Java 8 Lambda 表达式介绍
当前时间:2019年 11月 11日,距离 JDK 14 发布时间(2020年3月17日)还有多少天?
// 距离JDK 14 发布还有多少天?
LocalDate jdk14 = LocalDate.of(2020, 3, 17);
LocalDate nowDate = LocalDate.now();
System.out.println("距离JDK 14 发布还有:"+nowDate.until(jdk14,ChronoUnit.DAYS)+"天");
1. 前言
Java 8
早已经在2014 年 3月 18日发布,毫无疑问 Java 8
对 Java 来说绝对算得上是一次重大版本更新,它包含了十多项语言、库、工具、JVM 等方面的十多项新特性。比如提供了语言级的匿名函数,也就是被官方称为 Lambda
的表达式语法(外界也称为闭包, Lambda
的引入也让流式操作成为可能,减少了代码编写的复杂性),比如函数式接口,方法引用,重复注解。再比如 Optional
预防空指针,Stearm
流式操作,LocalDateTime
时间操作等。
在前面的文章里已经介绍了 Java 8
的部分新特性。
- Java 8 forEach 遍历
- Java 8 Function 函数接口
- Java 8 LocalDate、LocalDateTime 时间处理介绍
- Java 8 Optional 介绍
- Java 8 Lambda 表达式介绍
- Java 8 Stream 流式操作
这一次主要介绍一下 Lambda 的相关情况。
2. Lambda 介绍
Lambda
名字来源于希腊字母表中排序第十一位的字母 λ,大写为Λ,英语名称为 Lambda
。在 Java 中 Lambda
表达式(lambda expression)是一个匿名函数,在编写 Java 中的 Lambda
的时候,你也会发现 Lambda
不仅没有函数名称,有时候甚至连入参和返回都可以省略,这也让代码变得更加紧凑。
3. 函数接口介绍
上面说了这次是介绍 Lambda
表达式,为什么要介绍函数接口呢?其实 Java 中的函数接口在使用时,可以隐式的转换成 Lambda
表达式,在 Java 8
中已经有很多接口已经声明为函数接口,如 Runnable、Callable、Comparator 等。
函数接口的例子可以看下 Java 8
中的 Runnable
源码(去掉了注释)。
package java.lang;
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
那么什么样子的接口才是函数接口呢?有一个很简单的定义,也就是只有一个抽象函数
的接口,函数接口使用注解 @FunctionalInterface
进行声明(注解声明不是必须的,如果没有注解,也是只有一个抽象函数,依旧会被认为是函数接口)。多一个或者少一个抽象函数都不能定义为函数接口,如果使用了函数接口注解又不止一个抽象函数,那么编译器会拒绝编译。函数接口在使用时候可以隐式的转换成 Lambda 表达式。
Java 8
中很多有很多不同功能的函数接口定义,都放在了 Java 8
新增的 java.util.function
包内。下面是一些关于 Java 8
中函数接口功能的描述。
序号 | 接口 & 描述 |
---|---|
BiConsumer | 代表了一个接受两个输入参数的操作,并且不返回任何结果 |
BiFunction | 代表了一个接受两个输入参数的方法,并且返回一个结果 |
BinaryOperator | 代表了一个作用于于两个同类型操作符的操作,并且返回了操作符同类型的结果 |
BiPredicate | 代表了一个两个参数的boolean值方法 |
BooleanSupplier | 代表了boolean值结果的提供方 |
Consumer | 代表了接受一个输入参数并且无返回的操作 |
DoubleBinaryOperator | 代表了作用于两个double值操作符的操作,并且返回了一个double值的结果。 |
DoubleConsumer | 代表一个接受double值参数的操作,并且不返回结果。 |
DoubleFunction | 代表接受一个double值参数的方法,并且返回结果 |
DoublePredicate | 代表一个拥有double值参数的boolean值方法 |
DoubleSupplier | 代表一个double值结构的提供方 |
DoubleToIntFunction | 接受一个double类型输入,返回一个int类型结果。 |
DoubleToLongFunction | 接受一个double类型输入,返回一个long类型结果 |
DoubleUnaryOperator | 接受一个参数同为类型double,返回值类型也为double 。 |
Function | 接受一个输入参数,返回一个结果。 |
IntBinaryOperator | 接受两个参数同为类型int,返回值类型也为int 。 |
IntConsumer | 接受一个int类型的输入参数,无返回值 。 |
IntFunction | 接受一个int类型输入参数,返回一个结果 。 |
IntPredicate | 接受一个int输入参数,返回一个布尔值的结果。 |
IntSupplier | 无参数,返回一个int类型结果。 |
IntToDoubleFunction | 接受一个int类型输入,返回一个double类型结果 。 |
IntToLongFunction | 接受一个int类型输入,返回一个long类型结果。 |
IntUnaryOperator | 接受一个参数同为类型int,返回值类型也为int 。 |
LongBinaryOperator | 接受两个参数同为类型long,返回值类型也为long。 |
LongConsumer | 接受一个long类型的输入参数,无返回值。 |
LongFunction | 接受一个long类型输入参数,返回一个结果。 |
LongPredicate | 接受一个long输入参数,返回一个布尔值类型结果。 |
LongSupplier | 无参数,返回一个结果long类型的值。 |
LongToDoubleFunction | 接受一个long类型输入,返回一个double类型结果。 |
LongToIntFunction | 接受一个long类型输入,返回一个int类型结果。 |
LongUnaryOperator | 接受一个参数同为类型long,返回值类型也为long。 |
ObjDoubleConsumer | 接受一个object类型和一个double类型的输入参数,无返回值。 |
ObjIntConsumer | 接受一个object类型和一个int类型的输入参数,无返回值。 |
ObjLongConsumer | 接受一个object类型和一个long类型的输入参数,无返回值。 |
