Lambda表达式使用详解教程

Java基础 潘老师 2个月前 (08-15) 107 ℃ (1) 扫码查看

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,下面潘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)。

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。

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。

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)(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) (int a, int b) (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
  • 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。

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。

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:

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));
    }
}

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);

补充:对于双冒号用法不清楚的,请看博文:如何理解并使用Java中双冒号(::)运算操作符

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);

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

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!


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(1)个小伙伴在吐槽
  1. 老师讲解的很详细,学习了!
    小学霸2020-08-18 09:17 回复