Java編程中使用lambda表達式的奇技淫巧

更新時間：2016年03月20日 20:31:00 作者：rain

這篇文章主要介紹了Java編程中使用lambda表達式的奇技淫巧,使用Lambda表達式可以替代只有一個函數(shù)的接口實現(xiàn),告別匿名內(nèi)部類,代碼看起來更簡潔易懂,是Java8開始推出的人們期待已久的功能,需要的朋友可以參考下

為什么使用Lambda表達式
先看幾個例子：

第一個例子，在一個獨立的線程中執(zhí)行某項任務，我們通常這么實現(xiàn)：

class Worker implements Runnable {
  public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++)
      doWork();
  }
  ...
}

Worker w = new Worker();
new Thread(w).start();

第二個例子，自定義字符串比較的方法（通過字符串長度），一般這么做：

class LengthComparator implements Comparator<String> {
  public int compare(String first, String second) {
    return Integer.compare(first.length(), second.length());
  }
}
Arrays.sort(strings, new LengthComparator());

第三個例子，在JavaFX中，給一個button添加一個callback：

button.setOnAction(new EventHandler<ActionEvent>() {
  public void handle(ActionEvent event) {
    System.out.println("Thanks for clicking!");
  }
});

這些例子有一個共同點，就是：先定義一段代碼塊，傳給某個對象或方法，然后被執(zhí)行。在Lambda表
達式之前，Java是不允許直接傳遞代碼塊的，因為Java是面向?qū)ο蟮?，因此必須傳遞一個對象，將要
執(zhí)行的代碼塊封裝到對象里。

Lambda表達式的語法
將上面第二個例子中的LengthComparator，用Lambda表達式表示為：

(String first, String second) -> Integer.compare(first.length(), 
  second.length());

->前為參數(shù)列表，其后為表達式語句體；

如果表達式語句體不止一行，則將語句體寫在{}中，與普通的函數(shù)一樣：

(String first, String second) -> {
  if (first.length() > second.length()) {
    return 1;
  } else if (first.length() == second.length()) {
    return 0;
  } else {
    return -1;
  }
};

如果沒有參數(shù)，()還是需要帶上，比如上面的第一個例子，可以表示為：

() -> {
  for (int i = 0; i < 1000; i ++) {
    doWork();
  }
}

如果參數(shù)的類型可以從上下文自動推斷，則可以省略：

Comparator<String> comp
  = (first, second) // Same as (String first, String second)
  -> Integer.compare(first.length(), second.length());

如果參數(shù)只有一個，且類型可以自動推斷，則小括號()也可以省略：

// Instead of (event) -> or (ActionEvent event) ->
eventHandler<ActionEvent> listener = 
  event -> System.out.println("Thanks for clicking!");

lambda表達式的返回值的類型是自動推斷的，因此不需要指明；在lambda表達式，某些條件分支中有
返回值，而其它分支沒有返回值，是不允許的，如：

(x) -> {
  if (x >= 0) {
    return 1;
  }
}

另外，expression lambda和statement lambda的區(qū)別是，expression lambda不需要
寫return關(guān)鍵字，Java runtime會將表達式的結(jié)果作為返回值返回，而statement lambda是
寫在{}中的表達式，需要使用return關(guān)鍵字，比如：

// expression lambda
Comparator<String> comp1 = 
  (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());

// statement lambda
Comparator<String> comp2 = (first, second) -> 
  { return Integer.compare(first.length(), second.length());};

Functional Interface
如果一個接口（interface）僅有一個抽象方法（abstract method），就稱為
Functional Interface，比如Runnable、Comparator等。
在任何一個需要Functional Interface對象的地方，都可以使用lambda表達式：

Arrays.sort(words, 
  (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));

這里，sort()的第二個參數(shù)需要的是一個Comparator對象，而Comparator是
Functional Interface，因此可以直接傳入lambda表達式，在調(diào)用該對象的compare()方法
時，就是執(zhí)行該lambda表達式中的語句體；

如果lambda表達式的語句體會拋出異常，則對應的Functional Interface中的抽象方法必須拋
出了該異常，否則就需要在lambda表達式中顯式捕獲異常：

Runnable r = () -> {
  System.out.println("------");
  try {
    Thread.sleep(10);
  } catch (InterruptedException e) {
    // catch exception
  }
};

Callable<String> c = () -> {
  System.out.println("--------");
  Thread.sleep(10);
  return "";
};

