Java编程中使用lambda表达式的奇技淫巧

Java编程中使用lambda表达式的奇技淫巧

为什么使用Lambda表达式

先看几个例子：

第一个例子，在一个独立的线程中执行某项任务，我们通常这么实现：

class Worker implements Runnable {

public void run() {

for (int i = 0; i < 100; i++)

doWork();

}

...

}

Worker w = new Worker();

new Thread(w).start();

第二个例子，自定义字符串比较的方法（通过字符串长度），一般这么做：

class LengthComparator implements Comparator {

public int compare(String first, String second) {

return Integer.compare(first.length(), second.length());

}

}

Arrays.sort(strings, new LengthComparator());

第三个例子，在javaFX中，给一个button添加一个callback：

button.setOnAction(new EventHandler() {

public void handle(ActionEvent event) {

System.out.println("Thanks for clicking!");

}

});

这些例子有一个共同点，就是：先定义一段代码块，传给某个对象或方法，然后被执行。在Lambda表

达式之前，Java是不允许直接传递代码块的，因为Java是面向对象的，因此必须传递一个对象，将要

执行的代码块封装到对象里。

Lambda表达式的语法

将上面第二个例子中的LengthComparator，用Lambda表达式表示为：

(String first, String second) -> Integer.compare(first.length(),

second.length());

->前为参数列表，其后为表达式语句体；

如果表达式语句体不止一行，则将语句体写在{}中，与普通的函数一样：

(String first, String second) -> {

if (first.length() > second.length()) {

return 1;

} else if (first.length() == second.length()) {

return 0;

} else {

return -1;

}

};

如果没有参数，()还是需要带上，比如上面的第一个例子，可以表示为：

() -> {

for (int i = 0; i < 1000; i ++) {

doWork();

}

}

如果参数的类型可以从上下文自动推断，则可以省略：

Comparator comp

= (first, second) // Same as (String first, String second)

-> Integer.compare(first.length(), second.length());

如果参数只有一个，且类型可以自动推断，则小括号()也可以省略：

// Instead of (event) -> or (ActionEvent event) ->

eventHandler listener =

event -> System.out.println("Thanks for clicking!");

lambda表达式的返回值的类型是自动推断的，因此不需要指明；在lambda表达式，某些条件分支中有

返回值，而其它分支没有返回值，是不允许的，如：

(x) -> {

if (x >= 0) {

return 1;

}

}

另外，expression lambda和statement lambda的区别是，expression lambda不需要

写return关键字，Java runtime会将表达式的结果作为返回值返回，而statement lambda是

写在{}中的表达式，需要使用return关键字，比如：

// expression lambda

Comparator comp1 =

(first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());

// statement lambda

Comparator comp2 = (first, second) ->

{ return Integer.compare(first.length(), second.length());};

Functional Interface

如果一个接口（interface）仅有一个抽象方法（abstract method），就称为

Functional Interface，比如Runnable、Comparator等。

在任何一个需要Functional Interface对象的地方，都可以使用lambda表达式：

Arrays.sort(words,

(first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));

这里，sort()的第二个参数需要的是一个Comparator对象，而Comparator是

Functional Interface，因此可以直接传入lambda表达式，在调用该对象的compare()方法

时，就是执行该lambda表达式中的语句体；

如果lambda表达式的语句体会抛出异常，则对应的Functional Interface中的抽象方法必须抛

出了该异常，否则就需要在lambda表达式中显式捕获异常：

Runnable r = () -> {

System.out.println("------");

try {

Thread.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

// catch exception

}

};

Callable c = () -> {

System.out.println("--------");

Thread.sleep(10);

return "";

};

Method Reference

如果将lambda表达式的参数作为参数传递给一个方法，他们的执行效果是相同的，则该lambda表达式

可以使用Method Reference表达，以下两种方式是等价的：

(x) -> System.out.println(x)

System.out::println

其中System.out::println被称为Method Reference。

Method Reference主要有三种形式：

object::instanceMethod

Class::staticMethod

Class::instanceMethod

对于前两种方式，对应的lambda表达式的参数和method的参数是一致的，比如：

System.out::println

(x) -> System.out.println(x)

Math::pow

(x, y) -> Math.pow(x, y)

对于第三种方式，对应的lambda表达式的语句体中，第一个参数作为对象，调用method，将其它参数

作为method的参数，比如：

String::compareToIgnoreCase

(s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCahttp://se(s2)

1.5 Constructor Reference

Constructor Reference与Method Reference类似，只不过是特殊的method：new，具体调用的是哪个构造函数，由上下文环境决定，比如：

List labels = ...;

Stream stream = labels.stream().map(Button::new);

Button::new等价于(x) -> Button(x)，所以调用的构造函数是：Button(x);

除了创建单个对象，也可以创建对象数组，如下面两种方式等价：

int[]::new

(x) -> new int[x]

变量作用域

lambd表达式会捕获当前作用域下可用的变量，比如：

public void repeatMessage(String text, int count) {

Runnable r = () -> {

for (int i = 0; i < count; i ++) {

System.out.println(text);

Thread.yield();

}

};

new Thread(r).start();

}

但是这些变量必须是不可变的，为什么呢？看下面这个例子：

int matches = 0;

for (Path p : files)

new Thread(() -> { if (p has some property) matches++; }).start();

// Illegal to mutate matches

因为可变的变量在lambda表达式中不是线程安全的，这和内部类的要求是一致的，内部类中只能引用

外部定义的final变量；

lambda表达式的作用域与嵌套代码块的作用域是一样的，所以在lambd表达式中的参数名或变量名不

能与局部变量冲突，如：

Path first = Paths.get("/usr/bin");

Comparator comp = (first, second) -> Integer.compare(first.length(),

second.length()); // Error: Variable first already defined

如果在lambda表达式中引用this变量，则引用的是创建该lambda表达式的方法的this变量，如：

public class Application() {

public void doWork() {

Runnable runner = () -> {

...;

System.out.println(this.toString());

...

