Lambda表达式（一）

• Java 8 的 Lambda 表达式借鉴了​​C#​​​ 和​​Scala​​ 等语言中的类似特性
• 简化了匿名函数的表达方式
• Lambda 表达式可以直接以内联的形式为函数式接口的抽象方法提供实现，并把整个表达式作为函数式接口的实例

• 什么是函数式接口?

• 简单的来说就是​​只包含一个抽象方法​​​ 的接口，允许有默认的实现（使用​​default​​ 关键字该描述方法）
• 函数式接口建议使用​​@FunctionalInterface​​ 注解标注，虽然这不是必须的，但是这样做更符合规范

• 在 Java 8之前，实现 Runnable 常用方式是编写一个匿名类：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello");
            }
        });
        thread.start();
    }
}

• 使用 Lambda 表达式之后，上面的代码可以改造为下方的代码：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("hello"));
        thread.start();
    }
}

• 是不是很神奇？很简洁？

Lambda表达式解析

• Lambda 表达式的基本语法如下：

(parameters) -> expression
or
(parameters) -> { statements; }

• 从语法中可以看到，Lambda 表达式主要包含了​​三个部分​​：
• 参数列表：parameters，只有一个参数的时候可以省略括号
• 箭头​​->​​ 把参数列表与 Lambda 主体内容分隔开来
• Lambda 主体（expression），只有一行代码的时候可以省略大括号（{}）和​​return​​ 关键字
• 比如下面这些 Lambda 表达式都是合法的：

(String str) -> str.length()
(String str) -> { return str.length(); }

() -> System.out.println("hello")

() -> {}
() -> 17

(int x, int y) -> {
    System.out.println(x);
    System.out.println(y);
}

Lambda的使用场合

• 什么时候可以使用 Lambda 表达式？使用 Lambda 必须满足以下两个条件：

1. 实现的对象是​​函数式接口​​ 的抽象方法
2. 函数式接口的抽象方法的函数描述符和 Lambda 表达式的函数描述符一致

函数式接口

• 函数式接口的定义开头已经说了，这里就不再赘述
• 在 Java 8之前，常见的函数式接口有​​java.util.Comparator​​​，​​java.lang.Runnable​​ 等
• 拿​​java.util.Runnable​​ 来说，查看其源码如下：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
  public abstract void run();
}

• 这个接口只有一个抽象方法，并且使用​​@FunctionalInterface​​ 注解标注
• 接口现在还可以拥有默认方法（在类没有对方法进行实现时，其主体为方法提供默认实现的方法）
• 哪怕有很多默认方法，只要接口只定义了一个抽象方法，它就仍然是一个函数式接口

函数描述符

• 函数描述符其实也可以理解为方法的签名
• 比如上述的 Runnable 的抽象方法不接受参数，并且返回 void，所以其函数描述符为​​() -> void​​
• 而​​() -> System.out.println("hello")​​​ Lambda 表达式也是不接受参数，并且返回 void，其函数描述符也是​​() -> void​​
• 所以代码​​Runnable r = () -> System.out.println("hello");​​ 是合法的

• 特殊的 void 兼容规则
• 如果一个 Lambda 的主体是一个语句表达式，它就和一个返回 void 的函数描述符兼容（当然需要参数列表也兼容）
• 例如，以下 Lambda 是合法的，尽管 List 的 add 方法返回了一个 boolean，而不是 Runnable 抽象方法的函数描述符​​() -> void​​ 所要求的 void：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Runnable r = () -> list.add("hello");
    }
}

更简洁的Lambda

• 编写一个类型转换的函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface TransForm<T, R> {
    R transForm(T t);
}

• 编写一个 Lambda 表达式实现该函数式接口，用于实现 String 转换为 Integer，代码如下：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        TransForm<String, Integer> t = (String str) -> Integer.valueOf(str);
        System.out.println(t.transForm("123"));
    }
}

• 上面的 Lambda 表达式可以进一步简化为如下方式：

TransForm<String, Integer> t = (str) -> Integer.valueOf(str);
System.out.println(t.transForm("123"));

