30 分钟 Java Lambda 入门教程

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Lambda简介

Lambda作为函数式编程中的基础部分,在其他编程语言(例如:Scala)中早就广为使用,但在Java领域中发展较慢,直到java8,才开始支持Lambda。

抛开数学定义不看,直接来认识Lambda。Lambda表达式本质上是匿名方法,其底层还是通过invokedynamic指令来生成匿名类来实现。它提供了更为简单的语法和写作方式,允许你通过表达式来代替函数式接口。在一些人看来,Lambda就是可以让你的代码变得更简洁,完全可以不使用——这种看法当然没问题,但重要的是lambda为Java带来了闭包。得益于Lamdba对集合的支持,通过Lambda在多核处理器条件下对集合遍历时的性能提高极大,另外我们可以以数据流的方式处理集合——这是非常有吸引力的。

导图

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这里写图片描述

Lambda语法

Lambda的语法极为简单,类似如下结构:

(parameters) -> expression

或者

(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反回,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反回。

澳门新葡亰3522平台游戏,我们通过以下几个示例来做说明:

//示例1:不需要接受参数,直接返回10
()->10

//示例2:接受两个int类型的参数,并返回这两个参数相加的和
(int x,int y)->x+y;

//示例2:接受x,y两个参数,该参数的类型由JVM根据上下文推断出来,并返回两个参数的和
(x,y)->x+y;

//示例3:接受一个字符串,并将该字符串打印到控制到,不反回结果
(String name)->System.out.println(name);

//示例4:接受一个推断类型的参数name,并将该字符串打印到控制台
name->System.out.println(name);

//示例5:接受两个String类型参数,并分别输出,不反回
(String name,String sex)->{System.out.println(name);System.out.println(sex)}

//示例6:接受一个参数x,并返回该该参数的两倍
x->2*x

文章最后有源码

Lambda用在哪里

在[函数式接口][1]中我们知道Lambda表达式的目标类型是函数性接口——每一个Lambda都能通过一个特定的函数式接口与一个给定的类型进行匹配。因此一个Lambda表达式能被应用在与其目标类型匹配的任何地方,lambda表达式必须和函数式接口的抽象函数描述一样的参数类型,它的返回类型也必须和抽象函数的返回类型兼容,并且他能抛出的异常也仅限于在函数的描述范围中。

接下来,我们看一个自定义的函数式接口示例:

  @FunctionalInterface
  interface Converter<F, T>{

      T convert(F from);

}

首先用传统的方式来使用该接口:

  Converter<String ,Integer> converter=new Converter<String, Integer>() {
            @Override
            public Integer convert(String from) {
                return Integer.valueOf(from);
            }
        };

       Integer result = converter.convert("200");
        System.out.println(result);

很显然这没任何问题,那么接下里就是Lambda上场的时刻,用Lambda实现Converter接口:

Converter<String ,Integer> converter=(param) -> Integer.valueOf(param);
        Integer result = converter.convert("101");
        System.out.println(result);

通过上例,我想你已经对Lambda的使用有了个简单的认识,下面,我们在用一个常用的Runnable做演示:

在以前我们可能会写下这种代码:

new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello lambda");
            }
        }).start();

在某些情况下,大量的匿名类会让代码显得杂乱无章。现在可以用Lambda来使它变得简洁:

new Thread(() -> System.out.println("hello lambda")).start();

简介

学习lambda表达式就要先知道函数式接口是什么?

函数式接口(Functional
Interfaces):如果一个接口定义个唯一一个抽象方法,那么这个接口就成为函数式接口。同时,引入了一个新的注解:@FunctionalInterface。可以把他它放在一个接口前,表示这个接口是一个函数式接口。这个注解是非必须的,只要接口只包含一个方法的接口,虚拟机会自动判断,不过最好在接口上使用注解
@FunctionalInterface 进行声明。在接口中添加了 @FunctionalInterface
的接口,只允许有一个抽象方法,否则编译器也会报错。

示例:

 /**
  * 函数式接口
  */
    @FunctionalInterface
    interface Sum{
        int add(int value);
    }

