笃学私教：Lambda表达式使用详解教程

作者: 笃学私教 | 来源:发表于2020-10-20 10:49 被阅读0次

Lambda表达式是JDK8推出一个重要的新特性，虽然看着很高大上，其实Lambda表达式的本质只是一个”语法糖”，习惯了面向对象编程的思想，一开始看起来会有点不习惯这种语法形式，但如果你学过C#，你就会发现语法和C#中的“委托”很像。好了，下面玄武老师带大家一起来学习下Lambda表达式具体使用（部分案例素材来自于网络整合）。

一、Lambda表达式诞生背景

大家都知道，在Java中万物皆对象，Java 一直都致力维护其对象至上的特征，函数对 Java 而言虽然重要，但在 Java 的世界里，函数无法独立存在，只能依赖于对象来调用。在函数式编程语言中，函数是一等公民，它们可以独立存在，你可以将其赋值给一个变量，或将他们当做参数传给其他函数。JavaScript 就是函数式编程语言最典型的代表。

函数式语言提供了一种强大的功能——闭包，相比于传统的编程方法有很多优势，闭包是一个可调用的对象，它记录了一些信息，这些信息来自于创建它的作用域。因此Java 现在提供的最接近闭包的概念便是 Lambda 表达式，虽然闭包与 Lambda 表达式之间存在显著差别，但至少 Lambda 表达式是闭包很好的替代者。

二、使用Lambda表达式的目的

我们使用Lambda表达式的目的就是取代大部分的匿名内部类，让我们能写出更简洁优雅的 Java 代码，尤其在集合的遍历和其他集合操作中，可以极大地优化代码结构。JDK 也提供了大量的内置函数式接口供我们使用，使得 Lambda 表达式的运用更加方便、高效。

提示：如果在你没有熟练掌握Lambda表达式时，不建议乱用，因为不使用Lambda表达式，你同样可以实现相应功能，只把它当做一种锦上添花的工具就可以了。

三、Lambda表达式语法结构

Lambda表达式基础语法结构如下：

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

其中 () 用来描述参数列表，{} 用来描述方法体，-> 为 lambda运算符，读作(goes to)，parameters表示参数，expression表示表达式，statements表示代码块。

结构说明如下：

一个 Lambda 表达式可以有零个或多个参数
参数的类型既可以明确声明，也可以根据上下文来推断。例如：(int a)与(a)效果相同
所有参数需包含在圆括号内，参数之间用逗号相隔。例如：
(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
空圆括号代表参数集为空。例如：() -> 42
当只有一个参数，且其类型可推导时，圆括号（）可省略。例如：a -> return a*a
Lambda 表达式的主体可包含零条或多条语句
如果 Lambda 表达式的主体只有一条语句，花括号{}可省略。匿名函数的返回类型与该主体表达式一致
如果 Lambda 表达式的主体包含一条以上语句，则表达式必须包含在花括号{}中（形成代码块）。匿名函数的返回类型与代码块的返回类型一致，若没有返回则为空

四、Lambda表达式重要特征

可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定明表达式返回了一个数值。

五、Lambda表达式使用要求

Lambda表达式使用依赖于接口，并对接口有要求。虽然使用 Lambda 表达式可以对某些接口进行简单的实现，但并不是所有的接口都可以使用 Lambda 表达式来实现。Lambda 规定接口中只能有一个需要被实现的方法（即只能有一个抽象方法），不是规定接口中只能有一个方法，这也称之为“函数式接口”，比如：java.lang.Runnable就是一个函数式接口。

注意：jdk 8 中有另一个新特性：default，被 default 修饰的方法会有默认实现，不是必须被实现的方法，所以不影响 Lambda 表达式的使用。

而想定义函数式接口需要使用@FunctionalInterface注解，要求接口中的抽象方法只有一个，如果你尝试添加第二个抽象方法，将抛出编译时错误。这个注解往往会和 lambda 表达式一起出现。

六、Lambda表达式基本使用案例

在正式进入案例之前，先初步感受下简单Lambda表达式的含义：

// 1. 不需要参数,返回值为 5  
() -> 5  
  
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值  
x -> 2 * x  
  
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的差值  
(x, y) -> x – y  
  
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的和  
(int x, int y) -> x + y  
  
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)  
(String s) -> System.out.print(s)

接下来，我们正式进入实操案例，我们先定义6个接口，后面我们都会基于这6个接口来演示案例：

/**多参数无返回*/
@FunctionalInterface
public interface NoReturnMultiParam {
    void method(int a, int b);
}
 
/**无参无返回值*/
@FunctionalInterface
public interface NoReturnNoParam {
    void method();
}
 