• 因为 Java 编译器会从上下文（目标类型）推断出用什么函数式接口来配合 Lambda 表达式，这意味着它也可以推断出适合 Lambda 的签名
• 就拿这个例子来说，TransForm 的抽象方法​​transForm​​​ 在本例子中的函数描述符为​​(String) -> Integer​​，所以对应的 Lambda 的签名也是如此，即 Lambda 的参数即使不声名类型，Java 编译器可以知道其参数实际上为 String 类型
• 其实，上面的 Labmda 表达式还不是最简洁的，其还可以更进一步地简化为如下写法：

TransForm<String, Integer> t = Integer::valueOf;
System.out.println(t.transForm("123"));

• 你肯定很困惑，这还是 Lambda 表达式吗，箭头去哪里了？​​双冒号​​ 又是什么鬼？其实这种写法有一个新的名称，叫做方法的引用
• ​​方法的引用​​ 可以被看作仅仅调用特定方法的 Lambda 的一种快捷写法
• 它的基本思想是，如果一个 Lambda 代表的只是 “直接调用这个方法”，那最好还是用名称来调用它，而不是去描述如何调用它，这样代码可读性更好。基本写法就是​​目标引用​​​ 放在分隔符​​::​​ 前，方法的名称放在后面
• 举几个 Lambda 及其等效方法引用的例子：

• 符号​​::​​ 除了出现在方法的引用外，它还常见于构造函数的引用中
• 为了演示什么是 构造函数 的引用，我们创建一个新的函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Generator<T, R> {
    R create(T t);
}

• 创建一个 Apple 类：

public class Apple {
    public Apple(String color) {
        this.color = color;
    }

    private String color;

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}

• 现在我们可以使用如下方式来创造一个 Apple 实例：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Generator<String, Apple> g = Apple::new;
        Apple apple = g.create("red");
    }
}

• 这种通过​​ClassName::new​​​ 的写法就是​​构造函数​​ 的引用
• 在这里 Generator 的抽象方法接收一个 String 类型参数，返回值类型为​​Apple​​，这和 Apple 类的构造函数相符合，所以这里编译可以通过
• 它等价于下面的写法：

Generator<String, Apple> g = (color) -> new Apple(color);
Apple apple = g.create("red");

Lambda表达式访问变量

• Lambda 表达式可以访问局部​​final​​ 变量，成员变量和静态变量
• 这里主要说下局部​​final​​ 变量
• 有没有​​final​​ 关键字不重要，重要的是确保该变量的值不会被改变就行了
• 比如下面的例子可以编译通过：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        String hello = "hello lambda";
        Runnable r = () -> System.out.println(hello);
        r.run();
    }
}

• 而下面的这个就会编译出错，因为变量​​hello​​ 的值被改变了：

Lambda表达式实战

• 假如现在有如下需求：现有一个包含了各种颜色，不同重量的苹果的 List，编写一个方法，从中筛选出满足要求的苹果
• 比如筛选出红色的苹果、红色并且重量大于​​1kg​​​ 的苹果、绿色重量小于​​0.5kg​​​ 的苹果或者红色大于​​0.5kg​​ 的苹果等等

不使用Lambda

• 在没有接触 Lambda 之前，我们一般会这样做：
• 定义一个筛选的接口

/**
 * @author BNTang
 */
public interface AppleFilter {
    boolean test(Apple apple);
}

• 然后根据筛选的条件来编写各种不同的实现类：
• 筛选出​​红色苹果​​ 的实现方法：

public class RedApple implements AppleFilter {
    @Override
    public boolean test(Apple apple) {
        return "red".equalsIgnoreCase(apple.getColor());
    }
}

• 筛选出​​红色​​​ 并且​​重量大于1kg​​ 的苹果的实现方法：
• 首先添加一个属性修改​​Apple​​ 类

private Double weight;

public Double getWeight() {
    return weight;
}

public void setWeight(Double weight) {
    this.weight = weight;
}

public class RedAndMoreThan1kgApple implements AppleFilter {
    @Override
    public boolean test(Apple apple) {
        return "red".equalsIgnoreCase(apple.getColor()) && apple.getWeight() > 1.0;
    }
}

• 筛选出​​绿色​​​​重量小于0.5kg​​​ 的苹果 或者​​红色​​​​大于0.5kg​​ 的苹果的实现方法：

public class GreenAndLessThan05OrRedAndMoreThan05Apple implements AppleFilter {
    @Override
    public boolean test(Apple apple) {
        return ("green".equalsIgnoreCase(apple.getColor()) && apple.getWeight() < 0.5) || ("red".equalsIgnoreCase(apple.getColor()) && apple.getWeight() > 0.5);
    }
}

