Java基礎---lambda表達式

一、為什么要引入lambda表達式

????????lambda 表達式是一個可傳遞的代碼塊，可以在以后執行一次或多次。

? ? ? ? 在介紹lambda表達式之前，我們看一下，以前，我們對于一個問題的通常寫法。

????????

? ? ? ? 假設你已經了解了如何按指定時間間隔完成工作，當然不了解也沒關系，只是作為例子說明。將這個工作放在一個 ActionListener 的 actionPerformed 方法中：

class Worker implements ActionListener
{public void actionPerformed(ActionEvent event){// do some work}
}

????????想要反復執行這個代碼時，可以構造 Worker 類的一個實例。然后把這個實例提交到一個 Timer 對象。這里的重點是 actionPerformed 方法包含希望以后執行的代碼。

????????或者可以考慮如何用一個定制比較器完成排序。如果想按長度而不是默認的字典順序對

字符串排序，可以向 sort 方法傳人一個 Comparator 對象：

class LengthComparator implements Comparator<String>
{public int compare(String first, String second){return first.length() - second.length();}
}

????????這兩個例子有一些共同點，都是將一個代碼塊傳遞到某個對象（一個定時器，或者一個 sort 方法)。這個代碼塊會在將來某個時間調用。

????????到目前為止，在 Java 中傳遞一個代碼段并不容易，不能直接傳遞代碼段。 ? Java 是一種面

向對象語言，所以必須構造一個對象，這個對象的類需要有一個方法能包含所需的代碼。

????????在其他語言中，可以直接處理代碼塊。 Java 設計者很長時間以來一直拒絕增加這個特性。畢竟， Java 的強大之處就在于其簡單性和一致性。如果只要一個特性能夠讓代碼稍簡潔一些，就把這個特性增加到語言中，這個語言很快就會變得一團糟，無法管理。不過，在另外那些語言中，并不只是創建線程或注冊按鈕點擊事件處理器更容易；它們的大部分 API 都更簡單、更一致而且更強大。在 Java 中，也可以編寫類似的 API 利用類對象實現特定的功能，不過這種 API 使用可能很不方便。

二、lambda表達式的語法

????????再來考慮上面討論的排序例子。我們傳入代碼來檢查一個字符串是否比另一個字符串短。這里要計算：

????????first. length()? - second . length()

????????first 和 second 是什么？它們都是字符串。 Java 是一種強類型語言，所以我們還要指定它們的類型：

????????(String first, String second)

????????????????-> first.length()?- second.length()

????????這就是一個lambda表達式。lambda 表達式就是一個代碼塊，以及必須傳入代碼的變量規范。

????????你已經見過 Java 中的一種 lambda 表達式形式：參數，箭頭（ - > ) 以及一個表達式。如果代碼要完成的計算無法放在一個表達式中，就可以像寫方法一樣，把這些代碼放在 {} 中，并包含顯式的 return 語句。例如：

????????即使 lambda 表達式沒有參數，仍然要提供空括號，就像無參數方法一樣：

????????如果可以推導出一個 lambda 表達式的參數類型，則可以忽略其類型。例如：

????????在這里，編譯器可以推導出 first 和 second 必然是字符串，因為這個 lambda 表達式將賦給一個字符串比較器。

????????如果方法只有一個參數，而且這個參數的類型可以推導得出，那么甚至還可以省略小括號：

????????無需指定 lambda 表達式的返回類型。 lambda 表達式的返回類型總是會由上下文推導得出。例如，下面的表達式：

????????可以在需要 int? 類型結果的上下文中使用。

????????如果一個 lambda 表達式只在某些分支返回一個值，而在另外一些分支不返回值，這是不合法的。例如，（ int x ) - > { if ( x > = 0 ) return 1 ; } 就不合法。

