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。

1. (params) -> expression

2. (params) -> {statements;}

Lambda 的语法特性。

1. 使用 -> 分割 Lambda 参数和处理语句。
2. 类型可选，可以不指定参数类型，编译器可以自动判断。
3. 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。
4. 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。
5. 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) 。