Method Reference
如果將lambda表達式的參數(shù)作為參數(shù)傳遞給一個方法，他們的執(zhí)行效果是相同的，則該lambda表達式
可以使用Method Reference表達，以下兩種方式是等價的：

(x) -> System.out.println(x)
System.out::println

其中System.out::println被稱為Method Reference。

Method Reference主要有三種形式：

object::instanceMethod
Class::staticMethod
Class::instanceMethod

對于前兩種方式，對應的lambda表達式的參數(shù)和method的參數(shù)是一致的，比如：

System.out::println
(x) -> System.out.println(x)

Math::pow 
(x, y) -> Math.pow(x, y)

對于第三種方式，對應的lambda表達式的語句體中，第一個參數(shù)作為對象，調(diào)用method，將其它參數(shù)
作為method的參數(shù)，比如：

String::compareToIgnoreCase
(s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2)
1.5 Constructor Reference

Constructor Reference與Method Reference類似，只不過是特殊的method：new，具體調(diào)用的是哪個構(gòu)造函數(shù)，由上下文環(huán)境決定，比如：

List<String> labels = ...;
Stream<Button> stream = labels.stream().map(Button::new);

Button::new等價于(x) -> Button(x)，所以調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)是：Button(x);

除了創(chuàng)建單個對象，也可以創(chuàng)建對象數(shù)組，如下面兩種方式等價：

int[]::new 
(x) -> new int[x]

變量作用域
lambd表達式會捕獲當前作用域下可用的變量，比如：

public void repeatMessage(String text, int count) {
  Runnable r = () -> {
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
      System.out.println(text);
      Thread.yield();
    }
  };
  new Thread(r).start();
}

但是這些變量必須是不可變的，為什么呢？看下面這個例子：

int matches = 0;
for (Path p : files)
  new Thread(() -> { if (p has some property) matches++; }).start(); 
  // Illegal to mutate matches

因為可變的變量在lambda表達式中不是線程安全的，這和內(nèi)部類的要求是一致的，內(nèi)部類中只能引用
外部定義的final變量；

lambda表達式的作用域與嵌套代碼塊的作用域是一樣的，所以在lambd表達式中的參數(shù)名或變量名不
能與局部變量沖突，如：

Path first = Paths.get("/usr/bin");
Comparator<String> comp = (first, second) -> Integer.compare(first.length(),
   second.length()); // Error: Variable first already defined

如果在lambda表達式中引用this變量，則引用的是創(chuàng)建該lambda表達式的方法的this變量，如：

public class Application() {
  public void doWork() {
    Runnable runner = () -> {
      ...;
      System.out.println(this.toString());
      ...
    };
  }
}

所以這里的this.toString()調(diào)用的是Application對象的toString()，而不是Runnable
對象的。

Default Method
接口中只能有抽象方法，如果在已有的接口中新增一個方法，則該接口所有的實現(xiàn)類都需要實現(xiàn)該方法。
Java 8中引入了Default Method的概念，在接口中新增一個default方法，不會破壞已有的接
口規(guī)則，接口的實現(xiàn)類可以選擇重寫或直接繼承該default方法，比如：

interface Person {
  long getId();
  default String getName() { return "John Q. Public"; }
}

Java是允許多繼承的，如果一個類的父類中定義的方法和接口中定義的default方法完全相同，或者
一個類的兩個接口中定義了完全相同的方法，則如何處理這種沖突呢？處理規(guī)則如下：

如果是父類和接口的方法沖突：以父類中的方法為準，接口中的方法被忽略；
如果兩個接口中的default方法沖突，則需要重寫該方法解決沖突；

Static Method
Java 8之前，接口中只能定義static變量，Java 8開始，接口中可以添加static方法，比如
Comparator接口新增了一系列comparingXXX的static方法，比如：

public static <T> Comparator<T> comparingInt(ToIntFunction<? super T> 
  keyExtractor) {
  Objects.requireNonNull(keyExtractor);
  return (Comparator<T> & Serializable)
   (c1, c2) -> Integer.compare(keyExtractor.applyAsInt(c1), 
       keyExtractor.applyAsInt(c2));
}

使用這個static方法，以下兩種方式也是等價的：

1、

Arrays.sort(cities, (first, second) -> Integer.compare(first.length(), 
  second.length()));

2、

Arrays.sort(cities, Comparator.comparingInt(String::length));