Lambda表达式:可以让你的代码更加的简洁。ambda无法单独出现,需要一个函数式接口来盛放,可以说lambda表达式方法体是函数式接口的实现,lambda实例化函数式接口,可以将函数作为方法参数,或者将代码作为数据对待。

主要优点:

1.代码变得更加简洁紧凑
2.可读性强,
3.并行操作大集合变得很方便,可以充分发挥多核cpu的优势,更加便于多核处理器编写代码等,

方法引用

方法引用是Lambda表达式的一个简化写法。所引用的方法其实是Lambda表达式的方法体的实现,其语法结构为:

ObjectRef::methodName

左边可以是类名或者实例名,中间是方法引用符号”::”,右边是相应的方法名。方法引用被分为三类:

语法

Lambda语法
(parameters)->expression 或者 (parameters)->{statements;}
Lambda表达式由三部分组成:
1.parameters: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,当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
2.-> :可以理解为“被用于”的意思
3.方法体:可以是表达式也可以是代码块,实现函数式接口中的方法。这个方法体可以有返回值也可以没有返回值

示例:

1.不接受参数,直接返回1
    ()->1
2.接受两个int类型的参数,返回这两个参数的和
    (int x,int y )-> x+y
3.接受x,y两个参数,JVM根据上下文推断参数的类型,返回两个参数的和
    (x,y)->x+y
4.接受一个字符串,打印该字符串,没有返回值
    (String name)->System.out.println(name)
5.接受一个参数,JVM根据上下文推断参数的类型,打印该参数,没有返回值,只有一个参数可以省略圆括号
   name->System.out.prinln(name)
6.接受两个String类型参数,分别输出,没有返回值
    (String name,String sex)->{System.out.println(name);System.out.println(sex)}
7.接受呀一个参数,返回它本身的2倍
    x->2*x

1. 静态方法引用

在某些情况下,我们可能写出这样的代码:

public class ReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        Converter<String ,Integer> converter=new Converter<String, Integer>() {
            @Override
            public Integer convert(String from) {
                return ReferenceTest.String2Int(from);
            }
        };
        converter.convert("120");

    }

    @FunctionalInterface
    interface Converter<F,T>{
        T convert(F from);
    }

    static int String2Int(String from) {
        return Integer.valueOf(from);
    }
}

这时候如果用静态引用会使的代码更加简洁:

 Converter<String, Integer> converter = ReferenceTest::String2Int;
 converter.convert("120");
传统写法与Lambda写法的比较

首先定义一个函数式接口

/**
 * 函数式接口
 * @param <A>
 * @param <B>
 */
@FunctionalInterface
interface Transform<A,B>{
    B transform(A a);
}

两种写法的对比

 //传统方式使用接口
    Transform<String ,Integer> transform1 = new Transform<String, Integer>() {
        @Override
        public Integer transform(String s) {
            return Integer.valueOf(s);
        }
    } ;

    //Lambda方式使用接口,就是这么简单粗暴,没脾气
    Transform<String,Integer> transform2 = (s)-> Integer.valueOf(s);

2. 实例方法引用

我们也可能会写下这样的代码:

public class ReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {

        Converter<String, Integer> converter = new Converter<String, Integer>() {
            @Override
            public Integer convert(String from) {
                return new Helper().String2Int(from);
            }
        };
        converter.convert("120");
    }

    @FunctionalInterface
    interface Converter<F, T> {
        T convert(F from);
    }

    static class Helper {
        public int String2Int(String from) {
            return Integer.valueOf(from);
        }
    }
}

同样用实例方法引用会显得更加简洁:

  Helper helper = new Helper();
  Converter<String, Integer> converter = helper::String2Int;
  converter.convert("120");

访问权限

在Lambda表达式使用中,Lambda表达式外面的局部变量会被JVM隐式的编译成final类型,Lambda表达式内部只能访问,不能修改
Lambda表达式内部对静态变量和成员变量是可读可写的
Lambda不能访问函数接口的默认方法,在函数接口中可以添加default关键字定义默认的方法

