Java Lambda Expressions

java 莱姆达表达式是java8的新特性,java lambda表达式是java的迈向函数式编程的第一步。因此,java的lambda表达式其实是一个方法,它可以不从属于任何一个类。java表达式可以作为一个参数,就好像它是一个对象一样。它可以在需求时被执行。

java的lambda表达式通常被用于实现简单的事件监听器或回调函数,或者和javaStreamApi一起实现函数式编程。

1.java Lambda 以及单一方法接口

函数式编程通常被用于实现事件监听器。java中的事件监听器通常被定义为含有单一方法的接口,这里有一个虚构的单一方法接口:

public interface StateChangeListener {

    public void onStateChange(State oldState, State newState);

}

这个java接口定义了一个单一的方法,当状态改变时,会调用这个方法。

在java7中,为了监听状态的改变,你就不得不实现这个接口,想象一下,你有一个类叫: StateOwner,它可以注册状态事件监听器,这是一个例子:

public class StateOwner {

    public void addStateListener(StateChangeListener listener) { ... }

}

在java7中,你可以使用匿名内部类去添加一个事件监听器,就像这样:

StateOwner stateOwner = new StateOwner();

stateOwner.addStateListener(new StateChangeListener() {

    public void onStateChange(State oldState, State newState) {

        // do something with the old and new state.

    }

});

首先,创建一个StateOwner实例,然后把StateChangeListener接口的匿名实现类被作为一个监听器添加到StateOwner实例中。

但是在java8中,你可以使用javaLambda表达式来添加一个事件监听器,就像这样:

StateOwner stateOwner = new StateOwner();   

stateOwner.addStateListener((oldState, newState) -> System.out.println("State changed"));


lambda表达式就是下面的这一部分:

(oldState, newState) -> System.out.println("State changed")

我们要求lambda表达式要匹配addStateListener()方法的参数类型,如果lambda表达式匹配该参数类型(在这里,即:StateChangeListener接口)。那么,这个lambda表达式就会被转化为一个实现了StateChangeListener接口的函数。

java的lambda表达式只适用于那些匹配单一方法接口的类。在上面的例子中,lambda表达式被当做参数使用,而参数类型是StateChangeListener接口。这个接口只有一个方法,因此该lambda表达式能够成功地匹配StateChangeListener接口。



2.使lambda表达式和接口匹配matching  lambdas to interface

一个单方法的接口有时也被称为 函数式接口,把一个java表达式和一个函数式接口相匹配要分成下面三步:

   .这个接口只有一个抽象方法吗???

  .lambda表达式的参数和方法的参数匹配吗???

  .lambda表达式的返回值类型和方法的返回值类型匹配吗???

如果这三个问题的答案都是Yes的话,那么这个给定的lambda表达式就能成功地匹配此接口。


3.含有默认和静态方法的接口

从java8开始,一个java接口里面可以同时包含默认方法和静态方法。默认方法和静态方法的实现可以直接在接口的声明。这也就意味着,java的lambda表达式也可以适用于包含超过一个方法的接口-只要该接口里只有一个未实现的方法即可。

换句话说,接口仍然是函数式接口,即使他包含默认函数和静态函数,只要这个接口理由只有一个未实现的方法就行。

下面的这个接口,可以用一个lambda表达式实现:

public interface MyInterface {

    void printIt(String text);

    default public void printUtf8To(String text, OutputStream outputStream){

        try {

            outputStream.write(text.getBytes("UTF-8"));

        } catch (IOException e) {

            throw new RuntimeException("Error writing String as UTF-8 to OutputStream", e);

        }

    }

    static void printItToSystemOut(String text){

        System.out.println(text);

    }

}


4.Lambda表达式 VS 匿名接口实现

虽然lambda表达式和匿名接口实现很相像,但是他们之间还是有些不同的。最大的区别是,一个匿名接口实现有状态(成员变量),然而lambda表达式却没有。看下这个接口:

public interface MyEventConsumer {

    public void consume(Object event);

}

这个接口可以使用一个匿名接口实现来实现,就像这样:

MyEventConsumer consumer = new MyEventConsumer() {

    public void consume(Object event){

        System.out.println(event.toString() + " consumed");

    }

};

这个匿名接口实现MyEventConsumer 可以有它自己的内部状态,看下面这个:

MyEventConsumer myEventConsumer = new MyEventConsumer() {

    private int eventCount = 0;

    public void consume(Object event) {

        System.out.println(event.toString() + " consumed " + this.eventCount++ + " times.");

    }

};

可以看到MyEventConsumer的匿名实现现在已经有了一个字段域eventCount。但是lambda表达式却不能有这样的域字段。因此,lambda表达式又被说成是无状态的。


5.Lambda表达式的类型推断

在java8之前,如果你要实现一个接口实现,你不得不指定要实现哪个接口。这里有一个匿名接口实现的例子:

stateOwner.addStateListener(new StateChangeListener() {

    public void onStateChange(State oldState, State newState) {

        // do something with the old and new state.

