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一文看懂 Java8 的 Lambda表达式!

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IT领域的技术日新月异,Java14很快就要问世了,但是对于国内的许多程序员来说,连Java8都还没有真正掌握。

今天,我们就来温习一下Java8的特性之一,Lambda表达式。

Lambda表达式的前世--匿名类

以往,使用单一抽象方法的接口被用作函数类型。它们的实例表示函数(functions)或行动(actions)。自从 JDK 1.1 于 1997 年发布以来,创建函数对象的主要手段就是匿名类。

匿名类,通俗地讲,就是没有类名,直接通过new关键字创建这个类的实例。下面是匿名类的一个例子:

java.util包中的Comparator接口


   
  1. public  interface Comparator<T> {
  2.    int compare(T o1, T o2);
  3. }

使用匿名类创建排序的比较方法(强制排序顺序):


   
  1. Collections.sort(words,  new Comparator<String>() {
  2.   public  int compare(String s1, String s2) {
  3.        return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
  4.  }
  5. });

匿名类适用于需要函数对象的经典面向对象设计模式,特别是策略模式,上面的匿名类是排序字符串的具体策略。然而,匿名类确实过于冗长。

Lambda表达式的今生

在 Java 8 中,语言形式化了这样的概念,即使用单个抽象方法的接口是特别的,应该得到特别的对待。这些接口现在称为函数式接口,并且该语言允许你使用lambda 表达式或简称 lambda 来创建这些接口的实例。Lambdas 在功能上与匿名类相似,但更为简洁。下面的代码使用 lambdas 替换上面的匿名类。清晰明了

Collections.sort(words,(s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length()));

你告诉我还没理解Lambda表达式?

那我们再来一个简单的例子:

首先我们定义一个Learn接口


   
  1. @FunctionalInterface
  2. public  interface Learn{
  3.   void study();
  4. }

为了获取 Learn接口的实现对象,可以为该接口定义一个实现类 StudyDemo


   
  1. public class StudyDemo implements Learn{
  2.   @Override    
  3.   public void study() {    
  4.     System.out. println( "好好学习,天天向上");        
  5.   }    
  6. }

然后创建该实现类的对象调用study方法:


   
  1.   Learn s =  new StudyDemo ();        
  2.   s.study(); //运行结果-->好好学习,天天向上

如果StudyDemo 类只是为了实现 Learn接口而存在的,且仅被使用了一次,所以使用匿名内部类来简化这一操作:


   
  1. public static void main(String[] args) {    
  2.   studyInterface s =  new studyInterface () {        
  3.   @Override            
  4.   public void study() {            
  5.     System.out. println( "好好学习,天天向上");                
  6.     }
  7.   }; 
  8.   s.study(); //运行结果-->好好学习,天天向上       
  9.   }    

显然,使用匿名内部类还不够简洁,所以我们用lambda表达式来优化:

因为Learn接口中只有一个方法,编译器使用称为类型推断的过程从上下文中推导出这些类型和方法,所以我们可以省去study的方法名和new Learn,并加上箭头 ->


   
  1. public static void main(String[] args) {    
  2.   Learn s = ()->{        
  3.     System.out. println( "好好学习,天天向上");                
  4.     }
  5.   }; 
  6.   s.study(); //运行结果-->好好学习,天天向上       
  7.   }    

如果像上面一样lambda表达式只有一行代码,我们可以进一步优化:


   
  1. public static void main(String[] args) {    
  2.   Learn s = ()-> System.out. println( "好好学习,天天向上");           
  3.   s.study();  //运行结果-->好好学习,天天向上      
  4.   }    

 一行代码对于 lambda 说是理想的,三行代码是合理的最大值。如果违反这一规定,可能会严重损害程序的可读性。如果一个 lambda 很长或很难阅读,要么找到一种方法来简化它或重构你的程序来消除它。

 

至此为止,相信你已经对lambda有所了解,我们再来几个例子加深理解

上面我们举的例子中,study()方法既没有参数也没有返回值,如果有参数和返回值又该怎么办呢?

