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Lambda表达式超详解

2024-03-01 62
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简介： Lambda表达式超详解

背景

Lambda表达式是Java SE 8中的一个重要的新特性.lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口.lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块).Lambda表达式基于数学中的λ演算得名,也可以称为闭包.

Lambda表达式的用法

基本语法:(parameters)->expression或(parameters)->{statements;}

Lambda表达式由三个部分组成:

1.parameters:类似方法中的形参列表,这里的参数是函数式接口里的参数.这里的参数类型可以明确声明也可不声明而由JVM隐含的判断.另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号.

2.->:可理解为被用于的意思

3.方法体:可以是表达式也可以代码块,是在函数式接口里方法的实现.代码块可返回一个值或什么都不返回,这里的代码块等同于方法中的方法体,如果是表达式,可以返回一个值或者什么都不返回.

举个栗子:

//1.不需要参数,返回值为2

()->2

//2.接收一个参数(数字类型),返回其两倍的值

x -> 2 * x

//3.接收两个参数(数字),并返回它们的和

(x, y) -> x + y

//4.接收2个int型整数,返回它们的乘积

(int x, int y) -> x * y

//5.接收一个string对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来是返回void)

(String s) -> System.out.println(s)

函数式接口

要了解Lambda表达式,首先需要了解什么是函数式接口,函数接口定义:一个接口有且只有一个抽象方法.

注意:

1.如果一个接口有且只有一个抽象方法,那么该接口就是函数式接口

2.如果我们在某个接口上声明了@FunctionalInterface注解,那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口,这样如果有两个抽象方法,程序编译就会报错的.所以,从某种意义上来说,只要你保证你的接口中只有一个抽象方法,你可以不加这个注解.加上就会自动进行检测的.

定义方式:

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    //注意:只能有一个方法
    void test();
}

但是这种方法也是可以的:

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
    default void test2() {
        System.out.println("JDK1.8新特性,default默认方法可以有具体的实现");
    }
}

Lambda表达式的基本使用

首先,我们事先准备好几个接口:

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}
 
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
 
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a, int b);
}
 
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
 
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
 
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a, int b);
}

我们在上面提到过,Lambda可以理解为:Lambda就是匿名内部类的简化,实际上是创建了一个类,实现了接口,重写了接口的方法.

没有使用lambda表达式时的调用方式:

NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn(){
    @Override
    public void test() {
        System.out.println("hello");
    }
};

具体使用见以下代码:

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> {
            System.out.println("无参数无返回值");
        };
        noParameterNoReturn.test();
 
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a) -> {
            System.out.println("一个参数一个返回值: " + a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);
 
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a, int b) -> {
            System.out.println("多个参数无返回值: " + a + " " + b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20, 30);
 
        NoParameterReturn noParameterReturn = () -> {
            System.out.println("有返回值无参数! ");
            return 40;
        };
        //接收函数的返回值
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
 
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a) -> {
            System.out.println("有返回值且有一个参数");
            return a;
        };
        ret = oneParameterReturn.test(50);
        System.out.println(ret);
 
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a, int b) -> {
            System.out.println("有返回值且有多个参数");
            return a + b;
        };
        ret = moreParameterReturn.test(70, 60);
        System.out.println(ret);
    }
}

语法精简

1.参数类型可以省略,如果需要省略,每个参数的类型都需要省略.

2.参数的小括号里面只有一个参数,那么小括号可以省略.

3.如果方法体中只有一句代码,那么大括号可以省略.

4.如果方法体中只有一条语句,且是return语句,那么大括号可以省略,且去掉return关键字.

示例代码:

public static void main(String[] args) {
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a, b) -> {
            System.out.println("无返回值多个参数,省略参数类型: " + a + " " + b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20, 30);
 
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = a -> {
            System.out.println("无参数一个返回值, 小括号可以省略: " + a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);
 
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> System.out.println("无参数无返回值,方法体中只有一行代码");
        noParameterNoReturn.test();
 
        //方法体中只有一条语句,且是return语句
        NoParameterReturn noParameterReturn = () -> 40;
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
    }

变量捕获

Lambda表达式中存在标量捕获,了解变量捕获之后,我们才能更好地理解Lambda表达式的作用域.

Java当中的匿名类中,会存在变量捕获.

匿名内部类

匿名内部类就是没有名字的内部类.我们这里只是为了说明变量捕获,所以,匿名内部类只要会使用即可,那么下面来简单看看匿名内部类的使用就好了.