筛选苹果的方法：

public class AppleFilterMethod {
    public static List<Apple> filterApple(List<Apple> list, AppleFilter filter) {
        List<Apple> filterList = new ArrayList<>();
        for (Apple apple : list) {
            if (filter.test(apple)) {
                filterList.add(apple);
            }
        }
        return filterList;
    }
}

• 开始筛选苹果：
• 修改​​Apple​​ 类，添加两个参数的构造函数方法

public Apple(String color, Double weight) {
    this.weight = weight;
    this.color = color;
}

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
        appleList.add(new Apple("red", 0.4));
        appleList.add(new Apple("red", 0.6));
        appleList.add(new Apple("red", 1.3));
        appleList.add(new Apple("green", 0.2));
        appleList.add(new Apple("green", 0.35));
        appleList.add(new Apple("green", 1.1));

        List<Apple> appleFilterList = AppleFilterMethod.filterApple(appleList, new RedApple());
        for (Apple apple : appleFilterList) {
            System.out.println(apple.getColor() + " apple,weight:" + apple.getWeight());
        }
    }
}

• 输出结果如下：
• 剩下的略
• 可以看到，我们为了满足各种筛选条件创造了各种筛选接口的实现类，真正起作用的只有筛选方法中 return 那一行代码，剩下的都是一些重复的模板代码
• 使用 Java 8 中的 Lambda 可以很好的消除这些模板代码

red apple,weight:0.4
red apple,weight:0.6
red apple,weight:1.3

使用Lambda

• AppleFilter 接口实际上就是一个函数式接口，所以它的各种实现可以用 Lambda 表达式来替代，而无需真正的去写实现方法
• 定义筛选接口：

/**
 * @author BNTang
 */
public interface AppleFilter {
    boolean test(Apple apple);
}

• 筛选苹果的方法：

public class AppleFilterMethod {
    public static List<Apple> filterApple(List<Apple> list, AppleFilter filter) {
        List<Apple> filterList = new ArrayList<>();
        for (Apple apple : list) {
            if (filter.test(apple)) {
                filterList.add(apple);
            }
        }
        return filterList;
    }
}

• 接下来便可以开始筛选了
• 筛选红色的苹果：

/**
 * @author BNTang
 * @program jdk8
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
        appleList.add(new Apple("red", 0.4));
        appleList.add(new Apple("red", 0.6));
        appleList.add(new Apple("red", 1.3));
        appleList.add(new Apple("green", 0.2));
        appleList.add(new Apple("green", 0.35));
        appleList.add(new Apple("green", 1.1));

        List<Apple> appleFilterList = AppleFilterMethod.filterApple(appleList, (apple) -> "red".equalsIgnoreCase(apple.getColor()));
        for (Apple apple : appleFilterList) {
            System.out.println(apple.getColor() + " apple,weight:" + apple.getWeight());
        }
    }
}

• 输出结果如下：

red apple,weight:0.4
red apple,weight:0.6
red apple,weight:1.3

• 筛选出红色并且重量大于1kg的苹果：

List<Apple> appleFilterList = AppleFilterMethod.filterApple(appleList, (apple) -> "red".equalsIgnoreCase(apple.getColor()) && apple.getWeight() > 1.0);
for (Apple apple : appleFilterList) {
    System.out.println(apple.getColor() + " apple,weight:" + apple.getWeight());
}

• 输出结果如下：

red apple,weight:1.3

• 筛选出绿色重量小于0.5kg的苹果或者红色大于0.5kg的苹果：

List<Apple> appleFilterList = AppleFilterMethod.filterApple(appleList,(apple) -> ("green".equalsIgnoreCase(apple.getColor()) && apple.getWeight() < 0.5) || ("red".equalsIgnoreCase(apple.getColor()) && apple.getWeight() > 0.5));
for (Apple apple : appleFilterList) {
    System.out.println(apple.getColor() + " apple,weight:" + apple.getWeight());
}

• 输出结果如下：

red apple,weight:0.6
red apple,weight:1.3
green apple,weight:0.2
green apple,weight:0.35

• 使用 Lambda 表达式消除了大量的样板代码，并且可以灵活的构造筛选条件！