Java新特性：Lambda表达式

Java新特性：Lambda表达式

Lambda 表达式（Lambda expression），也可称为闭包（Closure），是 Java（SE）8 中一个重要的新特性。Lambda 表达式允许我们通过表达式来代替功能接口。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 表达式可以看作是一个匿名函数，基于数学中的 λ 演算得名。

文章目录

      • Java新特性：Lambda表达式
        • 1、Lambda表达式概述
          • 1.1、Lambda表达式的简介
          • 1.2、Lambda表达式的语法
          • 1.3、Lambda表达式的要求
        • 2、函数式接口
          • 2.1、什么是函数式接口
          • 2.2、函数式接口注解（@FunctionalInterface）
        • 3、Lambda表达式的使用
          • 3.1、Lambda表达式的基本使用
          • 3.2、Lambda表达式的语法精简
        • 4、变量捕获
          • 4.1、匿名内部类的变量捕获
          • 4.2、Lambda的变量捕获
          • 4.3、匿名内部类的变量捕获与Lambda的变量捕获的区别
        • 5、Lambda 在集合当中的使用
          • 5.1、Collection接口中的forEach()方法
          • 5.2、List接口中的sort()方法
          • 5.3、Map接口的forEach()方法

1、Lambda表达式概述

1.1、Lambda表达式的简介

Lambda 表达式（Lambda expression），也可称为闭包（Closure），是 Java（SE）8 中一个重要的新特性。

Lambda 表达式允许我们通过表达式来代替功能接口。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 表达式可以看作是一个匿名函数，基于数学中的 λ 演算得名。

1.2、Lambda表达式的语法

Lambda 表达式的基本语法:

(parameters) -> expression 或 (parameters) -> { statements; }

Lambda 表达式的三个组成部分：

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  1. 参数列表（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。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号；
  2. 箭头（->）：连接参数列表和 Lambda 主体,可理解为"被用于"的意思；
  3. Lambda 主体（expression 或 { statements; }）：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。

Lambda 表达式样例：

        // 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,返回他们的乘积(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)
1.3、Lambda表达式的要求

虽然说，Lambda 表达式可以在⼀定程度上简化接口的实现。但是，并不是所有的接口都可以使用 Lambda 表达式来简洁实现的。

Lambda 表达式毕竟只是⼀个匿名方法。当实现的接口中的方法过多或者多少的时候，Lambda 表达式都是不适用的。

Lambda 表达式，只能实现函数式接口。

2、函数式接口

2.1、什么是函数式接口

如果说，⼀个接口中，要求实现类必须实现的抽象方法，有且只有⼀个！这样的接口，就是函数式接口。

代码如下（示例）：

// 有且只有一个实现类必须要实现的抽象方法，所以是函数式接口
interface Demo{public void action();
}

或者（示例）：

// 有且只有一个实现类必须要实现的抽象方法，所以是函数式接口
interface Demo{public void action();public default void action2() {System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");}
}
2.2、函数式接口注解（@FunctionalInterface）

在接口之前，我们可以使用 @FunctionalInterface 注解来判断这个接口是否是⼀个函数式接口。，用如果是函数式接口，没有任何问题。如果不是函数式接口，则会报错。功能类似于 @Override。
代码如下（示例）：

@FunctionalInterface
interface Demo{public void action();
}

3、Lambda表达式的使用

3.1、Lambda表达式的基本使用

例1（无参数无返回值）:

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {// 注意：只能有一个抽象方法void action();
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> {System.out.println("无参数无返回值");};// action方法的主体内容在上述括号内noParameterNoReturn.action(); }
}

例2（一参数无返回值）：

@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {// 注意：只能有一个抽象方法void action(int a);
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a) -> {System.out.println("一参数无返回值:" + "参数1：" + a);};// action方法的主体内容在上述括号内oneParameterNoReturn.action(10);}
}

例3（多参数无返回值）：

@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {// 注意：只能有一个抽象方法void action(int a, int b);
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a, int b) -> {System.out.println("多参数无返回值：" + "参数1：" + a  + "参数2：" + b);};moreParameterNoReturn.action(20, 30);}
}

例4（无参数有返回值）：

@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {int action();
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {NoParameterReturn noParameterReturn = () -> {System.out.println("无参数有返回值");return 40;};//接收函数的返回值int ret = noParameterReturn.action();System.out.println(ret);}
}

例5（一参数有返回值）：

//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {int action(int a);
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a) -> {System.out.println("一参数有返回值");return a;};ret = oneParameterReturn.action(50);System.out.println(ret);}
}

例6（多参数有返回值）：

@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {int action(int a, int b);
}public class TestDemo {public static void main(String[] args) {MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a, int b) -> {System.out.println("多参数有返回值");return a + b;};ret = moreParameterReturn.action(60, 70);System.out.println(ret);}
}
3.2、Lambda表达式的语法精简

Lambda 表达式的语法精简：

  • 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；
  • 参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略；
  • 如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略；
  • 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。

4、变量捕获

Lambda 表达式中存在变量捕获，了解了变量捕获之后，我们才能更好的理解 Lambda 表达式的作用域。Java 当中的匿名类中，会存在变量捕获。

4.1、匿名内部类的变量捕获

所谓变量捕获就是：匿名内部类中访问所在方法或代码块中的局部变量，这个过程被称为 “变量捕获”。

public static void main(String[] args) {// 变量捕获int a = 100;NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn() {@Overridepublic void action() {// 捕获a变量System.out.println(a);   }};noParameterNoReturn.action();
}
结果：100

