java lambda 分隔 java中lambda

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编程小达 2023-07-15 21:52:45

文章标签 java lambda 分隔 java jvm servlet System 文章分类 Java 后端开发

前言

Lambda表达式是JDK8的一个新特性，可以取代大部分的匿名内部类，写出更优雅的Java代码，尤其在集合的遍历和其他集合操作中，可以极大地优化代码结构。

JDK也提供了大量的内置函数式接口供我们使用，使得Lambda表达式的运用更加方便、高效。

一、什么是 Lambda 表达式

Lambda表达式,也称为闭包：java8的新特性，lambda 运行将函数作为一个方法的参数，也就是将函数作为参数传递到方法中。使用 lambda 表达式可以让代码更加简洁。

Lambda表达式常用于简化接口实现，关于接口实现，可以有很多种方式。例如：

创建接口的实现类;
使用匿名内部类;

但是lambda表达式，比这两种方式都简单。代码示例如下：

interface TestInterface{
     public void testFun();
 }
 
 public class TestClass {
     public static void main(String[] args) { 
         //使用lambda表达式实现接口
         TestClass test = () -> {
             System.out.println("test");
         };
         test.testFun();
     }
 }

二、使用前提

上文中提到，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表达式来简化接口的实现的。

先说结论，lambda表达式，只能实现函数式接口。lambda表达式毕竟只是⼀个匿名方法。

三、函数式接口

3.1 概念

函数式接口在 Java 中是指： 有且仅有一个抽象方法的接口 。

函数式接口，即适用于函数式编程场景的接口。而 Java 中的函数式编程体现就是Lambda，所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法，Java中的 Lambda才能顺利地进行推导。

备注：
语法糖 是指使用更加方便，但是原理不变的代码语法。
例如：
在遍历集合时使用的for-each语法，其实底层的实现原理仍然是迭代器，这便是语法糖。从应用层面来讲， Java 中的 Lambda 可以被当做是匿名内部类的语法糖，但是二者在原理上是不同的。

3.2 格式

只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可，伪代码如下：

修饰符 interface 接口名称 {
     public abstract 返回值类型 方法名称（可选参数信息）;
     // 其它非抽象方法内容
 }

由于接口当中抽象方法的public abstract是可以省略的，所以定义一个函数式接口很简单：

public interface TestFunctionalInterface {
     void testMethod();
 }

3.3 @FunctionalInterface

与 @Override 注解的作用类似， Java 8 中专门为函数式接口引入了一个新的注解：@FunctionalInterface。该注解可用于一个接口的定义上：

@FunctionalInterface
 public interface TestFunctionalInterface {
     void testMethod();
 }

一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。需要注意的是，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。

3.4 自定义函数式接口

对于刚刚定义好的 MyFunctionalInterface 函数式接口，典型使用场景就是作为方法的参数：

public class TestFunctionalClass {
     // 使用自定义的函数式接口作为方法参数
     private static void doSomeThing(TestFunctionalInterface testInterFace){
         testInterFace.testMethod();
     }
     
     public static void main(String[] args) {
         // 调用函数式接口的方法
         doSomeThing(() -> System.out.println("Hello world!"));
     }
     
 }

四语法格式

4.1 基础语法

lambda表达式，其实本质来讲，就是⼀个匿名函数。因此在写lambda表达式的时候，不需要关心方法名是什么。

实际上，我们在写lambda表达式的时候，也不需要关心返回值类型，只需要关注两部分内容即可：参数列表和方法体

(参数 1,参数 2,…) -> {
方法体
};

各部分详述：

参数部分：方法的参数列表，要求和实现的接口中的方法参数部分⼀致，包括参数的数量和类型。
方法体部分 ：方法的实现部分，如果接口中定义的方法有返回值，则在实现的时候，注意返回值的返回。
->: 分隔参数部分和方法体部分。

总结来说：语法形式为 () -> {}，其中 () 用来描述参数列表，{} 用来描述方法体，-> 为 lambda 运算符，读作(goes to)。

4.2 重要特征

可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定表达式返回了一个数值。

代码示例：

public class Demo01 {
     /**多参数无返回*/
     @FunctionalInterface
     public interface NoReturnMultiParam {
         void method(int a, int b);
     }
 
     /**无参无返回值*/
     @FunctionalInterface
     public interface NoReturnNoParam {
         void method();
     }
 
     /**一个参数无返回*/
     @FunctionalInterface
     public interface NoReturnOneParam {
         void method(int a);
     }
 