    }

});

但是如果使用lambda表达式的话,它的类型可以根据附近的代码推到出来。例如,参数的接口类型可以从方法的声明addStateListener()那里推导出来.这被称为类型推断。

编译器会查找这个参数所属的类型-在这个例子中,就是方法定义。下面这个例子就可以看出,我们在lambda表达式中并未提及StateChangeListener接口:

stateOwner.addStateListener(

    (oldState, newState) -> System.out.println("State changed")

);

在lambda表达式里面,参数类型也能直接推断出来。在上面这个例子中,编译器就是根据onStateChange()方法的声明来确定参数类型的。因此,lambda表达式中的oldState和newState的类型也可以从onStateChange()方法的声明中推断出来。


6.Lambda参数

由于java的lambda表达式实际上就是一个方法,所以,lambda表达式可以像方法一样去接收参数。 上面例子中的lambda表达式中的(oldState,newState)就表明了lambda表达式要接收的参数。这些参数都得和接口中方法的参数保持一致。在这个例子中,这些参数必须要匹配StateChangeListener接口的onStateChange()方法中的参数。

public void onStateChange(State oldState, State newState);


7.零参数

如果和lambda表达式匹配的方法不接收任何参数,那你可以写个像这样的lambda表达式:

() -> System.out.println("Zero parameter lambda");

这就是表明该lambda表达式不接收任何参数。


8. 一个参数

如果匹配lambda表达式的方法只接收一个参数的话,你可以写一个这样的lambda表达式:

(param) -> System.out.println("One parameter: " + param);

可以注意到,参数被放在圆括号里面。另外,当一个lambda表达式接收一个参数时,你可以省略圆括号,就像这样:

param -> System.out.println("One parameter: " + param);


9.多个参数

如果lambda表达式匹配的方法接收多个参数的话,那么参数需要放置到圆括号里,就像下面的这样:

(p1, p2) -> System.out.println("Multiple parameters: " + p1 + ", " + p2);

只有当方法只接收一个参数时,圆括号才能被省略。


10.参数类型

有时为lambda表达式指定参数类型是非常必要的(如果这个编译器不能从接口方法中推断出参数类型的话)。不要担心,如果出现这种情况,编译器会提示你。这里有个lambda表达式参数类型的例子:

(Car car) -> System.out.println("The car is: " + car.getName());

正如你看到的,名为car的参数类型被写在了参数名字的前面,就像你在方法里面声明了一个参数一样。


11.Lambda函数体

lambda表达式体,也即是:它所表示的方法体被指定在了"->"的右边,这里就是一个例子:

(oldState, newState) -> System.out.println("State changed")

如果你的lambda表达式需要由多行构成的话,你可以把lambda表达式体放在{}中括号里面包起来,这里有个例子:

(oldState, newState) -> {

    System.out.println("Old state: " + oldState);

    System.out.println("New state: " + newState);

  }


12.从Lambda表达式返回一个值

你可以从lambda表达式返回值,就像你可以从方法里面获取一个返回值一样。你只需要在lambda函数体里面增加一个return语句就可以啦。

(param) -> {

    System.out.println("param: " + param);

    return "return value";

  }

在这个例子中,你lambda表达式做的事就是计算出一个返回值,然后把它返回,你也能用一个更简短方式指定返回值:

  除了这样写:

(a1, a2) -> { return a1 > a2; }

你也可以这样写:

(a1, a2) -> a1 > a2;

编译器会计算出来 a1 > a2是一个lambda表达式的返回值。

13.变量捕捉

在某些情况下,lambda表达式也能够访问那些声明在lambda函数体外面的变量。我这里有一段代码:

  Java 可以获取以下三种类型的变量:

       .局部变量

      .实例变量

      .静态变量

  我们将在下个章节中详细讲述。

13.1本地局部变量捕获

java的lambda表达式可以获取在lambda函数体外声明的本地局部变量的值。为了展示它,我们先看一个单一方法的接口:

public interface MyFactory {

            public String create(char[] chars);

    }

现在,我们看一下,lambda表达式如何实现这个接口的:

MyFactory myFactory = (chars) -> {

    return new String(chars); 

  };

现在这个lambda表达式仅仅是引用了传递给它的参数值,但是我们也能换一种写法,下面有一个更新版本:

String myString = "Test";

  MyFactory myFactory = (chars) -> {

    return myString + ":" + new String(chars);

  };

正如你所看到的,在lambda表达式体重引用了本地局部变量myString的值。

3.2 实例变量捕获

lambda表达式也能使用lambda表达式所在对象的实例变量。下面有个例子:

public class EventConsumerImpl {

    private String name = "MyConsumer";

    public void attach(MyEventProducer eventProducer){

        eventProducer.listen(e -> {

            System.out.println(this.name);

