Java Lambda 表達式詳解：發展史、語法、使用場景及代碼示例

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1. Lambda 表達式的發展史

背景與動機

• JDK 7 前：Java的匿名內部類雖強大，但代碼冗余（如事件監聽器、集合遍歷）。
• JDK 8（2014）：引入Lambda表達式，支持函數式編程，簡化代碼。

核心目標

• 代碼簡潔：用一行代碼替代冗長的匿名內部類。
• 函數式接口：通過@FunctionalInterface標注單方法接口。
• 并行處理：結合Stream API實現集合的并行操作。

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2. Lambda 表達式語法

基本結構

(parameters) -> expression body

關鍵部分

部分	說明
參數列表	可省略類型（類型推導），多個參數用逗號分隔，無參數用()。
箭頭->	分隔參數和主體。
表達式主體	單表達式（自動返回值）或代碼塊（需return且無返回值時需void）。

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3. 使用場景與代碼示例

場景1：集合遍歷

// 傳統方式（匿名內部類）
list.forEach(new Consumer<String>() {@Overridepublic void accept(String s) {System.out.println(s);}
});// Lambda方式
list.forEach(s -> System.out.println(s)); // 省略參數類型

場景2：函數式接口

@FunctionalInterface
interface MathOperation {int operate(int a, int b);
}// 使用Lambda實現接口
MathOperation add = (a, b) -> a + b;
System.out.println(add.operate(5, 3)); // 輸出8

場景3：Comparator 排序

// 傳統方式
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String a, String b) {return b.compareTo(a); // 降序}
});// Lambda方式
list.sort((a, b) -> b.compareTo(a));

場景4：Stream API 處理集合

List<String> filtered = list.stream().filter(s -> s.length() > 3) // 過濾長度>3的字符串.map(String::toUpperCase)    // 轉大寫.sorted()                    // 排序.collect(Collectors.toList());

場景5：事件監聽器

// 傳統方式
button.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {System.out.println("Button clicked!");}
});// Lambda方式
button.addActionListener(e -> System.out.println("Button clicked!"));

場景6：并行處理

// 并行流計算總和
int sum = numbers.parallelStream().filter(n -> n % 2 == 0) // 過濾偶數.mapToInt(Integer::intValue).sum();

場景7：方法引用

// 直接調用已有方法
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob");
names.forEach(System.out::println); // 方法引用PrintStream.println()

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4. 關鍵特性詳解

(1) 類型推導

// 省略參數類型
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
numbers.forEach(n -> System.out.println(n)); // 推導為int

(2) 代碼塊與返回值

// 單表達式（自動返回）
Function<Integer, String> toHex = i -> "#" + Integer.toHexString(i);// 代碼塊（需顯式return）
Function<Integer, String> toHexWithBlock = i -> {String hex = Integer.toHexString(i);return "#" + hex;
};

(3) 作用域與狀態

• 有效變量：只能訪問最終變量（final或實際不可變）。

  final int factor = 2;
  list.forEach(n -> System.out.println(n * factor)); // 合法
  

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5. 表格總結：Lambda 使用場景與代碼示例

場景	代碼示例	說明
集合遍歷	list.forEach(s -> System.out.println(s));	替代for循環或Iterator。
函數式接口實現	MathOperation add = (a, b) -> a + b;	用Lambda替代匿名內部類實現單方法接口。
Comparator排序	list.sort((a, b) -> b.compareTo(a));	簡潔的排序邏輯。
Stream數據處理	filtered = list.stream().filter(...).collect(...);	聲明式數據處理，支持鏈式調用。
事件監聽	button.addActionListener(e -> ...);	替代冗長的匿名內部類。
并行計算	sum = numbers.parallelStream().mapToInt(...).sum();	利用多核CPU加速計算。
方法引用	names.forEach(System.out::println);	直接引用已有方法，更簡潔。

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6. 注意事項

1. 函數式接口：必須且只能有一個抽象方法（可通過@FunctionalInterface驗證）。
2. 并行流：需注意線程安全（如ArrayList在并行流中可能引發ConcurrentModificationException）。
3. 性能：Lambda本質是編譯器語法糖，最終生成invokeLambda字節碼。
4. IDE支持：現代IDE（如IntelliJ）可自動將匿名內部類轉換為Lambda。

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7. 進階應用：Predicate 和 Consumer

// Predicate（布爾條件）
Predicate<String> isLongString = s -> s.length() > 5;
System.out.println(isLongString.test("Hello")); // false// Consumer（無返回值操作）
Consumer<Integer> printSquare = n -> System.out.println(n * n);
printSquare.accept(5); // 輸出25

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8. 總結

Lambda 表達式是 Java 8 的核心特性，極大簡化了函數式編程和集合處理。通過結合Stream API和函數式接口，開發者可以編寫更簡潔、易讀的代碼，同時提升性能和可維護性。建議在需要回調、事件處理或數據流操作時優先使用Lambda。