Predicate | 接受一个输入参数,返回一个布尔值结果。 |
Supplier | 无参数,返回一个结果。 |
ToDoubleBiFunction | 接受两个输入参数,返回一个double类型结果 |
ToDoubleFunction | 接受一个输入参数,返回一个double类型结果 |
ToIntBiFunction | 接受两个输入参数,返回一个int类型结果。 |
ToIntFunction | 接受一个输入参数,返回一个int类型结果。 |
ToLongBiFunction | 接受两个输入参数,返回一个long类型结果。 |
ToLongFunction | 接受一个输入参数,返回一个long类型结果。 |
UnaryOperator | 接受一个参数为类型T,返回值类型也为T。 |
(上面表格来源于菜鸟教程)
3. Lambda 语法
Lambda 的语法主要是下面几种。
-
(params) -> expression
-
(params) -> {statements;}
Lambda 的语法特性。
- 使用
->
分割 Lambda 参数和处理语句。 - 类型可选,可以不指定参数类型,编译器可以自动判断。
- 圆括号可选,如果只有一个参数,可以不需要圆括号,多个参数必须要圆括号。
- 花括号可选,一个语句可以不用花括号,多个参数则花括号必须。
- 返回值可选,如果只有一个表达式,可以自动返回,不需要 return 语句;花括号中需要 return 语法。 6. Lambda 中引用的外部变量必须为 final 类型,内部声明的变量不可修改,内部声明的变量名称不能与外部变量名相同。
举几个具体的例子, params 在只有一个参数或者没有参数的时候,可以直接省略不写,像这样。
// 1.不需要参数,没有返回值,输出 hello
()->System.out.pritnln("hello");
// 2.不需要参数,返回 hello
()->"hello";
// 3. 接受2个参数(数字),返回两数之和
(x, y) -> x + y
// 4. 接受2个数字参数,返回两数之和
(int x, int y) -> x + y
// 5. 两个数字参数,如果都大于10,返回和,如果都小于10,返回差
(int x,int y) ->{
if( x > 10 && y > 10){
return x + y;
}
if( x < 10 && y < 10){
return Math.abs(x-y);
}
};
通过上面的几种情况,已经可以大致了解 Lambda 的语法结构了。
4. Lambda 使用
4.1 对于函数接口
从上面的介绍中已经知道了 Runnable 接口已经是函数接口了,它可以隐式的转换为 Lambda 表达式进行使用,通过下面的创建线程并运行的例子看下 Java 8
中 Lambda 表达式的具体使用方式。
/**
* Lambda 的使用,使用 Runnable 例子
* @throws InterruptedException
*/
@Test
public void createLambda() throws InterruptedException {
// 使用 Lambda 之前
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("JDK8 之前的线程创建");
}
};
new Thread(runnable).start();
// 使用 Lambda 之后
Runnable runnable1Jdk8 = () -> System.out.println("JDK8 之后的线程创建");
new Thread(runnable1Jdk8).start();
// 更加紧凑的方式
new Thread(() -> System.out.println("JDK8 之后的线程创建")).start();
}
可以发现 Java 8
中的 Lambda
碰到了函数接口 Runnable,自动推断了要运行的 run 方法,不仅省去了 run 方法的编写,也代码变得更加紧凑。
运行得到结果如下。
JDK8 之前的线程创建
JDK8 之后的线程创建
JDK8 之后的线程创建
上面的 Runnable 函数接口里的 run 方法是没有参数的情况,如果是有参数的,那么怎么使用呢?我们编写一个函数接口,写一个 say
方法接受两个参数。
/**
* 定义函数接口
*/
@FunctionalInterface
public interface FunctionInterfaceDemo {
void say(String name, int age);
}
编写一个测试类。
/**
* 函数接口,Lambda 测试
*/
@Test
public void functionLambdaTest() {
FunctionInterfaceDemo demo = (name, age) -> System.out.println("我叫" + name + ",我今年" + age + "岁了");
demo.say("金庸", 99);
}
输出结果。
我叫金庸,我今年99岁了。
4.2 对于方法引用
方法引用这个概念前面还没有介绍过,方法引用可以让我们直接访问类的实例或者方法,在 Lambda 只是执行一个方法的时候,就可以不用 Lambda
的编写方式,而用方法引用的方式:实例/类::方法
。这样不仅代码更加的紧凑,而且可以增加代码的可读性。
通过一个例子查看方法引用。
@Getter
@Setter
@ToString
@AllArgsConstructor
static class User {
private String name;
private Integer age;
}
public static List<User> userList = new ArrayList<User>();
static {
userList.add(new User("A", 26));
userList.add(new User("B", 18));
userList.add(new User("C", 23));
userList.add(new User("D", 19));
}
/**
* 测试方法引用
*/
@Test
public void methodRef() {
User[] userArr = new User[userList.size()];
userList.toArray(userArr);
// User::getAge 调用 getAge 方法
Arrays.sort(userArr, Comparator.comparing(User::getAge));
for (User user : userArr) {
System.out.println(user);
}
}
得到输出结果。