};

}

}

所以这里的this.toString()调用的是Application对象的toString()，而不是RunnacnwKuble

对象的。

Default Method

接口中只能有抽象方法，如果在已有的接口中新增一个方法，则该接口所有的实现类都需要实现该方法。

Java 8中引入了Default Method的概念，在接口中新增一个default方法，不会破坏已有的接

口规则，接口的实现类可以选择重写或直接继承该default方法，比如：

interface Person {

long getId();

default String getName() { return "John Q. Public"; }

}

Java是允许多继承的，如果一个类的父类中定义的方法和接口中定义的default方法完全相同，或者

一个类的两个接口中定义了完全相同的方法， 则如何处理这种冲突呢？处理规则如下：

如果是父类和接口的方法冲突：以父类中的方法为准，接口中的方法被忽略；

如果两个接口中的default方法冲突，则需要重写该方法解决冲突；

Static Method

Java 8之前，接口中只能定义static变量，Java 8开始，接口中可以添加static方法，比如

Comparator接口新增了一系列comparingXXX的static方法，比如：

public static Comparator comparingInt(ToIntFunction super T>

keyExtractor) {

Objects.requireNonNull(keyExtractor);

return (Comparator & Serializable)

(c1, c2) -> Integer.compare(keyExtractor.applyAsInt(c1),

keyExtractor.applyAsInt(c2));

}

使用这个static方法，以下两种方式也是等价的：

1、

Arrays.sort(cities, (first, second) -> Integer.compare(first.length(),

second.length()));

2、

Arrays.sort(cities, Comparator.comparingInt(String::length));

所以，以后我们在设计自己http://的接口时，不需要再定义单独的工具类（如Collections/Collection)，

在接口中使用static方法就行了。

匿名内部类

在 Java 世界中，匿名内部类 可以实现在应用程序中可能只执行一次的操作。例如，在 android 应用程序中，一个按钮的点击事件处理。你不需要为了处理一个点击事件单独编写一个独立的类，可以用匿名内部类完成该操作：

Button button = (Button) findViewById(R.id.button1);

button.setOnClickListener(new OnClickListener() {

@Override

public void onClick(View view) {

Toast.makeText(MainActivity.this, "Button Clicked", Toast.LENGTH_SHORT).show();

}

});

Lambda 示例

1.Runnable Lambda

来看几个示例， 下面是一个 Runnable 的示例：

public void runnableTest() {

System.out.println("=== RunnableTest ===");

// 一个匿名的 Runnable

Runnable r1 = new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("Hello world one!");

}

};

// Lambda Runnable

Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello world two!");

// 执行两个 run 函数

r1.run();

r2.run();

}

public void runnableTest() {

System.out.println("=== RunnableTest ===");

// 一个匿名的 Runnable

Runnable r1 = new Runnable() {

@Override

public void run() {

System.out.println("Hello world one!");

}

};

// Lambda Runnable

Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello world two!");

// 执行两个 run 函数

r1.run();

r2.run();

}

这两个实现方式都没有参数也没有返回值。Runnable lambda 表达式使用代码块的方式把五行代码简化为一个语句。

2.Comparator Lambda

在 Java 中，Comparator 接口用来排序集合。在下面的示例中一个 ArrayList 中包含了一些 Person 对象， 并依据 Person 对象的 surName 来排序。下面是 Person 类中包含的 fields:

public class Person {

private String givenName;

private String surName;

private int age;

private Gender gender;

private String eMail;

private String phone;

private String address;

}

public class Person {

private String givenName;

private String surName;

private int age;

private Gender gender;

private String eMail;

private String phone;

private String address;

}

下面是分别用匿名内部类和 Lambda 表达式实现 Comparator 接口的方式：

public class ComparatorTest {

public static void main(String[] args) {

List personList = Person.createShortList();

// 使用内部类实现排序

Collections.sort(personList, new Comparator() {

public int compare(Person p1, Person p2) {

return p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName());

}

});

System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");

for (Person p : personList) {

p.printName();

}

// 使用 Lambda 表达式实现

// 升序排列

System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");

Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName()));

for (Person p : personList) {

p.printName();

}

// 降序排列

System.out.println("=== Sorted Desc SurName ===");

Collections.sort(personList, (p1, p2) -> p2.getSurName().compareTo(p1.getSurName()));

for (Person p : personList) {

p.printName();

}

}

}

public class ComparatorTest {

public static void main(String[] args) {

List personList = Person.createShortList();

// 使用内部类实现排序

Collections.sort(personList, new Comparator() {

public int compare(Person p1, Person p2) {

return p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName());

}

});

System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");

for (Person p : personList) {

p.printName();

}

// 使用 Lambda 表达式实现

// 升序排列

System.out.println("=== Sorted Asc SurName ===");

Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName()));

for (Person p : personList) {

p.printName();

}

// 降序排列

System.out.println("=== Sorted Desc SurName ===");

Collections.sort(personList, (p1, p2) -> p2.getSurName().compareTo(p1.getSurName()));

for (Person p : personList) {

p.printName();

}

}

}

可以看到 匿名内部类可以通过 Lambda 表达式实现。注意 第一个 Lambda 表达式定义了参数的类型为 Person；而第二个 Lambda 表达式省略了该类型定义。Lambda 表达式支持类型推倒，如果通过上下文可以推倒出所需要的类型，则可以省略类型定义。这里由于 我们把 Lambda 表达式用在一个使用泛型定义的 Comparator 地方，编译器可以推倒出这两个参数类型为 Person 。

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