Java 8 Lambda 表达式(lambda expressions)-我的理解

简介: lambda表达式(lambda expressions)是函数式编程。百度百科:“Lambda 表达式”(lambda expression)是一个匿名函数,Lambda表达式基于数学中的λ演算得名,直接对应于其中的lambda抽象(lambda abstraction),是一个匿名函数,即没有函数名的函数。

lambda表达式(lambda expressions)是函数式编程。

百度百科:
“Lambda 表达式”(lambda expression)是一个匿名函数,Lambda表达式基于数学中的λ演算得名,直接对应于其中的lambda抽象(lambda abstraction),是一个匿名函数,即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包(注意和数学传统意义上的不同)。

维基百科:函数式编程(英语:functional programming)或称函数程序设计,又称泛函编程,是一种编程范型,它将电脑运算视为数学上的函数计算,并且避免使用程序状态以及易变对象。函数编程语言最重要的基础是λ演算(lambda calculus)。而且λ演算的函数可以接受函数当作输入(引数)和输出(传出值)。比起命令式编程,函数式编程更加强调程序执行的结果而非执行的过程,倡导利用若干简单的执行单元让计算结果不断渐进,逐层推导复杂的运算,而不是设计一个复杂的执行过程。

背景

不过有些 Java 对象只是对单个函数的封装。例如下面这个典型用例:Java API 中定义了一个接口(一般被称为回调接口),用户通过提供这个接口的实例来传入指定行为,例如:

public interface ActionListener {
  void actionPerformed(ActionEvent e);
}

这里并不需要专门定义一个类来实现 ActionListener,因为它只会在调用处被使用一次。用户一般会使用匿名类型把行为内联(inline):

button.addActionListener(new ActionListener() {
  public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    ui.dazzle(e.getModifiers());
  }
});

我们需要在Java中提供一种尽可能轻量级的将代码封装为数据(Model code as data)的方法。匿名内部类并不是一个好的 选择。
大多数回调接口都拥有这个特征:比如 Runnable 接口和 Comparator 接口。我们把这些只拥有一个方法的接口称为 函数式接口。(之前它们被称为 SAM类型,即 单抽象方法类型(Single Abstract Method))

我们并不需要额外的工作来声明一个接口是函数式接口:编译器会根据接口的结构自行判断(判断过程并非简单的对接口方法计数:一个接口可能冗余的定义了一个 Object 已经提供的方法,比如 toString(),或者定义了静态方法或默认方法,这些都不属于函数式接口方法的范畴)。不过API作者们可以通过 @FunctionalInterface 注解来显式指定一个接口是函数式接口(以避免无意声明了一个符合函数式标准的接口),加上这个注解之后,编译器就会验证该接口是否满足函数式接口的要求。

lamdba表达式的目的:

解决匿名内部类使用的问题:

  • 语法过于冗余
  • 匿名类中的 this 和变量名容易使人产生误解
  • 类型载入和实例创建语义不够灵活
  • 无法捕获非 final 的局部变量
  • 无法对控制流进行抽象
    匿名类型最大的问题就在于其冗余的语法。有人戏称匿名类型导致了“高度问题”(height problem):比如前面 ActionListener 的例子里的五行代码中仅有一行在做实际工作。

lambda表达式是匿名方法,它提供了轻量级的语法,从而解决了匿名内部类带来的“高度问题”。

下面是一些lambda表达式:

(int x, int y) -> x + y
() -> 42
(String s) -> { System.out.println(s); }

第一个 lambda 表达式接收 x 和 y 这两个整形参数并返回它们的和;第二个 lambda 表达式不接收参数,返回整数 ‘42’;第三个 lambda 表达式接收一个字符串并把它打印到控制台,不返回值。

  • lambda 表达式的语法由参数列表、箭头符号 -> 和函数体组成。函数体既可以是一个表达式,也可以是一个语句块:

  • 表达式:表达式会被执行然后返回执行结果。

  • 语句块:语句块中的语句会被依次执行,就像方法中的语句一样——

  • return 语句会把控制权交给匿名方法的调用者

  • break 和 continue 只能在循环中使用

  • 如果函数体有返回值,那么函数体内部的每一条路径都必须返回值
    表达式函数体适合小型 lambda 表达式,它消除了 return 关键字,使得语法更加简洁。

Java8中,想要使用Lambda表达式,需要使用一个全新的操作符"->"该操作符被称为"Lambda操作符",它把表达式分为了左右两部分。
左边:Lambda中所使用的参数列表
右边:Lambda所要执行的操作。

****Example 1:无参数,无返回值的写法****

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Example 2:有参数,无返回值的写法
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Example 3:有参数(多个),有返回值的写法
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java.util.function

Java SE 8中增加了一个新的包:java.util.function,它里面包含了常用的函数式接口,例如:

Predicate<T>——接收 T 并返回 boolean
Consumer<T>——接收 T,不返回值
Function<T, R>——接收 T,返回 R
Supplier<T>——提供 T 对象(例如工厂),不接收值
UnaryOperator<T>——接收 T 对象,返回 T
BinaryOperator<T>——接收两个 T,返回 T

类型

需要注意的是,函数式接口的名称并不是 lambda 表达式的一部分。那么问题来了,对于给定的 lambda 表达式,它的类型是什么。
编译器负责推导 lambda 表达式类型。它利用 lambda 表达式所在上下文 所期待的类型 进行推导,这个 被期待的类型 被称为 目标类型。lambda 表达式只能出现在目标类型为函数式接口的上下文中。
当然,lambda 表达式对目标类型也是有要求的。编译器会检查 lambda 表达式的类型和目标类型的方法签名(method signature)是否一致。当且仅当下面所有条件均满足时,lambda 表达式才可以被赋给目标类型 T:

T 是一个函数式接口
lambda 表达式的参数和 T 的方法参数在数量和类型上一一对应
lambda 表达式的返回值和 T 的方法返回值相兼容(Compatible)
lambda 表达式内所抛出的异常和 T 的方法 throws 类型相兼容

方法引用(Method references)

lambda 表达式允许我们定义一个匿名方法,并允许我们以函数式接口的方式使用它。我们也希望能够在 已有的 方法上实现同样的特性。
对于静态方法引用,我们需要在类名和方法名之间加入 :: 分隔符,例如 Integer::sum
其实是lambda表达式的一个简化写法,所引用的方法其实是lambda表达式的方法体实现,语法也很简单,左边是容器(可以是类名,实例名),中间是"::",右边是相应的方法名。如下所示:

ObjectReference::methodName

Comparator<Person> byName = Comparator.comparing(Person::getName);

这里的 Person::getName 可以被看作为 lambda 表达式的简写形式。尽管方法引用不一定(比如在这个例子里)会把语法变的更紧凑,但它拥有更明确的语义——如果我们想要调用的方法拥有一个名字,我们就可以通过它的名字直接调用它。
方法引用有很多种,它们的语法如下
> 静态方法引用:ClassName::methodName
实例上的实例方法引用:instanceReference::methodName
超类上的实例方法引用:super::methodName
类型上的实例方法引用:ClassName::methodName
构造方法引用:Class::new
数组构造方法引用:TypeName[]::new
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