        });

    }

}

可以注意到,对name的引用this.name位于lambda表达式的内部。这样做的话,lambda表达式就能够在EventConsumerImpl的内部访问name实例量(域变量)。更甚之,在获取到它的访问之后,我们也能够改变此实例变量的值,并且它的值也能被映射到lambda表达式的内部。

这里的this,实际上是一种域,它和java的匿名接口实现有所不同。一个匿名接口实现也可以有它自己实例变量,并且可以通过this应用进行访问。但是,对于lambda表达式来说,lambda表达式不能有自己的实例变量,因此,this总是指向当前对象。

注意: 以上的事件消费者的设计不是特别的优美简洁,我那样做仅仅是为了描述一个访问实例变量的场景。

13.3 静态变量捕捉

一个lambda表达式也能捕捉静态变量。这并不吃惊,因为静态变量在整个应用的内部都能访问静态变量(只要该静态变量是可访问的 )。

下面有一个例子:

public class EventConsumerImpl {

    private static String someStaticVar = "Some text";

    public void attach(MyEventProducer eventProducer){

eventProducer.listen(e -> {

    System.out.println(someStaticVar);

});

    }

}

静态变量的值在被lambda表达式捕捉过之后,也允许修改。


14.方法引用作为lambda表达式

在上面的例子中,你的lambda表达式所做的事情就是 调用另一个方法并把参数传递给该lambda表达式。但是java的lambda表达式实现,提供了一种更简单的方式去表示一个方法调用。

首先,这里有一个单一方法的接口:

public interface MyPrinter{

    public void print(String s);

}

紧接着,我们创建一个实现了MyPrinter接口的lambda表达式实例:

MyPrinter myPrinter = (s) -> { System.out.println(s); };

由于该lambda表达式只有一个单一的语句构成,所以实际上我们可以不用{}中括号来包裹。并且,由于这里lambda表达式只有一个参数,所以我们

可以忽略掉参数的()标签。就像这样:

MyPrinter myPrinter=s -> System.out.println(s);

由于上面的lambda表达式做的事情就是把string参数转寄给System.out.println()方法,所以我们可以用一个方法引用来替换上面的lambda表达式。

just looks:

MyPrinter myPrinter = System.out::println;

可以看到,俩个冒号:: ,这就是向编译器表明,这是一个方法引用并且这个方法引用就是俩个冒号::之后的东西。不管拥有该引用方法的是类还是对象,它都是位于俩个冒号::之前的类或者对象。

你可以参考下面的几种方法类型:

  .静态方法

  .实例方法

  .参数对象上的实例方法

  .构造器

  上面的每一种方法引用都会在下面的章节中讲述。


14.1 静态方法引用

最简单的方法引用就是静态方法引用。这是一个简单的单函数接口:

public interface Finder {

    public int find(String s1, String s2);

}

这有一个静态方法:

public class MyClass{

    public static int doFind(String s1, String s2){

        return s1.lastIndexOf(s2);

    }

}

下面我们就用一个lambda表达式来调用这个方法:

Finder finder = MyClass::doFind;

由于Finder.find()方法的参数和MyClass.doFind()方法匹配,所以就能创建一个实现Finder.find()方法的lambda表达式,同时 引用了MyClass.doFind()方法。


14.2 参数方法引用



14.3实例方法引用

第三点,我们也能从一个lambda表达式的定义处引用一个实例方法,首先,先看一个单方法接口定义:

public interface Deserializer {

    public int deserialize(String v1);

}

这个接口代表了一个能把一个String序列化为一个int的组件。

现在,看看这个StringConverter类:

public class StringConverter {

    public int convertToInt(String v1){

        return Integer.valueOf(v1);

    }

}


convertToInt()方法和Deserializer类的deserialize()方法有着同样的方法签名,正是由于这样,我们可以创建一个StringConverter

实例,,并且从一个lambda表达式中引用它:

StringConverter stringConverter = new StringConverter();

Deserializer des = stringConverter::convertToInt;

第一行的代码创建了一个StringConverter实例对象,第二行的lambda表达式引用了StringConverter 实例对象的convertToInt()方法。


14.4构造方法引用

最后,我们也能引用一个类的构造方法,你只需要在::new 的前面写上类名即可。就像这样:

MyClass::new

如果想看一下,作为lambda表达式如何使用构造方法的话,看下这个接口的定义:

public interface Factory {

    public String create(char[] val);

}

这个create()方法能够匹配String类的某一个构造方法的方法签名,因此,这个构造方法可以作为一个lambda表达式使用。这里有一个例子:

Factory factory = String::new;

上面的这段代码其实就等同于:

Factory factory = chars -> new String(chars);

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