所以，以后我們在設計自己的接口時，不需要再定義單獨的工具類（如Collections/Collection)，
在接口中使用static方法就行了。

匿名內(nèi)部類

在 Java 世界中，匿名內(nèi)部類可以實現(xiàn)在應用程序中可能只執(zhí)行一次的操作。例如，在 Android 應用程序中，一個按鈕的點擊事件處理。你不需要為了處理一個點擊事件單獨編寫一個獨立的類，可以用匿名內(nèi)部類完成該操作：

Button button = (Button) findViewById(R.id.button1);
button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
 
  @Override
  public void onClick(View view) {
    Toast.makeText(MainActivity.this, "Button Clicked", Toast.LENGTH_SHORT).show();
  }
 
});

Lambda 示例

1.Runnable Lambda

來看幾個示例，下面是一個 Runnable 的示例：

public void runnableTest() {
    System.out.println("=== RunnableTest ===");
    // 一個匿名的 Runnable
    Runnable r1 = new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        System.out.println("Hello world one!");
      }
    };
    // Lambda Runnable
    Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello world two!");
    // 執(zhí)行兩個 run 函數(shù)
    r1.run();
    r2.run();
  }

  public void runnableTest() {
    System.out.println("=== RunnableTest ===");
    // 一個匿名的 Runnable
    Runnable r1 = new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        System.out.println("Hello world one!");
      }
    };
 
    // Lambda Runnable
    Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello world two!");
 
    // 執(zhí)行兩個 run 函數(shù)
    r1.run();
    r2.run();
  }

這兩個實現(xiàn)方式都沒有參數(shù)也沒有返回值。Runnable lambda 表達式使用代碼塊的方式把五行代碼簡化為一個語句。
2.Comparator Lambda

在 Java 中，Comparator 接口用來排序集合。在下面的示例中一個 ArrayList 中包含了一些 Person 對象，并依據(jù) Person 對象的 surName 來排序。下面是 Person 類中包含的 fields:

public class Person {
  private String givenName;
  private String surName;
  private int age;
  private Gender gender;
  private String eMail;
  private String phone;
  private String address;
}

public class Person {
  private String givenName;
  private String surName;
  private int age;
  private Gender gender;
  private String eMail;
  private String phone;
  private String address;
}

下面是分別用匿名內(nèi)部類和 Lambda 表達式實現(xiàn) Comparator 接口的方式：

public class ComparatorTest {
  public static void main(String[] args) {
    List<Person> personList = Person.createShortList();
    // 使用內(nèi)部類實現(xiàn)排序
    Collections.sort(personList, new Comparator<Person>() {
      public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName());
      }
    });
    System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");
    for (Person p : personList) {
      p.printName();
    }
    // 使用 Lambda 表達式實現(xiàn)
    // 升序排列
    System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");
    Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName()));
    for (Person p : personList) {
      p.printName();
    }
    // 降序排列
    System.out.println("=== Sorted Desc SurName ===");
    Collections.sort(personList, (p1, p2) -> p2.getSurName().compareTo(p1.getSurName()));
    for (Person p : personList) {
      p.printName();
    }
  }
}

public class ComparatorTest {
  public static void main(String[] args) {
    List<Person> personList = Person.createShortList();
 
    // 使用內(nèi)部類實現(xiàn)排序
    Collections.sort(personList, new Comparator<Person>() {
      public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName());
      }
    });
 
    System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");
    for (Person p : personList) {
      p.printName();
    }
 
    // 使用 Lambda 表達式實現(xiàn)
 
    // 升序排列
    System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");
    Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName()));
    for (Person p : personList) {
      p.printName();
    }
 
    // 降序排列
    System.out.println("=== Sorted Desc SurName ===");
    Collections.sort(personList, (p1, p2) -> p2.getSurName().compareTo(p1.getSurName()));
    for (Person p : personList) {
      p.printName();
    }
  }
}

可以看到匿名內(nèi)部類可以通過 Lambda 表達式實現(xiàn)。注意第一個 Lambda 表達式定義了參數(shù)的類型為 Person；而第二個 Lambda 表達式省略了該類型定義。Lambda 表達式支持類型推倒，如果通過上下文可以推倒出所需要的類型，則可以省略類型定義。這里由于我們把 Lambda 表達式用在一個使用泛型定義的 Comparator 地方，編譯器可以推倒出這兩個參數(shù)類型為 Person 。

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