Java Lambda表达式详解和实例

简介

lambda表达式是java se 8中一个重要的新特性。lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。

lambda表达式还增强了集合库。 java se 8添加了2个对集合数据进行批量操作的包: java.util.function 包以及 java.util.stream 包。 流(stream)就如同迭代器(iterator),但附加了许多额外的功能。 总的来说,lambda表达式和 stream 是自java语言添加泛型(generics)和注解(annotation)以来最大的变化。 在本文中,我们将从简单到复杂的示例中见认识lambda表达式和stream的强悍。

环境准备

如果还没有安装java 8,那么你应该先安装才能使用lambda和stream(译者建议在虚拟机中安装,测试使用)。 像netbeans 和intellij idea 一类的工具和ide就支持java 8特性,包括lambda表达式,可重复的注解,紧凑的概要文件和其他特性。

lambda表达式的语法

基本语法:
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }

下面是java lambda表达式的简单例子:

// 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)

基本的lambda例子

现在,我们已经知道什么是lambda表达式,让我们先从一些基本的例子开始。 在本节中,我们将看到lambda表达式如何影响我们编码的方式。 假设有一个玩家list ,程序员可以使用 for 语句 ("for 循环")来遍历,在java se 8中可以转换为另一种形式:

string[] atp = {"rafael nadal", "novak djokovic",
       "stanislas wawrinka",
       "david ferrer","roger federer",
       "andy murray","tomas berdych",
       "juan martin del potro"};
list<string> players =  arrays.aslist(atp);

// 以前的循环方式
for (string player : players) {
     system.out.print(player + "; ");
}

// 使用 lambda 表达式以及函数操作(functional operation)
players.foreach((player) -> system.out.print(player + "; "));

// 在 java 8 中使用双冒号操作符(double colon operator)
players.foreach(system.out::println);

正如您看到的,lambda表达式可以将我们的代码缩减到一行。 另一个例子是在图形用户界面程序中,匿名类可以使用lambda表达式来代替。 同样,在实现runnable接口时也可以这样使用:

// 使用匿名内部类
btn.setonaction(new eventhandler<actionevent>() {
          @override
          public void handle(actionevent event) {
              system.out.println("hello world!");
          }
    });

// 或者使用 lambda expression
btn.setonaction(event -> system.out.println("hello world!"));

下面是使用lambdas 来实现 runnable接口 的示例:

// 1.1使用匿名内部类
new thread(new runnable() {
    @override
    public void run() {
        system.out.println("hello world !");
    }
}).start();

// 1.2使用 lambda expression
new thread(() -> system.out.println("hello world !")).start();

// 2.1使用匿名内部类
runnable race1 = new runnable() {
    @override
    public void run() {
        system.out.println("hello world !");
    }
};

// 2.2使用 lambda expression
runnable race2 = () -> system.out.println("hello world !");

// 直接调用 run 方法(没开新线程哦!)
race1.run();
race2.run();

runnable 的 lambda表达式,使用块格式,将五行代码转换成单行语句。 接下来,在下一节中我们将使用lambdas对集合进行排序。

使用lambdas排序集合

在java中,comparator 类被用来排序集合。 在下面的例子中,我们将根据球员的 name, surname, name 长度 以及最后一个字母。 和前面的示例一样,先使用匿名内部类来排序,然后再使用lambda表达式精简我们的代码。
在第一个例子中,我们将根据name来排序list。 使用旧的方式,代码如下所示:

string[] players = {"rafael nadal", "novak djokovic",
    "stanislas wawrinka", "david ferrer",
    "roger federer", "andy murray",
    "tomas berdych", "juan martin del potro",
    "richard gasquet", "john isner"};

// 1.1 使用匿名内部类根据 name 排序 players
arrays.sort(players, new comparator<string>() {
    @override
    public int compare(string s1, string s2) {
        return (s1.compareto(s2));
    }
});

使用lambdas,可以通过下面的代码实现同样的功能:

// 1.2 使用 lambda expression 排序 players
comparator<string> sortbyname = (string s1, string s2) -> (s1.compareto(s2));
arrays.sort(players, sortbyname);

// 1.3 也可以采用如下形式:
arrays.sort(players, (string s1, string s2) -> (s1.compareto(s2)));

其他的排序如下所示。 和上面的示例一样,代码分别通过匿名内部类和一些lambda表达式来实现comparator :

// 1.1 使用匿名内部类根据 surname 排序 players
arrays.sort(players, new comparator<string>() {
    @override
    public int compare(string s1, string s2) {
        return (s1.substring(s1.indexof(" ")).compareto(s2.substring(s2.indexof(" "))));
    }
});

// 1.2 使用 lambda expression 排序,根据 surname
comparator<string> sortbysurname = (string s1, string s2) ->
    ( s1.substring(s1.indexof(" ")).compareto( s2.substring(s2.indexof(" ")) ) );
arrays.sort(players, sortbysurname);

