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Java基础之——Lambda表达式

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Java基础之——Lambda表达式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Runnable代码2.1、传统写法当需要启

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

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 Runnable 代码

2.1、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 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。

2.2、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。

3、 编程思想转换

3.1、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。

4、体验 Lambda 的更优写法

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！

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！")

为了理解 Lambda 的语义，我们需要从传统的代码起步。

5.1、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();
	}
}

5.2、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();
	}
}

5.3、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！

5.4、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、练习：使用 Lambda 标准格式（无参无返回）

7.1、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();
	}
}

7.2、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。

8、Lambda 的参数和返回值

需求:

​ 使用数组存储多个 Person 对象 。

​ 对数组中的 Person 对象使用 Arrays 的 sort 方法通过年龄进行升序排序。

下面举例演示 java.util.Comparator 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
}

8.1、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。

8.2、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。

8.3、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);
		}
	}
}

9、练习：使用 Lambda 标准格式（有参有返回）

9.1、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ß
	}
	
	private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) { 
   
		int result = calculator.calc(a, b);
		System.out.println("结果是：" + result);
	}
}

9.2、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。

10、Lambda 省略格式

10.1、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);
}

10.2、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。

10.3、练习：使用 Lambda 省略格式

10.3.1、题目

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();
	}
}

10.3.2、解答

public static void main(String[] args) { 
   
	invokeCook(() ‐> System.out.println("吃饭啦！"));
}

11、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”。

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