/**一个参数无返回*/
@FunctionalInterface
public interface NoReturnOneParam {
    void method(int a);
}
 
/**多个参数有返回值*/
@FunctionalInterface
public interface ReturnMultiParam {
    int method(int a, int b);
}
 
/** 无参有返回*/
@FunctionalInterface
public interface ReturnNoParam {
    int method();
}
 
/**一个参数有返回值*/
@FunctionalInterface
public interface ReturnOneParam {
    int method(int a);
}

测试案例代码：

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
 
        //无参无返回
        NoReturnNoParam noReturnNoParam = () -> {
            System.out.println("NoReturnNoParam");
        };
        noReturnNoParam.method();
 
        //一个参数无返回
        NoReturnOneParam noReturnOneParam = (int a) -> {
            System.out.println("NoReturnOneParam param:" + a);
        };
        noReturnOneParam.method(6);
 
        //多个参数无返回
        NoReturnMultiParam noReturnMultiParam = (int a, int b) -> {
            System.out.println("NoReturnMultiParam param:" + "{" + a +"," + + b +"}");
        };
        noReturnMultiParam.method(6, 8);
 
        //无参有返回值
        ReturnNoParam returnNoParam = () -> {
            System.out.print("ReturnNoParam");
            return 1;
        };
 
        int res = returnNoParam.method();
        System.out.println("return:" + res);
 
        //一个参数有返回值
        ReturnOneParam returnOneParam = (int a) -> {
            System.out.println("ReturnOneParam param:" + a);
            return 1;
        };
 
        int res2 = returnOneParam.method(6);
        System.out.println("return:" + res2);
 
        //多个参数有返回值
        ReturnMultiParam returnMultiParam = (int a, int b) -> {
            System.out.println("ReturnMultiParam param:" + "{" + a + "," + b +"}");
            return 1;
        };
 
        int res3 = returnMultiParam.method(6, 8);
        System.out.println("return:" + res3);
    }
}

以上的测试案例语法还不够优雅，根据Lambda表达式特征，我们还可以对Lambda表达式再一步简化：

 复制代码
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
 
        //1.简化参数类型，可以不写参数类型，但是必须所有参数都不写
        NoReturnMultiParam lamdba1 = (a, b) -> {
            System.out.println("简化参数类型");
        };
        lamdba1.method(1, 2);
 
        //2.简化参数小括号，如果只有一个参数则可以省略参数小括号
        NoReturnOneParam lambda2 = a -> {
            System.out.println("简化参数小括号");
        };
        lambda2.method(1);
 
        //3.简化方法体大括号，如果方法条只有一条语句，则可以省略方法体大括号，类似if或for
        NoReturnNoParam lambda3 = () -> System.out.println("简化方法体大括号");
        lambda3.method();
 
        //4.如果方法体只有一条语句，并且是 return 语句，则可以省略方法体大括号
        ReturnOneParam lambda4 = a -> a+3;
        System.out.println(lambda4.method(5));
 
        ReturnMultiParam lambda5 = (a, b) -> a+b;
        System.out.println(lambda5.method(1, 1));
    }
}

七、Lambda表达式常用案例

学习 Lambda 表达式的最好方式是学习例子，以下几个例子可以帮助我们理解Lambda表达式是如何影响我们日常的编程的！

1、图形界面编程尤其安卓编程

给button按钮添加ActionListener传统代码：

//使用匿名内部类
button.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    System.out.println("Hello World!");
}
});

使用Lambda表达式：

button.addActionListener( (e) -> {
    System.out.println("Hello World!");
});

2、创建多线程

我们以往都是通过创建 Thread 对象，然后通过匿名内部类重写 run() 方法，一提到匿名内部类我们就应该想到可以使用 lambda 表达式来简化线程的创建过程。
传统使用匿名内部类创建多线程代码：

new Thread(new Runnable() {  
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("Hello world !");  
    }  
}).start();

使用Lambda表达式：

new Thread(() -> System.out.println("Hello world !")).start();

3、遍历集合或数组（数组可以转为集合）

我们可以调用集合的 public void forEach(Consumer action) 方法，通过 lambda 表达式的方式遍历集合中的元素。以下是 Consumer 接口的方法以及遍历集合的操作。Consumer 接口是 jdk 为我们提供的一个函数式接口，源码大概如下：

 @FunctionalInterface
    public interface Consumer<T> {
        void accept(T t);
        //....
    }

我们现在假设有一个集合，如下：

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);

传统方式遍历：

for(Integer n: list) {
   System.out.println(n);
}

使用Lambda表达式：

list.forEach(n -> System.out.println(n));

