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【Java高级】通俗化讲解lambda表达式和函数式编程

【Java高级】通俗化讲解lambda表达式和函数式编程

作者: 大栗几 | 来源:发表于2020-05-25 22:07 被阅读0次

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类比数学概念

lambda实际上就是λ,使用lambda的目的是为了减少内部类的个数,减少代码的复杂程度,并且一定程度上节省内存。

简单理解,lambda表达式用来定义一段代码,这段代码当需要的时候才会执行,不需要的时候不执行,我们在学习数学的时候,表达式一般是指一个式子,不用计算具体式子的值,如:

f = a + b 是一个表达式

lambda也是类似,类似定义一个计算机中的式子,在Java中,我们可以这么定义:

var f = (a, b) -> a + b

这样就定义好了一个表达式。

如何使用一个lambda表达式

要使用一个lambda表达式,我们需要以下三要素:

  • 一个仅有一个方法需要复写的接口A(注意:仅有一个需要复写的方法)
  • 一个以A为参数的方法B
  • 一个调用B的程序C

其中,在C中定义lambda表达式,并将表达式作为参数传给B,在B中进行调用A接口对应的方法。这种方式也称为『函数式编程』。

一个示例:

// 接口A
public interface MyInterface {
    String add(String a, String b);
}

public class MainTest {
    // 调用程序C
    public static void main(String[] args) {
        MyInterface lambda = (a, b) -> a + b;
        test("hello", " wanli", lambda);
    }

    // 方法B
    public static void test(String a, String b, MyInterface lambda) {
        System.out.println(lambda.add(a, b));
    }
}

到这里你已经掌握了lambda表达式的基本过程,下面看lambda表达式定义的几种方式:

(参数类型1 参数名1, 参数类型2 参数名2...) -> {
    函数体...
}

// 例如以上MainTest例子的lambda表达式的完全过程如下:
(String a, String b) -> {
  return a + b;
}

表达式的简化写法:

一阶段简化

当从上下文中可以推断出参数类型的时候,参数类型可以省略。例如上面:

(a, b) -> {
  return a + b;
}

注意1:当上下文不可推断出参数类型的时候,需要加上参数类型。
注意2:当不需要参数的时候,小括号不能省略

二阶段简化

当函数体代码只有一句时,可以省略大括号,例如上面表达式可以这么写:

(a, b) -> return a + b;

三阶段简化

如果函数体和返回值都是一句代码,return也可以省略:

(a, b) -> a + b;

四阶段简化

若传入参数只有一个,小括号可以省略,上面表达式如果只有一个参数的话:

a -> "hello" + a;

五阶段简化:方法引用

如果接口A的方法所需要的参数与某方法X所需要的参数个数一致,A中的方法仅执行X方法,那么可以使用方法引用:双冒号,看如下示例:

public interface MyInterface {
    void apply(String x);
}

public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
        test("hello", " wanli", System.out::println);
    }

    public static void test(String a, String b, MyInterface lambda) {
        lambda.apply(a + b);
    }
}

其中System.out::println表示引用Systemout对象中的println方法。

至此,已经简化的不能更简化了。

方法引用

方法引用有三种情况:

    1. object::instanceMethod : 对象方法引用,表示object.instanceMethod(...)
    1. Class::instanceMethod : 隐式对象引用,表示(x, y) -> x.instanceMethod(y),第一个参数作为对象
    1. Class::staticMethod : 静态方法引用,表示Class.staticMethod(...)

请使用时注意区分。

对于新建对象,有构造方法引用,如:Person::new 表示new 一个Person

变量作用域

lambda表达式具有延迟执行的优点,就是说lambda表达式可以在定义的地方不执行,而是在其他线程中执行,所以在执行的过程中表达式之外的变量有没有变化是不一定的,甚至已经销毁。所以:

    1. 表达式内部的变量不能供外部访问
    1. 表达式只能访问外部的事实最终变量

什么是『事实最终变量』?当一个变量创建后没有修改其值,就是实时最终变量,一旦修改了值传入表达式内部,编译器会直接报错!

常用函数式接口

一般来说,是不需要自己定义函数式接口(上面的MyInterface接口)的,在java.util.function包中,Java内置了几个函数式接口:

函数式接口 抽象方法 描述
Runnable void run() 作为无参运行
Supplier<T> T get() 获取一个T类型值
Consumer<T> void accept(T t) 消费一个T类型参数
Function<T,R> R apply(T t) 接收一个T类型参数,返回一个R类型参数
Predicate<T> boolean test(T t) 接收一个T类型参数,返回一个boolean类型参数

还有更多的函数式接口,请自行网上搜索。

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