator);
    

【例2】代码分析

对于 comparator 的匿名内部类用法,可以分析出几点内容:

  • TreeSet 构造器需要 comparator 接口作为参数,其中的抽象 compare 方法是用来指定排序的核心;
  • 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;
  • 而实际上,只有参数和方法体才是关键所在

3. 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。

4. 体验Lambda的更优写法

借助Java 8的全新语法,上述例子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 DemoLambdaRunnable 
    public static void main(String[] args) 
        new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行!")).start(); // 启动线程
    


public class DemoLambdaComparator 
    public static void main(String[] args) 
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>((x, y) -> Integer.compare(x, y));
    

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。

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!

5. 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!");

(x, y) -> Integer.compare(x, y);

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();
    

【例2】TreeSet的排序也是同理,这里不再阐述。

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。

6. 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。

7. 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。

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数,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。

8. 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。

备注:有且仅有一个抽象方法的接口,称为“函数式接口”。

9. 练习

(1)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 DemoInvokeCook 
    public static void main(String[] args) 
        // 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)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) 
        // 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。

以上是关于Java 面向对象(十五)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

java 面向对象(十五):面向对象的特征三:多态性

张季跃 201771010139《面向对象程序设计(java)》第十五周学习总结

python笔记十五(面向对象及其特性)

孔维滢 20171010110《面向对象程序设计(java)》第十五周学习总结

王颖奇 20171010129《面向对象程序设计(java)》第十五周学习总结

刘志梅201771010115.《面向对象程序设计(java)》第十五周学习总结