局部变量示例:

 public static void main(String[] args) {
        int num = 6;//局部变量
        Sum sum = value -> {
//            num = 8; 这里会编译出错
            return num + value;
        };
        sum.add(8);
    }

    /**
     * 函数式接口
     */
    @FunctionalInterface
    interface Sum{
        int add(int value);
    }

静态变量和成员变量示例:

 public int num1 = 6;
    public static int num2 = 8;
    private int getSum(){
        Sum sum = value -> {
            num1 = 10;
            num2 = 10;
            return  num1 + num2;
        };
        return sum.add(1);
    }

    /**
     * 函数式接口
     */
    @FunctionalInterface
    interface Sum{
        int add(int value);
    }

3. 构造方法引用

现在我们来演示构造方法的引用。首先我们定义一个父类Animal:

    class Animal{
        private String name;
        private int age;

        public Animal(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

       public void behavior(){

        }
    }

接下来,我们在定义两个Animal的子类:Dog、Bird

public class Bird extends Animal {

    public Bird(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void behavior() {
        System.out.println("fly");
    }
}

class Dog extends Animal {

    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void behavior() {
        System.out.println("run");
    }
}

随后我们定义工厂接口:

    interface Factory<T extends Animal> {
        T create(String name, int age);
    }

接下来我们还是用传统的方法来创建Dog类和Bird类的对象:

        Factory factory=new Factory() {
            @Override
            public Animal create(String name, int age) {
                return new Dog(name,age);
            }
        };
        factory.create("alias", 3);
        factory=new Factory() {
            @Override
            public Animal create(String name, int age) {
                return new Bird(name,age);
            }
        };
        factory.create("smook", 2);

仅仅为了创建两个对象就写了十多号代码,现在我们用构造函数引用试试:

  Factory<Animal> dogFactory =Dog::new;
  Animal dog = dogFactory.create("alias", 4);

  Factory<Bird> birdFactory = Bird::new;
  Bird bird = birdFactory.create("smook", 3);

这样代码就显得干净利落了。通过Dog::new这种方式来穿件对象时,Factory.create函数的签名选择相应的造函数。

方法引用

在lambda表达式中,方法引用是一种简化写法,引用的方法就是Lambda表达式的方法体的实现
语法结构:ObjectRef:: methodName
左边是类名或者实例名,中间的“::”是方法引用符号,右边是相应的方法名
方法引用一般分为三类:
静态方法引用,实例方法引用,构造方法引用

静态方法引用示例:

public static void main(String[] args){
        //传统方式
        Transform<String ,Integer> transform1 = new Transform<String, Integer>() {
            @Override
            public Integer transform(String s) {
                return C_方法引用之静态方法引用.strToInt(s);
            }
        };
        int result1 = transform1.transform("100");

        //Lambda方式
        Transform<String,Integer> transform2 = C_方法引用之静态方法引用 ::strToInt;
        int result2 = transform2.transform("200");
    }

    static int strToInt(String str){
        return Integer.valueOf(str);
    }

    /**
     * 函数式接口
     * @param <A>
     * @param <B>
     */
    @FunctionalInterface
    interface Transform<A,B>{
        B transform(A a);
    }

实例方法引用示例:

public static void main(String[] args){
        //传统方式
        Transform<String ,Integer> transform1 = new Transform<String, Integer>() {
            @Override
            public Integer transform(String s) {
                return new Obj().strToInt(s);
            }
        };
        int result1 = transform1.transform("100");
        //Lambda方式
        Obj obj = new Obj();
        Transform<String,Integer> transform2 = obj::strToInt;
        int result2 = transform2.transform("200");
    }
    /**
     * 函数式接口
     * @param <A>
     * @param <B>
     */
    interface Transform<A,B>{
        B transform(A a);
    }
    /**
     * 实例对象类
     */
    static class Obj{
        public int strToInt(String str){
            return Integer.valueOf(str);
        }
    }

构造方法引用示例:

 //传统方式
        Factory factory1 = new Factory() {
            @Override
            public Parent create(String name, int age) {
                return new Boy(name,age);
            }
        };
        Boy boy = (Boy) factory1.create("小明",18);
        factory1 = new Factory() {
            @Override
            public Parent create(String name, int age) {
                return new Girl(name,age);
            }
        };
        Girl girl = (Girl) factory1.create("小红",18);
        //Lambda方式
        Factory<Boy> boyFactory = Boy::new;
        Boy boy1 = boyFactory.create("小明",18);
        Factory<Girl> girlFactory = Girl::new;
        Girl girl1 = girlFactory.create("小红",18);

其他类和接口:

//工厂类接口
public interface Factory<T extends Parent> {
    T create(String name,int age);
}

//父类
public class Parent {
    private String name ;
    private int age;
    public Parent(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void doSome(){

    }
}

//男孩类
public class Boy extends Parent {
    public Boy(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void doSome() {
        System.out.println("我是个男孩");
    }
}

//女孩类
public class Girl extends Parent {
    public Girl(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void doSome() {
        System.out.println("我是个女孩");
    }
}

Lambda的域以及访问限制

域即作用域,Lambda表达式中的参数列表中的参数在该Lambda表达式范围内(域)有效。在作用Lambda表达式内,可以访问外部的变量:局部变量、类变量和静态变量,但操作受限程度不一。

四个常用的接口

访问局部变量

在Lambda表达式外部的局部变量会被JVM隐式的编译成final类型,因此只能访问外而不能修改。

public class ReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {

        int n = 3;
        Calculate calculate = param -> {
            //n=10; 编译错误
            return n + param;
        };
        calculate.calculate(10);
    }

    @FunctionalInterface
    interface Calculate {
        int calculate(int value);
    }

}
Predicate接口
/**
 * Predicate接口:输入一个参数,返回一个boolean值,内置了许多用于逻辑判断的默认方法
 */
public class F_实践之Predicate {
    public void predicateTest(){
        Predicate<String> predicateStr = s -> s.length()>8;
        boolean testResult = predicateStr.test("test");//需要api 24
        testResult = predicateStr.negate().test("test");//取反,也就是s.length<=8

        Predicate<Object> predicateObj = Objects::nonNull;
        Object obj = null;
        testResult = predicateObj.test(obj);//判断是否为空
    }
}

访问静态变量和成员变量

在Lambda表达式内部,对静态变量和成员变量可读可写。

public class ReferenceTest {
    public int count = 1;
    public static int num = 2;

    public void test() {
        Calculate calculate = param -> {
            num = 10;//修改静态变量
            count = 3;//修改成员变量
            return n + param;
        };
        calculate.calculate(10);
    }

    public static void main(String[] args) {

    }

    @FunctionalInterface
    interface Calculate {
        int calculate(int value);
    }

}
Consumer接口
/**
 * consumer接口:对输入的参数进行操作。有输入没输出
 */
  private static void consumerTest(){
        Consumer<Integer> add5 = (p) -> {
            System.out.println("old value:" + p);
            p = p + 5;
            System.out.println("new value:" + p);
        };
        add5.accept(10);
    }

Lambda不能访问函数接口的默认方法

java8增强了接口,其中包括接口可添加default关键词定义的默认方法,这里我们需要注意,Lambda表达式内部不支持访问默认方法。

Function接口
/**
 * Function接口:接受一个参数,返回单一的结果。默认的方法(andThen)可将多个函数串在一起,形成复合Funtion(有输入,有输出)结果
 */
  public static void functionTest(){
        Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
        //toInteger的执行结果作为第二个backToString的输入
        Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);
        String result = backToString.apply("1234");
        System.out.println(result);

        Function<Integer, Integer> add = (i) -> {
            System.out.println("frist input:" + i);
            return i * 2;
        };
        Function<Integer, Integer> zero = add.andThen((i) -> {
            System.out.println("second input:" + i);
            return i * 0;
        });

        Integer res = zero.apply(8);
        System.out.println(res);
    }

Lambda实践

在[函数式接口][2]一节中,我们提到java.util.function包中内置许多函数式接口,现在将对常用的函数式接口做说明。

Supplier接口
/**
 * Supplier接口:返回一个给定类型的结果。不需要输入参数,无输入有输出
 */
   private static void supplierTest(){
        Supplier<String> supplier = () -> "我就是输出";
        String s = supplier.get();
        System.out.println(s);
    }