但是，只有在局部变量是 “有效的最终变量” 时，匿名内部类才能够引用它。如果局部变量不是有效的最终变量，则无法在匿名内部类中引用它，会导致编译错误。

有效的最终变量指的是一个在生命周期中没有被修改过的局部变量，它可以被认为是一个常量。

4.2、Lambda的变量捕获

同样的，Lambda 的变量捕获也是只有在局部变量是 “有效的最终变量” 时，才能够引用它。

public static void main(String[] args) {// 变量捕获int a = 100;NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{// 捕获a变量System.out.println(a);};noParameterNoReturn.action();
}
结果：100
4.3、匿名内部类的变量捕获与Lambda的变量捕获的区别

区别：Lambda 表达式可以捕获外面的 this，而匿名内部类无法直接捕获外面的 this。

在 Lambda 表达式中，this 关键字引用的是 Lambda 表达式所在的类的实例，而不是 Lambda 表达式内部的类的实例。这个特性被称为 “闭包”。

匿名内部类中的 this 关键字引用的是匿名内部类的实例，而不是外部类的实例。

public class Student {// 外部类的属性String name = "Student";int age;NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn() {// 内部类自己的属性String name = "hello";@Overridepublic void action() {System.out.println(this.name);}};NoParameterNoReturn noParameterNoReturn2 = ()->{String name = "hello";System.out.println(this.name);};public static void main(String[] args) {Student student = new Student();// 结果：hellostudent.noParameterNoReturn.action();// 结果：Studentstudent.noParameterNoReturn2.action();}
}

如果想让匿名内部类的捕获外面的 this，就需要使用外部类的类名或对象引用来访问。

public class Student {// 外部类的属性String name = "Student";int age;NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn() {// 内部类自己的属性String name = "hello";@Overridepublic void action() {System.out.println(Student.this.name);}};
}
结果：Student

5、Lambda 在集合当中的使用

为了能够让 Lambda 和 Java 的集合类集更好的一起使用，集合当中，也新增了部分接口，以便与 Lambda 表达式对接。

对应的接口新增的方法
CollectionforEach() removeIf() spliterator() stream() parallelStream()
ListreplaceAll() sort()
MapgetOrDefault() forEach() replaceAll() putIfAbsent() remove() replace() computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge()
5.1、Collection接口中的forEach()方法

这个方法是在接口 Iterable 当中的：

    default void forEach(Consumer<? super T> action) {Objects.requireNonNull(action);for (T t : this) {action.accept(t);}}

这个方法表示用于对集合中的每个元素执行指定的操作。

java复制代码public class Test {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Hello");list.add("bit");list.add("hello");list.add("lambda");// Lambda 遍历 listlist.forEach((String s)->{System.out.println(s);});// 简化// list.forEach(s -> System.out.println(s));}
}
结果：Hello bit hello lambda
5.2、List接口中的sort()方法

List 接口中的 sort() 方法：

    default void sort(Comparator<? super E> c) {Object[] a = this.toArray();Arrays.sort(a, (Comparator) c);ListIterator<E> i = this.listIterator();for (Object e : a) {i.next();i.set((E) e);}}

该方法根据 c 指定的比较规则对容器元素进行排序。可以看到其参数是 Comparator，我们点进去看下：又是一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T> {...int compare(T o1, T o2);...
}

使用示例：

public class TestDemo2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("Hello");list.add("bit");list.add("hello");list.add("lambda");/*对list集合中的字符串按照长度进行排序*/list.sort(new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String o1, String o2) {return o1.length() - o2.length();}});/*输出排序后最终的结果*/list.forEach(s -> System.out.println(s));}
}
输出结果为：bit Hello hello lambda

修改为 Lambda 表达式：

public class TestDemo2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("Hello");list.add("bit");list.add("hello");list.add("lambda");// 对list集合中的字符串按照长度进行排序list.sort((o1, o2) -> o1.length() - o2.length());list.forEach(s -> System.out.println(s));}
}
输出结果为：bit Hello hello lambda
5.3、Map接口的forEach()方法

HashMap 的 forEach() 方法：

    default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {Objects.requireNonNull(action);for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {K k;V v;try {k = entry.getKey();v = entry.getValue();} catch(IllegalStateException ise) {// this usually means the entry is no longer in the map.throw new ConcurrentModificationException(ise);}action.accept(k, v);}}

可以看到这个方法有一个 BigConsumer，并且这也是一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface BiConsumer<T, U> {...void accept(T t, U u);...
}

代码示例：

public class TestDemo2 {public static void main(String[] args) {HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();map.put(1, "hello");map.put(2, "bit");map.put(3, "hello");map.put(4, "lambda");map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>() {@Overridepublic void accept(Integer integer, String string) {System.out.println(integer + " " + string);}});}
}
输出结果：
1 hello
2 bit
3 hello
4 lambda

修改为 Lambda 表达式：

public class TestDemo2 {public static void main(String[] args) {HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();map.put(1, "hello");map.put(2, "bit");map.put(3, "hello");map.put(4, "lambda");map.forEach((integer, string) ->System.out.println(integer + " " + string));}
}

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