Jdk8Lambda.User(name=B, age=18) Jdk8Lambda.User(name=D, age=19) Jdk8Lambda.User(name=C, age=23) Jdk8Lambda.User(name=A, age=26)
4.3 对于遍历方式
Lambda 带来了新的遍历方式,Java 8
为集合增加了 foreach
方法,它可以接受函数接口进行操作。下面看一下 Lambda
的集合遍历方式。
/**
* 新的遍历方式
*/
@Test
public void foreachTest() {
List<String> skills = Arrays.asList("java", "golang", "c++", "c", "python");
// 使用 Lambda 之前
for (String skill : skills) {
System.out.print(skill+",");
}
System.out.println();
// 使用 Lambda 之后
// 方式1,forEach+lambda
skills.forEach((skill) -> System.out.print(skill+","));
System.out.println();
// 方式2,forEach+方法引用
skills.forEach(System.out::print);
}
运行得到输出。
java,golang,c++,c,python,
java,golang,c++,c,python,
javagolangc++cpython
4.4 对于流式操作
得益于 Lambda
的引入,让 Java 8
中的流式操作成为可能,Java 8
提供了 stream 类用于获取数据流,它专注对数据集合进行各种高效便利操作,提高了编程效率,且同时支持串行和并行的两种模式汇聚计算。能充分的利用多核优势。
流式操作如此强大, Lambda
在流式操作中怎么使用呢?下面来感受流操作带来的方便与高效。
流式操作一切从这里开始。
// 为集合创建串行流
stream()
// 为集合创建并行流
parallelStream()
流式操作的去重 distinct
和过滤 filter
。
@Test
public void streamTest() {
List<String> skills = Arrays.asList("java", "golang", "c++", "c", "python", "java");
// Jdk8 之前
for (String skill : skills) {
System.out.print(skill + ",");
}
System.out.println();
// Jdk8 之后-去重遍历
skills.stream().distinct().forEach(skill -> System.out.print(skill + ","));
System.out.println();
// Jdk8 之后-去重遍历
skills.stream().distinct().forEach(System.out::print);
System.out.println();
// Jdk8 之后-去重,过滤掉 ptyhon 再遍历
skills.stream().distinct().filter(skill -> skill != "python").forEach(skill -> System.out.print(skill + ","));
System.out.println();
// Jdk8 之后转字符串
String skillString = String.join(",", skills);
System.out.println(skillString);
}
运行得到结果。
java,golang,c++,c,python,java,
java,golang,c++,c,python,
javagolangc++cpython
java,golang,c++,c,
java,golang,c++,c,python,java
流式操作的数据转换(也称映射)map
。
/**
* 数据转换
*/
@Test
public void mapTest() {
List<Integer> numList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 数据转换
numList.stream().map(num -> num * num).forEach(num -> System.out.print(num + ","));
System.out.println();
// 数据收集
Set<Integer> numSet = numList.stream().map(num -> num * num).collect(Collectors.toSet());
numSet.forEach(num -> System.out.print(num + ","));
}
运行得到结果。
1,4,9,16,25,
16,1,4,9,25,
流式操作的数学计算。
/**
* 数学计算测试
*/
@Test
public void mapMathTest() {
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
IntSummaryStatistics stats = list.stream().mapToInt(x -> x).summaryStatistics();
System.out.println("最小值:" + stats.getMin());
System.out.println("最大值:" + stats.getMax());
System.out.println("个数:" + stats.getCount());
System.out.println("和:" + stats.getSum());
System.out.println("平均数:" + stats.getAverage());
// 求和的另一种方式
Integer integer = list.stream().reduce((sum, cost) -> sum + cost).get();
System.out.println(integer);
}
运行得到结果。
得到输出
最小值:1
最大值:5
个数:5
和:15
平均数:3.0
15
5. Lambda 总结
Lamdba
结合函数接口,方法引用,类型推导以及流式操作,可以让代码变得更加简洁紧凑,也可以借此开发出更加强大且支持并行计算的程序,函数编程也为 Java 带来了新的程序设计方式。但在实际的使用过程中可能会发现调式困难,同事可能没有学习导致看不懂 Lamdba
等(可以推荐来看这篇文章)。
文章代码已经上传到 https://github.com/niumoo/jdk-feature) 。