Java8 新特性解析:Lambda 表达式与 Streams-CFANZ编程社区

Java 8 引入了两个非常重要的特性：Lambda 表达式和Streams API。它们大大简化了代码编写、提高了代码的可读性和可维护性，并使得开发者能够以更声明式的方式处理集合数据。我们将逐一解析这两个特性。

1. Lambda 表达式

1.1 什么是 Lambda 表达式？

Lambda 表达式允许你将函数作为参数传递给方法，或者将其赋值给变量。它主要用于简化匿名内部类的使用，尤其是在处理集合框架时。

Lambda 表达式的基本语法：

(parameters) -> expression

parameters：方法参数，可以省略类型和括号（当参数只有一个且类型推导明确时）。
->：Lambda 运算符，指示方法的实现部分。
expression：方法体，通常是一个单一的表达式或语句块。

1.2 Lambda 示例

假设有一个列表，你想对其进行排序，传统的做法可能是使用匿名内部类：

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Mickey", "Donald");

Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String o1, String o2) {
        return o1.compareTo(o2);
    }
});

在 Java 8 中，使用 Lambda 表达式简化：

Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

更简洁的写法：

names.sort((s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

1.3 Lambda 表达式的优势

减少冗余代码：避免了匿名内部类的复杂写法。
可读性提高：代码更加简洁、直观。
更高效的并行化：与 Streams API 配合，能够更容易地实现并行计算。

2. Streams API

2.1 什么是 Streams？

Streams API 允许你以声明式的方式处理数据集合。通过流（Stream）对象，Java 8 引入了一种新的方式来遍历、过滤、转换集合中的数据，甚至可以进行并行计算。

Stream 是一个包含数据的对象，通过流操作可以高效地处理这些数据。它的操作是惰性求值的，即只有当你真正需要结果时，才会执行操作。

2.2 Stream 的常用操作

Streams 支持多种操作，通常分为两类：

中间操作：返回新的 Stream，本身不会修改源数据。
终止操作：对 Stream 中的数据进行处理，通常会返回一个结果或者副作用。

2.3 中间操作示例

filter：筛选符合条件的元素。
map：将元素转换为其他形式。
distinct：去重。
sorted：排序。

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Mickey", "Donald", "Jerry");

List<String> result = names.stream()
    .filter(name -> name.startsWith("J")) // 过滤以 "J" 开头的名字
    .distinct()                           // 去重
    .sorted()                             // 排序
    .collect(Collectors.toList());        // 转换为 List

2.4 终止操作示例

forEach：遍历每个元素。
reduce：将流中的元素结合起来，生成一个单一的结果。
collect：将流中的元素收集成集合、列表、映射等。

// 输出以 "J" 开头的所有名字
names.stream()
    .filter(name -> name.startsWith("J"))
    .forEach(System.out::println);

// 计算所有名字的总长度
int totalLength = names.stream()
    .mapToInt(String::length)
    .sum();

2.5 并行流

Stream 支持并行处理数据。通过调用 parallelStream() 方法，Java 会自动将流中的数据分配到多个线程进行处理，利用多核 CPU 提升性能。

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Mickey", "Donald", "Jerry");

names.parallelStream()
    .filter(name -> name.startsWith("J"))
    .forEach(System.out::println);

2.6 Stream 连接 Lambda 表达式

Stream API 与 Lambda 表达式密切相关，Stream API 中许多操作都使用了 Lambda 表达式来处理数据。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 使用 map 和 Lambda 表达式将每个数字平方
List<Integer> squared = numbers.stream()
    .map(n -> n * n)  // Lambda 表达式
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(squared);  // 输出 [1, 4, 9, 16, 25]

2.7 常见的 Collector 工具类

Collectors 是一个辅助类，提供了许多静态方法，用于将 Stream 中的元素收集成集合、字符串等。

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Mickey", "Donald");

// 将名字合并成一个字符串
String result = names.stream()
    .collect(Collectors.joining(", "));

System.out.println(result); // 输出 Tom, Jerry, Mickey, Donald

3. 结合使用：Lambda + Stream

Lambda 表达式和 Stream API 常常一起使用，能够以非常简洁和直观的方式对集合进行复杂的操作。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

// 使用 Stream 过滤偶数，平方后输出
numbers.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)           // 过滤偶数
    .map(n -> n * n)                   // 平方
    .forEach(System.out::println);     // 输出