? ? ? ? 代碼示例：

package FunctionProm;import javax.swing.*;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;public class LambdaTest {public static void main(String[] args) {String[] planets = new String[] { "Mercury" , "Venus" , "Earth" , "Mars" , "Jupiter" , "Saturn" , "Uranus" , "Neptune" };System.out.println(Arrays.toString(planets));System.out. println("Sorted in dictionary order:") ;Arrays.sort(planets);System.out.println (Arrays.toString(planets));System.out . println ("Sorted by length:");Arrays.sort(planets, (first, second) -> first.length() - second.length()) ;System.out. println(Arrays.toString(planets));Timer t = new Timer(1000, event ->System.out.println ("The time is " + new Date()));t.start();// keep program running until user selects "0k"JOptionPane.showMessageDialog (null , "Quit program?");System.exit(0);}
}

三、函數式接口

????????前面已經討論過， Java 中已經有很多封裝代碼塊的接口，如 ActionListener 或 Comparator。 lambda 表達式與這些接口是兼容的。

????????對于只有一個抽象方法的接口，需要這種接口的對象時，就可以提供一個 lambda 表達式。這種接口稱為函數式接口（ functional interface ) 。

????????為了展示如何轉換為函數式接口，下面考慮 Arrays . sort 方法。它的第二個參數需要一個 Comparator 實例， Comparator 就是只有一個方法的接口，所以可以提供一個 lambda 表達式：

????????在底層， Arrays . sort 方法會接收實現了 Comparator < String > 的某個類的對象。在這個對象上調用 compare 方法會執行這個 lambda 表達式的體。這些對象和類的管理完全取決于具體實現，與使用傳統的內聯類相比，這樣可能要高效得多。最好把 lambda 表達式看作是一個函數，而不是一個對象，另外要接受 lambda 表達式可以傳遞到函數式接口。

????????lambda 表達式可以轉換為接口，這一點讓 lambda 表達式很有吸引力。具體的語法很簡短。下面再來看一個例子：

????????與使用實現了 ActionListener 接口的類相比，這個代碼可讀性要好得多。

????????實際上，在 Java 中，對 lambda 表達式所能做的也只是能轉換為函數式接口。在其他支持函數字面量的程序設計語言中，可以聲明函數類型（如（ String , String ) - > int ) 、聲明這些類型的變量，還可以使用變量保存函數表達式。不過， Java 設計者還是決定保持我們熟悉的接口概念，沒有為Java 語言增加函數類型。

????????Java API 在 java . util . fimction 包中定義了很多非常通用的函數式接口。其中一個接口BiFunction< T , U , R > 描述了參數類型為 T 和 U 而且返回類型為 R 的函數。可以把我們的字符串比較 lambda 表達式保存在這個類型的變量中：

????????不過，這對于排序并沒有幫助。沒有哪個 Arrays . sort 方法想要接收一個 BiFunction 。如果你之前用過某種函數式程序設計語言，可能會發現這很奇怪。不過，對于 Java 程序員而言，這非常自然。類似 Comparator 的接口往往有一個特定的用途，而不只是提供一個有指定參數和返回類型的方法。 Java SE 8 沿襲了這種思路。想要用 lambda 表達式做某些處理，還是要謹記表達式的用途，為它建立一個特定的函數式接口。

????????java . util . function 包中有一個尤其有用的接口 Predicate :

????????ArrayList 類有一個 removelf 方法，它的參數就是一個 Predicate 。這個接口專門用來傳遞 lambda 表達式。例如，下面的語句將從一個數組列表刪除所有 null 值：

????????list. removelf ( e - > e = = null ) ;

????????四、方法引用

????????有時，可能已經有現成的方法可以完成你想要傳遞到其他代碼的某個動作。例如，假設你希望只要出現一個定時器事件就打印這個事件對象。當然，為此也可以調用 :

????????但是，如果直接把 println 方法傳遞到 Timer 構造器就更好了。具體做法如下：

????????表達式 System . out :: println 是一個方法引用（ method reference ) , 它等價于 lambda 表達式 x 一 > System . out . println ( x ) 。

????????再來看一個例子，假設你想對字符串排序，而不考慮字母的大小寫。可以傳遞以下方法表達式：

????????從這些例子可以看出，要用:: 操作符分隔方法名與對象或類名。主要有 3 種情況：

????????在前 2 種情況中，方法引用等價于提供方法參數的 lambda 表達式。前面已經提到， System. out :: println 等價于 x - > System . out . println ( x)。類似地， Math : : pow 等價于（ x ， y ) - >