也可以使用JDK8中另一个新特性，双冒号::实现：

list.forEach(System.out::println);

4、删除集合中的某个元素

我们通过public boolean removeIf(Predicate filter)方法来删除集合中的某个元素，Predicate 也是 jdk 为我们提供的一个函数式接口，可以简化程序的编写。

ArrayList<Item> items = new ArrayList<>();
items.add(new Item(11, "小牙刷", 12.05 ));
items.add(new Item(5, "日本马桶盖", 999.05 ));
items.add(new Item(7, "格力空调", 888.88 ));
items.add(new Item(17, "肥皂", 2.00 ));
items.add(new Item(9, "冰箱", 4200.00 ));
//执行移除id为7的Item
items.removeIf(ele -> ele.getId() == 7);
 
//通过 foreach 遍历，查看是否已经删除
items.forEach(System.out::println);

5、集合内元素的排序

在以前我们若要为集合内的元素排序，就必须调用 sort 方法，传入比较器匿名内部类重写 compare 方法，我们现在可以使用 lambda 表达式来简化代码。

ArrayList<Item> list = new ArrayList<>();
list.add(new Item(13, "背心", 7.80));
list.add(new Item(11, "半袖", 37.80));
list.add(new Item(14, "风衣", 139.80));
 list.add(new Item(12, "秋裤", 55.33));
 
/*传统方法
list.sort(new Comparator<Item>() {
            @Override
            public int compare(Item o1, Item o2) {
                return o1.getId()  - o2.getId();
            }
 });
 */
//使用 lambda 表达式
list.sort((o1, o2) -> o1.getId() - o2.getId());
 
System.out.println(list);`enter code here`

八、使用lambda 表达式去引用方法

1）引用方法的语法为：方法归属者::方法名
注意：静态方法的归属者为类名，普通方法归属者为对象。该代码案例结合最上面的自定义函数式接口：

public class Exe1 {
    public static void main(String[] args) {
        ReturnOneParam lambda1 = a -> doubleNum(a);
        System.out.println(lambda1.method(3));
 
        //lambda2 引用了已经实现的 doubleNum 方法
        ReturnOneParam lambda2 = Exe1::doubleNum;
        System.out.println(lambda2.method(3));
 
        Exe1 exe = new Exe1();
 
        //lambda4 引用了已经实现的 addTwo 方法
        ReturnOneParam lambda4 = exe::addTwo;
        System.out.println(lambda4.method(2));
    }
 
    /**
     * 要求
     * 1.参数数量和类型要与接口中定义的一致
     * 2.返回值类型要与接口中定义的一致
     */
    public static int doubleNum(int a) {
        return a * 2;
    }
 
    public int addTwo(int a) {
        return a + 2;
    }
}

2）构造方法的引用
一般我们需要声明接口，该接口作为对象的生成器，通过类名::new 的方式来实例化对象，然后调用方法返回对象。

interface ItemCreatorBlankConstruct {
    Item getItem();
}
interface ItemCreatorParamContruct {
    Item getItem(int id, String name, double price);
}
 
public class Exe2 {
    public static void main(String[] args) {
        ItemCreatorBlankConstruct creator = () -> new Item();
        Item item = creator.getItem();
 
        ItemCreatorBlankConstruct creator2 = Item::new;
        Item item2 = creator2.getItem();
 
        ItemCreatorParamContruct creator3 = Item::new;
        Item item3 = creator3.getItem(119, "电脑", 5888.88);
    }
}

扩展：Lambda 表达式与匿名类的区别？
1）使用匿名类与 Lambda 表达式的一大区别在于关键词的使用。
对于匿名类，关键词 this 解读为匿名类，而对于 Lambda 表达式，关键词 this 解读为写就 Lambda 的外部类。
2）Lambda 表达式与匿名类的另一不同在于两者的编译方法。
Java 编译器编译 Lambda 表达式并将他们转化为类里面的私有函数，它使用 Java 7 中新加的 invokedynamic 指令动态绑定该方法，关于 Java 如何将 Lambda 表达式编译为字节码

九、总结

Lambda表达式使用详解教程差不多就这么多，初学起来理解上会比较别扭，用多了就自然习惯了！

笃学私教：Lambda表达式使用详解教程

一、Lambda表达式诞生背景

二、使用Lambda表达式的目的

三、Lambda表达式语法结构

四、Lambda表达式重要特征

五、Lambda表达式使用要求

六、Lambda表达式基本使用案例

七、Lambda表达式常用案例

八、使用lambda 表达式去引用方法

九、总结

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