Predicate接口

输入一个参数,并返回一个Boolean值,其中内置许多用于逻辑判断的默认方法:

    @Test
    public void predicateTest() {
        Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 0;
        boolean test = predicate.test("test");
        System.out.println("字符串长度大于0:" + test);

        test = predicate.test("");
        System.out.println("字符串长度大于0:" + test);

        test = predicate.negate().test("");
        System.out.println("字符串长度小于0:" + test);

        Predicate<Object> pre = Objects::nonNull;
        Object ob = null;
        test = pre.test(ob);
        System.out.println("对象不为空:" + test);
        ob = new Object();
        test = pre.test(ob);
        System.out.println("对象不为空:" + test);
    }

串行stream操作

Lambda为java8带来了闭包,支持对集合对象的stream进行函数式操作, stream
api被集成进了collection api ,允许对集合对象进行批量操作。
Stream表示数据流,它没有数据结构,本身也不存储元素,其操作也不会改变源Stream,而是生成新Stream.作为一种操作数据的接口,它提供了过滤、排序、映射、规约等多种操作方法,
这些方法按照返回类型被分为两类:凡是返回Stream类型的方法,称之为中间方法(中间操作),其余的都是完结方法(完结操作)。完结方法返回一个某种类型的值,而中间方法则返回新的Stream。
中间方法的调用通常是链式的,该过程会形成一个管道,当完结方法被调用时会导致立即从管道中消费值,这里我们要记住:Stream的操作尽可能以“延迟”的方式运行,也就是我们常说的“懒操作”,
这样有助于减少资源占用,提高性能。对于所有的中间操作(除sorted外)都是运行在延迟模式下。

Stream不但提供了强大的数据操作能力,更重要的是Stream既支持串行也支持并行,并行使得Stream在多核处理器上有着更好的性能。

Stream的使用过程有着固定的模式:

1.创建Stream
2.通过中间操作,对原始Stream进行“变化”并生成新的Stream
3.使用完结操作,生成最终结果

 //创建一个集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a1");list.add("a2");list.add("a3");list.add("b1");list.add("b2");list.add("b3");

Function接口

接收一个参数,返回单一的结果,默认的方法(andThen)可将多个函数串在一起,形成复合Funtion(有输入,有输出)结果,

    @Test
    public  void functionTest() {
        Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
        //toInteger的执行结果作为第二个backToString的输入
        Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);
        String result = backToString.apply("1234");
        System.out.println(result);

        Function<Integer, Integer> add = (i) -> {
            System.out.println("frist input:" + i);
            return i * 2;
        };
        Function<Integer, Integer> zero = add.andThen((i) -> {
            System.out.println("second input:" + i);
            return i * 0;
        });

        Integer res = zero.apply(8);
        System.out.println(res);
    }

中间操作方法

Supplier接口

返回一个给定类型的结果,与Function不同的是,Supplier不需要接受参数(供应者,有输出无输入)

    @Test
    public void supplierTest() {
        Supplier<String> supplier = () -> "special type value";
        String s = supplier.get();
        System.out.println(s);
    }
过滤(filter)

结合Predicate接口,Filter对流对象中的所有元素进行过滤,该操作是一个中间操作,这意味着你可以在操作返回结果的基础上进行其他操作

 public static void sreamFilterTest(List<String> lists){ //要明确这list的泛型类型,否则jvm不能根据上下文确定参数类型
        lists.stream().filter((s -> s.startsWith("a"))).forEach(System.out::println);//将开头是a的过滤出来

        //等价于以上操作
        Predicate<String> predicate = (s) -> s.startsWith("a");//将开头是a的过滤出来
        lists.stream().filter(predicate).forEach(System.out::println);

        //连续过滤
        Predicate<String> predicate1 = (s -> s.endsWith("1"));//将开头是a,并且结尾是1的过滤出来
        lists.stream().filter(predicate).filter(predicate1).forEach(System.out::println);
    }