     /**多个参数有返回值*/
     @FunctionalInterface
     public interface ReturnMultiParam {
         int method(int a, int b);
     }
 
     /*** 无参有返回*/
     @FunctionalInterface
     public interface ReturnNoParam {
         int method();
     }
 
     /**一个参数有返回值*/
     @FunctionalInterface
     public interface ReturnOneParam {
         int method(int a);
     }
     
     public static void main(String[] args) {
 
         //无参无返回
         NoReturnNoParam noReturnNoParam = () -> {
             System.out.println("NoReturnNoParam");
         };
         noReturnNoParam.method();
 
         //一个参数无返回
         NoReturnOneParam noReturnOneParam = (int a) -> {
             System.out.println("NoReturnOneParam param:" + a);
         };
         noReturnOneParam.method(6);
 
         //多个参数无返回
         NoReturnMultiParam noReturnMultiParam = (int a, int b) -> {
             System.out.println("NoReturnMultiParam param:" + "{" + a +"," + + b +"}");
         };
         noReturnMultiParam.method(6, 8);
 
         //无参有返回值
         ReturnNoParam returnNoParam = () -> {
             System.out.print("ReturnNoParam");
             return 1;
         };
 
         int res = returnNoParam.method();
         System.out.println("return:" + res);
 
         //一个参数有返回值
         ReturnOneParam returnOneParam = (int a) -> {
             System.out.println("ReturnOneParam param:" + a);
             return 1;
         };
 
         int res2 = returnOneParam.method(6);
         System.out.println("return:" + res2);
 
         //多个参数有返回值
         ReturnMultiParam returnMultiParam = (int a, int b) -> {
             System.out.println("ReturnMultiParam param:" + "{" + a + "," + b +"}");
             return 1;
         };
 
         int res3 = returnMultiParam.method(6, 8);
         System.out.println("return:" + res3);
     }
     
 }

控制台输出：

NoReturnNoParam
 NoReturnOneParam param:6
 NoReturnMultiParam param:{6,8}
 ReturnNoParamreturn:1
 ReturnOneParam param:6
 return:1
 ReturnMultiParam param:{6,8}
 return:1

五语法简化

5.1 参数部分的精简

5.1.1 参数的类型

由于在接口的方法中，已经定义了每⼀个参数的类型是什么。而且在使用 lambda 表达式实现接口的时候，必须要保证参数的数量和类型需要和接口中的方法保持⼀致。因此，此时 lambda 表达式中的参数的类型可以省略不写。

注意事项：

如果需要省略参数的类型，要保证：要省略，每⼀个参数的类型都必须省略不写。绝对不能出现，有的参数类型省略了，有的参数类型没有省略。

// 有参+返回值
 Test test = (name,age)  -> {
     System.out.println(name+age+"了！");
     return age + 1;
 };
 
 int age = test.test("小刘学编程",18);
 System.out.println(age);

5.1.2 参数的小括号

如果方法的参数列表中的参数数量有且只有⼀个，此时，参数列表的小括号是可以省略不写的。

注意事项：

只有当参数的数量是⼀个的时候，多了、少了都不能省略。
省略掉小括号的同时，必须要省略参数的类型

//一个参数
Test test = name -> {
    System.out.println(name+"test");
};
test.test("小刘学编程");

5.2 方法体部分的精简

当⼀个方法体中的逻辑，有且只有⼀句的情况下，⼤括号可以省略

Test test = name -> System.out.println(name+"test");
test.test("小新");

5.3 return 部分的精简

如果⼀个方法中唯⼀的⼀条语句是⼀个返回语句，此时在省略掉大括号的同时，也必须省略掉 return。

Test test = (a,b) -> a+b;

六、常用示例

lambda表达式是为了简化接口的实现的，在 lambda 表达式中，不应该出现比较复杂的逻辑。如果在 lambda 表达式中需要处理的逻辑比较复杂，会对程序的可读性造成非常大的影响，⼀般情况会单独的写⼀个方法。在 lambda 表达式中直接引用这个方法即可。

函数引用：引用⼀个已经存在的方法，使其替代lambda表达式完成接口的实现

6.1 静态方法的引用

语法：类::静态方法

注意事项：

在引用的方法后面，不要添加小括号。
引用的这个方法，参数（数量、类型）和返回值，必须要跟接口中定义的⼀致

class Subtraction{
    public static int subtract(int a,int b ){
        // 稍微复杂的逻辑：计算a和b的差值的绝对值
        if (a > b) {
            return a - b;
        }
        return b - a;
    }
}
interface TestInterface{
    int test(int a,int b);
}
public class TestClass {
    public static void main(String[] args) {
        //实现多个参数，一个返回值的接口
        //对一个静态方法的引用，语法：类::静态方法
        TestInterface test = Subtraction::subtract;
        System.out.println(test.test(1,2));
    }
}