// 1.3 或者这样,怀疑原作者是不是想错了,括号好多...
arrays.sort(players, (string s1, string s2) ->
      ( s1.substring(s1.indexof(" ")).compareto( s2.substring(s2.indexof(" ")) ) )
    );

// 2.1 使用匿名内部类根据 name lenght 排序 players
arrays.sort(players, new comparator<string>() {
    @override
    public int compare(string s1, string s2) {
        return (s1.length() - s2.length());
    }
});

// 2.2 使用 lambda expression 排序,根据 name lenght
comparator<string> sortbynamelenght = (string s1, string s2) -> (s1.length() - s2.length());
arrays.sort(players, sortbynamelenght);

// 2.3 or this
arrays.sort(players, (string s1, string s2) -> (s1.length() - s2.length()));

// 3.1 使用匿名内部类排序 players, 根据最后一个字母
arrays.sort(players, new comparator<string>() {
    @override
    public int compare(string s1, string s2) {
        return (s1.charat(s1.length() - 1) - s2.charat(s2.length() - 1));
    }
});

// 3.2 使用 lambda expression 排序,根据最后一个字母
comparator<string> sortbylastletter =
    (string s1, string s2) ->
        (s1.charat(s1.length() - 1) - s2.charat(s2.length() - 1));
arrays.sort(players, sortbylastletter);

// 3.3 or this
arrays.sort(players, (string s1, string s2) -> (s1.charat(s1.length() - 1) - s2.charat(s2.length() - 1)));

就是这样,简洁又直观。 在下一节中我们将探索更多lambdas的能力,并将其与 stream 结合起来使用。

使用lambdas和streams

stream是对集合的包装,通常和lambda一起使用。 使用lambdas可以支持许多操作,如 map, filter, limit, sorted, count, min, max, sum, collect 等等。 同样,stream使用懒运算,他们并不会真正地读取所有数据,遇到像getfirst() 这样的方法就会结束链式语法。 在接下来的例子中,我们将探索lambdas和streams 能做什么。 我们创建了一个person类并使用这个类来添加一些数据到list中,将用于进一步流操作。 person 只是一个简单的pojo类:

public class person {

private string firstname, lastname, job, gender;
private int salary, age;

public person(string firstname, string lastname, string job,
                string gender, int age, int salary)       {
          this.firstname = firstname;
          this.lastname = lastname;
          this.gender = gender;
          this.age = age;
          this.job = job;
          this.salary = salary;
}
// getter and setter
// . . . . .
}

接下来,我们将创建两个list,都用来存放person对象:

list<person> javaprogrammers = new arraylist<person>() {
  {
    add(new person("elsdon", "jaycob", "java programmer", "male", 43, 2000));
    add(new person("tamsen", "brittany", "java programmer", "female", 23, 1500));
    add(new person("floyd", "donny", "java programmer", "male", 33, 1800));
    add(new person("sindy", "jonie", "java programmer", "female", 32, 1600));
    add(new person("vere", "hervey", "java programmer", "male", 22, 1200));
    add(new person("maude", "jaimie", "java programmer", "female", 27, 1900));
    add(new person("shawn", "randall", "java programmer", "male", 30, 2300));
    add(new person("jayden", "corrina", "java programmer", "female", 35, 1700));
    add(new person("palmer", "dene", "java programmer", "male", 33, 2000));
    add(new person("addison", "pam", "java programmer", "female", 34, 1300));
  }
};

list<person> phpprogrammers = new arraylist<person>() {
  {
    add(new person("jarrod", "pace", "php programmer", "male", 34, 1550));
    add(new person("clarette", "cicely", "php programmer", "female", 23, 1200));
    add(new person("victor", "channing", "php programmer", "male", 32, 1600));
    add(new person("tori", "sheryl", "php programmer", "female", 21, 1000));
    add(new person("osborne", "shad", "php programmer", "male", 32, 1100));
    add(new person("rosalind", "layla", "php programmer", "female", 25, 1300));
    add(new person("fraser", "hewie", "php programmer", "male", 36, 1100));
    add(new person("quinn", "tamara", "php programmer", "female", 21, 1000));
    add(new person("alvin", "lance", "php programmer", "male", 38, 1600));
    add(new person("evonne", "shari", "php programmer", "female", 40, 1800));
  }
};

现在我们使用foreach方法来迭代输出上述列表:

system.out.println("所有程序员的姓名:");
javaprogrammers.foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));
phpprogrammers.foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));

我们同样使用foreach方法,增加程序员的工资5%:

system.out.println("给程序员加薪 5% :");
consumer<person> giveraise = e -> e.setsalary(e.getsalary() / 100 * 5 + e.getsalary());

javaprogrammers.foreach(giveraise);
phpprogrammers.foreach(giveraise);

另一个有用的方法是过滤器filter() ,让我们显示月薪超过1400美元的php程序员:

system.out.println("下面是月薪超过 $1,400 的php程序员:")
phpprogrammers.stream()
          .filter((p) -> (p.getsalary() > 1400))
          .foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));

我们也可以定义过滤器,然后重用它们来执行其他操作:

// 定义 filters
predicate<person> agefilter = (p) -> (p.getage() > 25);
predicate<person> salaryfilter = (p) -> (p.getsalary() > 1400);
predicate<person> genderfilter = (p) -> ("female".equals(p.getgender()));

system.out.println("下面是年龄大于 24岁且月薪在$1,400以上的女php程序员:");
phpprogrammers.stream()
          .filter(agefilter)
          .filter(salaryfilter)
          .filter(genderfilter)
          .foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));

// 重用filters
system.out.println("年龄大于 24岁的女性 java programmers:");
javaprogrammers.stream()
          .filter(agefilter)
          .filter(genderfilter)
          .foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));

使用limit方法,可以限制结果集的个数:

system.out.println("最前面的3个 java programmers:");
javaprogrammers.stream()
          .limit(3)
          .foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));

system.out.println("最前面的3个女性 java programmers:");
javaprogrammers.stream()
          .filter(genderfilter)
          .limit(3)
          .foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; ", p.getfirstname(), p.getlastname()));

排序呢? 我们在stream中能处理吗? 答案是肯定的。 在下面的例子中,我们将根据名字和薪水排序java程序员,放到一个list中,然后显示列表:

system.out.println("根据 name 排序,并显示前5个 java programmers:");
list<person> sortedjavaprogrammers = javaprogrammers
          .stream()
          .sorted((p, p2) -> (p.getfirstname().compareto(p2.getfirstname())))
          .limit(5)
          .collect(tolist());

sortedjavaprogrammers.foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; %n", p.getfirstname(), p.getlastname()));

system.out.println("根据 salary 排序 java programmers:");
sortedjavaprogrammers = javaprogrammers
          .stream()
          .sorted( (p, p2) -> (p.getsalary() - p2.getsalary()) )
          .collect( tolist() );

sortedjavaprogrammers.foreach((p) -> system.out.printf("%s %s; %n", p.getfirstname(), p.getlastname()));

如果我们只对最低和最高的薪水感兴趣,比排序后选择第一个/最后一个 更快的是min和max方法:

system.out.println("工资最低的 java programmer:");
person pers = javaprogrammers
          .stream()
          .min((p1, p2) -> (p1.getsalary() - p2.getsalary()))
          .get()

system.out.printf("name: %s %s; salary: $%,d.", pers.getfirstname(), pers.getlastname(), pers.getsalary())

system.out.println("工资最高的 java programmer:");
person person = javaprogrammers
          .stream()
          .max((p, p2) -> (p.getsalary() - p2.getsalary()))
          .get()

system.out.printf("name: %s %s; salary: $%,d.", person.getfirstname(), person.getlastname(), person.getsalary())

上面的例子中我们已经看到 collect 方法是如何工作的。 结合 map 方法,我们可以使用 collect 方法来将我们的结果集放到一个字符串,一个 set 或一个treeset中:

system.out.println("将 php programmers 的 first name 拼接成字符串:");
string phpdevelopers = phpprogrammers
          .stream()
          .map(person::getfirstname)
          .collect(joining(" ; ")); // 在进一步的操作中可以作为标记(token)  

system.out.println("将 java programmers 的 first name 存放到 set:");
set<string> javadevfirstname = javaprogrammers
          .stream()
          .map(person::getfirstname)
          .collect(toset());

system.out.println("将 java programmers 的 first name 存放到 treeset:");
treeset<string> javadevlastname = javaprogrammers
          .stream()
          .map(person::getlastname)
          .collect(tocollection(treeset::new));

streams 还可以是并行的(parallel)。 示例如下:

system.out.println("计算付给 java programmers 的所有money:");
int totalsalary = javaprogrammers
          .parallelstream()
          .maptoint(p -> p.getsalary())
          .sum();

我们可以使用summarystatistics方法获得stream 中元素的各种汇总数据。 接下来,我们可以访问这些方法,比如getmax, getmin, getsum或getaverage:

//计算 count, min, max, sum, and average for numbers
list<integer> numbers = arrays.aslist(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
intsummarystatistics stats = numbers
          .stream()
          .maptoint((x) -> x)
          .summarystatistics();

system.out.println("list中最大的数字 : " + stats.getmax());
system.out.println("list中最小的数字 : " + stats.getmin());
system.out.println("所有数字的总和   : " + stats.getsum());
system.out.println("所有数字的平均值 : " + stats.getaverage());

ok,就这样,希望你喜欢它!

总结

在本文中,我们学会了使用lambda表达式的不同方式,从基本的示例,到使用lambdas和streams的复杂示例。 此外,我们还学习了如何使用lambda表达式与comparator 类来对java集合进行排序。


译者注：虽然看着很先进，其实lambda表达式的本质只是一个"语法糖",由编译器推断并帮你转换包装为常规的代码,因此你可以使用更少的代码来实现同样的功能。本人建议不要乱用,因为这就和某些很高级的黑客写的代码一样,简洁,难懂,难以调试,维护人员想骂娘.