首先定义一个接口中的唯一抽象方法带参数的情况:


   
  1. interface Learn1{
  2.     void study( int a, int b);

再看看它的匿名内部类和lambda表达式写法:


   
  1. public static void main(String[] args) {
  2.    //先定义一个接口的引用
  3.   Learn1 learn;
  4.         //匿名内部类写法
  5.     learn =  new Learn1() {
  6.         @Override
  7.         public void study( int a, int b) {
  8.             System.out. println( "好好学习x"(a+b));
  9.         }
  10.     };
  11.     learn.study( 1, 2); //运行结果-->好好学习x2
  12.      //lambda表达式写法,省略接口和方法名,
  13.      //方法的参数类型可以推导出来,也可以省略
  14.     learn = (a,b)->{
  15.         System.out. println( "好好学习x"(a+b));
  16.     };
  17.     learn.study( 3, 4); //运行结果-->好好学习x12

如果方法中只有一个参数,还可以省略小括号,Lambda表达式中只有一条语句可以省略大括号


   
  1.  learn = e-> System.out. println( "好好学习"+e);
  2.   learn.study( 5);

  

再来看看有返回值的情况,再回过头来看java.util包中的Comparator接口:


   
  1. public  interface Comparator<T> {
  2.    int compare(T o1, T o2);
  3. }

先定义一个学生类:


   
  1. public class Student {
  2.     private String name;
  3.     private  int age;
  4.     public Student(String , int age){
  5.       this.name = name;
  6.       this.age = age;
  7.     }
  8.     public  int getAge(){
  9.        return this.age;
  10. }

接下来我们对数组中的Student对象,使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序


   
  1. public static void main(String[] args) {
  2.   Student[] array = {
  3.           new Student( "张三"18),    
  4.           new Student( "李四"20),    
  5.           new Student( "王五"19) };
  6.     //匿名内部类写法
  7.     Comparator<Student > compare =  new Comparator<Student >() {
  8.             @Override
  9.             public  int compare(Student s1, Student s2) {
  10.                  return s1.getAge() ‐ s2.getAge();
  11.             }
  12.         };
  13.          //调用
  14.             Arrays.sort(array, compare); 
  15.      //lambda表达式写法,去掉接口名和方法名
  16.     Comparator<Student > compare = (Student s1, Student s2)->{
  17.                  return s1.getAge() ‐ s2.getAge();
  18.             }
  19.         };
  20.          //调用
  21.         Arrays.sort(array, compare); 
  22.      //省略写法,去掉参数类型,只保留返回值
  23.      Comparator<Student > compare = (s1,s2)-> s1.getAge() ‐ s2.getAge();

总结

Lambda表达式的语法非常简洁,但是使用时有几个问题需要特别注意:

1. 使用Lambda表达式必须具有接口,且要求接口中有且仅有一个抽象方法。

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。

 Lambda标准形式

 (参数类型 参数名称) ‐> { 代码语句 }

 说明:

1. 小括号内:没有参数就留空(),多个参数就用逗号分隔。

2. -> 是新引入的语法格式,代表指向动作。

3. 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。


Lambda的省略:凡是可以根据上下文推导得知的信息,都可以省略

在Lambda表达式标准形式的基础上:

1. 小括号内参数的类型可以省略;

2. 如果小括号内只有一个参数,则小括号可以省略;

3. 如果大括号内只有一个语句,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。

综上所述,从 Java 8 开始,lambda 是迄今为止表示小函数对象的最佳方式。除非必须创建非函数式接口类型的实例,否则不要使用匿名类作为函数对象。

备注:有且仅有一个抽象方法的接口,称为“函数式接口”。

参考书目:《Effective Java》

感谢 LA同学 的投稿

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