6.2 非静态方法的引用

语法：方法归属者::方法名静态方法的归属者为类名，普通方法归属者为对象

注意事项:

在引用的方法后⾯，不要添加小括号。
引用的这个方法，参数（数量、类型）和返回值，必须要跟接口中定义的⼀致。

public class Test06 {
    public static void main(String[] args) {
        //对非静态方法的引用，需要使用对象来完成
        Test2 test2 = new Calculator()::calculate;
        System.out.println(test2.calculate(2, 3));
    }
    private static class Calculator{
        public int calculate(int a, int b) {
            return a > b ? a - b : b - a;
         }
    }
}
interface Test2{
    int calculate(int a,int b);
}

6.3 构造方法的引用

使用场景

如果某⼀个函数式接口中定义的方法，仅仅是为了得到⼀个类的对象。此时我们就可以使用构造方法的引用，简化这个方法的实现。

语法：类名::new

注意事项：可以通过接口中的方法的参数，区分引用不同的构造方法。

interface ItemCreatorBlankConstruct {
    Item getItem();
}
interface ItemCreatorParamContruct {
    Item getItem(int id, String name, double price);
}
public class Exe2 {
    public static void main(String[] args) {
        ItemCreatorBlankConstruct creator = () -> new Item();
        Item item = creator.getItem();
        ItemCreatorBlankConstruct creator2 = Item::new;
        Item item2 = creator2.getItem();
        ItemCreatorParamContruct creator3 = Item::new;
        Item item3 = creator3.getItem(112, "小刘学编程", 135.99);
    }
}

6.4 Lambda 表达式创建线程

创建线程一般都是通过创建Thread对象，然后通过匿名内部类重写run()方法，一提到匿名内部类就应该想到可以使用 lambda 表达式来简化线程的创建过程。

Thread t = new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.println("新建线程->" + ":" + i);
    }
});
t.start();

6.5 遍历集合

可以调用集合的 public void forEach(Consumer<? super E> action) 方法，通过 lambda 表达式的方式遍历集合中的元素。以下是Consumer接口的方法以及遍历集合的操作。Consumer接口是jdk提供的一个函数式接口。

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);
    //....
}

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list, 1,2,3,4,5);
//lambda表达式 方法引用
list.forEach(System.out::println);
list.forEach(item -> {
    if (element % 2 == 0) {
        System.out.println(item);
    }
});

6.6 删除集合中的某个元素

通过public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter)方法来删除集合中的某个元素，Predicate也是jdk为提供的一个函数式接口，可以简化程序的编写。

ArrayList<Item> items = new ArrayList<>();
items.add(new Item(11, "小牙刷", 12.05 ));
items.add(new Item(5, "日本马桶盖", 999.05 ));
items.add(new Item(7, "格力空调", 888.88 ));
items.add(new Item(17, "肥皂", 2.00 ));
items.add(new Item(9, "冰箱", 4200.00 ));
items.removeIf(ele -> ele.getId() == 7);
//通过 foreach 遍历，查看是否已经删除
items.forEach(System.out::println);

6.7 集合内元素的排序

若要为集合内的元素排序，就必须调用sort方法，传入比较器匿名内部类重写compare 方法，现在可以使用lambda 表达式来简化代码。

ArrayList<Item> list = new ArrayList<>();
 list.add(new Item(13, "背心", 7.80));
 list.add(new Item(11, "半袖", 37.80));
 list.add(new Item(14, "风衣", 139.80));
 list.add(new Item(12, "秋裤", 55.33));
 
 list.sort((o1, o2) -> o1.getId() - o2.getId());
 System.out.println(list);

七、注意

这⾥类似于局部内部类、匿名内部类，依然存在闭包的问题。如果在lambda表达式中，使用到了局部变量，那么这个局部变量会被隐式的声明为 final。是⼀个常量，不能修改值。

如下代码示例：如果我们把注释放开会报错，提示num值是final不能被改变。这里虽然没有标识num类型为final，但是在编译期间虚拟机会加上fina修饰关键字。

public static void main(String[] args) {
 
     int num = 10;
 
     Test<String> test = () -> {
         System.out.println(num);
     };
 
     //num = num + 2;
     test.doSomeThing("hello world !");
 }