举个简单的例子:

class Test {
    public void func() {
        System.out.println("func()");
    }
}
 
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Test t = new Test() {
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是匿名内部类,且重写了func这个方法! ");
            }
        };
 
        t.func();
    }
}

在上述代码当中的main函数当中,我们看到的就是一个匿名内部类的简单使用.

匿名内部类中的变量捕获

在匿名内部类中,在使用内外的变量时,有两个条件:(要么是常量,要么是未修改的变量)

来看一下代码:

public class TestDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        Test t1 = new Test() {
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是匿名内部类,且重写了func这个方法!");
                System.out.println("我是捕获到变量a==" + a + "我是一个常量, 或者是一个没有改变过值的变量! ");
            }
        };
 
        t1.func();
    }
}

在上述代码当中变量a就是捕获的变量.这个变量要么是被final修饰,如果不是被final修饰的 你要保证在使用之前没有修改.如下代码就是错误的代码.

 

public class TestDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        Test t2 = new Test() {
            @Override
            public void func() {
                a = 99;
                System.out.println("我是匿名内部类,且重写了func这个方法!");
                System.out.println("我是捕获到变量a==" + a + "我是一个常量, 或者是一个没有改变过值的变量! ");
            }
        };
    }
}

该代码直接编译报错.

Lambda的变量捕获

lambda其实就是可以认为是匿名内部类的实现

在lambda表达式中也可以进行变量的捕获,具体我们看一下代码.

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}
 
public class TestDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> {
            //a = 99;error
            System.out.println("捕获变量" + a);
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
}

Lambda表达式在类集中的使用

为了能够让Lambda和java的集合类更好的一起使用,集合当中,也新增了部分接口,以便与Lambda表达式对接.

对应的接口 新增的方法
Collection removelf() spliterator() stream() parallelStream() forEach()
List replaceAll() sort()
Map

getOrDefault() forEach() replaceAll() putlfAbsent() remove() replace()

computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge()

以上方法的作用可自行查看javaapi.

Collection接口

forEach()方法演示

该方法在接口Iterable当中,原型如下:

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
    Objects.requireNonNull(action);
    for(T t : this) {
        action.accept(t);
    }
}

该方法表示:对容器中的每个元素执行action指定动作.

public class TestDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                //简单遍历集合中元素
                System.out.println(s + " ");
            }
        });
    }
}

输出结果:

我们可以修改为如下代码:

public class TestDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        //表示调用一个,不带有参数的方法,其执行花括号内的语句,为原来的函数体内容.
        list.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

List接口

sort()方法的演示

sort()方法源码:该方法根据c指定的比较规则对容器元素进行排序.

public void sort(Comparator<? super E> c) {
    final int expectedModCount = modCount;
    Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
    if(modCount != expectedModCount) {
        throw new ConcurrentModificationExpection();
    }
    modCount++;
}

使用示例:

public class TestDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("bit");
        list.add("lambda");
        System.out.println(list);
        list.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                //这里比较长度
                return o1.length() - o2.length();
            }
        });
        System.out.println(list);
    }
}

输出结果:

修改为lambda表达式:

public class TestDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("bit");
        list.add("lambda");
        System.out.println(list);
        //调用带有两个参数的方法,且返回长度的差值
        list.sort((str1, str2) -> str1.length() - str2.length());
        System.out.println(list);
    }
}

Map接口

HashMap的forEach()

该方法的原型如下:

default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
    Objects.requireNonNull(action);
    for(Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
        K k;
        V v;
        try {
            k = entry.getKey();
            v = entry.getValue();
        } catch {
            //this usually means the entry is no longer in the map.
            throw new ConcurrentModificationExpection(ise);
        }
        action.accept(k, v);
    }
}

作用是对Map中的每个映射执行action指定操作.

代码示例:

public class TestDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "bit");
        map.put(3, "hello");
        map.put(4, "lambda");
        map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>() {
            @Override
            public void accept(Integer integer, String s) {
                System.out.println(integer + " = " + s);
            }
        });
    }
}

输出结果:

使用lambda表达式之后的代码:

public class TestDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "bit");
        map.put(3, "hello");
        map.put(4, "lambda");
        map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + " = " + v));
    }
}

总结

lambda表达式的优点很明显,在代码层次上来说,使代码变得非常地简洁.缺点也不明显,代码不易读.

优点:

1.代码简洁,开发迅速

2.方便函数式编程

3.非常容易进行并行运算

4.Java引入了Lambda,改善了集合操作

缺点:

1.代码可读性变差

2.在非并行计算中,很多计算未有传统的for性能要高

3.不容易进行调试

文章标签：
Java
容器
并行计算
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