Math . pow ( x , y)。

????????對于第 3 種情況，第 1 個參數會成為方法的目標。例如， String : : compareToIgnoreCase 等

同于 ( x , y ) - > x . compareToIgnoreCase ( y ) 。

????????如果有多個同名的重栽方法，編譯器就會嘗試從上下文中找出你指的那一個方法。例如， Math . max 方法有兩個版本，一個用于整數，另一個用于 double 值。選擇哪一個版本取決于 Math :: max 轉換為哪個函數式接口的方法參數。類似于 lambda 表達式，方法引用不能獨立存在，總是會轉換為 函數式接口 的實例。

????????可以在方法引用中使用 this 參數。例如， this :: equals 等同于 x - > this . equals ( x ) 。使用

super 也是合法的。下面的方法表達式：

????????super: : instanceMethod

????????使用 this 作為目標，會調用給定方法的超類版本

為了展示這一點，下面給出一個假想的例子：

????????TimedGreeter. greet 方法開始執行時，會構造一個 Timer , 它會在每次定時器滴答時執行 super:: greet 方法。這個方法會調用超類的 greet 方法。

????????五、構造器引用

????????構造器引用與方法引用很類似，只不過方法名為 new 。例如， Person : : new 是 Person 構造器的一個引用。哪一個構造器呢？這取決于上下文。假設你有一個字符串列表。可以把它轉換為一個 Person 對象數組，為此要在各個字符串上調用構造器，調用如下：

????????map 方法會為各個列表元素調用 Person ( String ) 構造器。如果有多個 Person 構造器，編譯器會選擇有一個 String 參數的構造器，因為它從上下文推導出這是在對一個字符串調用構造器。

????????可以用數組類型建立構造器引用。例如， int [] :: new 是一個構造器引用，它有一個參數：即數組的長度。這等價于 lambda 表達式 x - > new int [ x ]。

????????Java 有一個限制，無法構造泛型類型 T 的數組。數組構造器引用對于克服這個限制很有用。表達式 new T [ n ] 會產生錯誤，因為這會改為 new Object [ n]。

????????對于開發類庫的人來說，這是一個問題。例如，假設我們需要一個 Person 對象數組。

????????Stream 接口有一個 toArray 方法可以返回 Object 數組：

????????不過，這并不讓人滿意。用戶希望得到一個 Person 引用數組，而不是 Object 引用數組。流庫利用構造器引用解決了這個問題。可以把 Person [ ] : : new 傳入 toArray 方法：

????????toArray方法調用這個構造器來得到一個正確類型的數組。然后填充這個數組并返回。

????????六、變量作用域

????????通常，你可能希望能夠在 lambda 表達式中訪問外圍方法或類中的變量。考慮下面這個例子：

public static void repeatMessage(String text, int delay)
{ActionListener listener = event ->{System.out.println(text);Toolkit.getDefaultToolkit().beep():}；new Timer(delay, listener).start();
}

????????來看這樣一個調用：

????????現在來看 lambda 表達式中的變量 text 。注意這個變量并不是在這個 lambda 表達式中定義的。實際上，這是 repeatMessage 方法的一個參數變量。

????????如果再想想看，這里好像會有問題，盡管不那么明顯。 lambda 表達式的代碼可能會在 repeatMessage 調用返回很久以后才運行，而那時這個參數變量已經不存在了。如何保留 text

變量呢？

????????要了解到底會發生什么，下面來鞏固我們對 lambda 表達式的理解 lambda 表達式有 3 個部分：

????????1 ) 一個代碼塊；

????????2 ) 參數 ;

????????3 ) 自由變量的值，這是指非參數而且不在代碼中定義的變量。

????????在我們的例子中，這個 lambda 表達式有 1 個自由變量 text 。表示 lambda 表達式的數據結構必須存儲自由變量的值，在這里就是字符串 " Hello " 。我們說它被 lambda 表達式捕獲（下面來看具體的實現細節。例如，可以把一個 lambda 表達式轉換為包含一個方法的對象，這樣自由變量的值就會復制到這個對象的實例變量中。）