Java Lambda 表达式详解及示例代码
java lambda 表达式是 java 8 引入的一个新的功能，可以说是模拟函数式编程的一个语法糖，类似于 javascript 中的闭包，但又有些不同，主要目的是提供一个函数化的语法来简化我们的编码。
lambda 基本语法
lambda 的基本结构为 (arguments) -> body，有如下几种情况：
- 参数类型可推导时，不需要指定类型，如 (a) -> system.out.println(a)
- 当只有一个参数且类型可推导时，不强制写 (), 如 a -> system.out.println(a)
- 参数指定类型时，必须有括号，如 (int a) -> system.out.println(a)
- 参数可以为空，如 () -> system.out.println(“hello”)
body 需要用 {} 包含语句，当只有一条语句时 {} 可省略
常见的写法如下：
(a) -> a * a
(int a, int b) -> a + b
(a, b) -> {return a - b;}
() -> system.out.println(thread.currentthread().getid())
函数式接口 functionalinterface
概念
java lambda 表达式以函数式接口为基础。什么是函数式接口（functionalinterface）？ 简单说来就是只有一个方法（函数）的接口，这类接口的目的是为了一个单一的操作，也就相当于一个单一的函数了。常见的接口如：runnable, comparator 都是函数式接口，并且都标注了注解 @functionalinterface 。
举例
以 thread 为例说明很容易理解。runnable 接口是我们线程编程时常用的一个接口，就包含一个方法 void run()，这个方法就是线程的运行逻辑。按照以前的语法，我们新建线程一般要用到 runnable 的匿名类，如下：
new thread(new runnable() {
@override
public void run() {
system.out.println(thread.currentthread().getid());
}
}).start();
如果写多了，是不是很无聊，而基于 lambda 的写法则变得简洁明了，如下：
new thread(() -> system.out.println(thread.currentthread().getid())).start();
注意 thread 的参数，runnable 的匿名实现就通过一句就实现了出来，写成下面的更好理解
runnable r = () -> system.out.println(thread.currentthread().getid());
new thread(r).start();
当然 lambda 的目的不仅仅是写起来简洁，更高层次的目的等体会到了再总结。
再看一个比较器的例子，按照传统的写法，如下：
integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5};
arrays.sort(a, new comparator<integer>() {
@override
public int compare(integer o1, integer o2) {
return o1 - o2;
}
});
lambda 表达式写法如下：
integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5};
arrays.sort(a, (o1, o2) -> o1 - o2);
jdk中的函数式接口
为了现有的类库能够直接使用 lambda 表达式，java 8 以前存在一些接口已经被标注为函数式接口的：
- java.lang.runnable
- java.util.comparator
- java.util.concurrent.callable
- java.io.filefilter
- java.security.privilegedaction
- java.beans.propertychangelistener
java 8 中更是新增加了一个包 java.util.function，带来了常用的函数式接口：
- function<t, r> - 函数：输入 t 输出 r
- bifunction<t, u, r> - 函数：输入 t 和 u 输出 r 对象
- predicate<t> - 断言/判断：输入 t 输出 boolean
- bipredicate<t, u> - 断言/判断：输入 t 和 u 输出 boolean
- supplier<t> - 生产者：无输入，输出 t
- consumer<t> - 消费者：输入 t，无输出
- biconsumer<t, u> - 消费者：输入 t 和 u 无输出
- unaryoperator<t> - 单元运算：输入 t 输出 t
- binaryoperator<t> - 二元运算：输入 t 和 t 输出 t
另外还对基本类型的处理增加了更加具体的函数是接口，包括：booleansupplier, doublebinaryoperator, doubleconsumer, doublefunction<r>, doublepredicate, doublesupplier, doubletointfunction, doubletolongfunction, doubleunaryoperator, intbinaryoperator, intconsumer, intfunction<r>, intpredicate, intsupplier, inttodoublefunction, inttolongfunction, intunaryoperator, longbinaryoperator, longconsumer,longfunction<r>, longpredicate, longsupplier, longtodoublefunction,longtointfunction, longunaryoperator, todoublebifunction<t, u>, todoublefunction<t>,tointbifunction<t, u>, tointfunction<t>, tolongbifunction<t, u>, tolongfunction<t> 。结合上面的函数式接口，对这些基本类型的函数式接口通过类名就能一眼看出接口的作用。
创建函数式接口
有时候我们需要自己实现一个函数式接口，做法也很简单，首先你要保证此接口只能有一个函数操作，然后在接口类型上标注注解 @functionalinterface 即可。
类型推导
类型推导是 lambda 表达式的基础，类型推导的过程就是 lambda 表达式的编译过程。以下面的代码为例：
function<string, integer> strtoint = str -> integer.parseint(str);
编译期间，我理解的类型推导的过程如下：
- 先确定目标类型 function
- function 作为函数式接口，其方法签名为：integer apply(string t)
- 检测 str -> integer.parseint(str) 是否与方法签名匹配（方法的参数类型、个数、顺序 和返回值类型）
- 如果不匹配，则报编译错误
这里的目标类型是关键，通过目标类型获取方法签名，然后和 lambda 表达式做出对比。
方法引用
方法引用(method reference)的基础同样是函数式接口，可以直接作为函数式接口的实现，与 lambda 表达式有相同的作用，同样依赖于类型推导。方法引用可以看作是只调用一个方法的 lambda 表达式的简化。
方法引用的语法为： type::methodname 或者 instancename::methodname , 构造函数对应的 methodname 为 new。
例如上面曾用到例子：
function<string, integer> strtoint = str -> integer.parseint(str);
对应的方法引用的写法为
function<string, integer> strtoint = integer::parseint;
根据方法的类型，方法引用主要分为一下几种类型，构造方法引用、静态方法引用、实例上实例方法引用、类型上实例方法引用等
构造方法引用
语法为： type::new 。 如下面的函数为了将字符串转为数组
方法引用写法
function<string, integer> strtoint = integer::new;
lambda 写法
function<string, integer> strtoint = str -> new integer(str);
传统写法
function<string, integer> strtoint = new function<string, integer>() {
@override
public integer apply(string str) {
return new integer(str);
}
};
数组构造方法引用
语法为： type[]::new 。如下面的函数为了构造一个指定长度的字符串数组
方法引用写法
function<integer, string[]> fixedarray = string[]::new;
方法引用写法
function<integer, string[]> fixedarray = length -> new string[length];
传统写法
function<integer, string[]> fixedarray = new function<integer, string[]>() {
@override
public string[] apply(integer length) {
return new string[length];
}
};
静态方法引用
语法为： type::new 。 如下面的函数同样为了将字符串转为数组
方法引用写法
function<string, integer> strtoint = integer::parseint;
lambda 写法
function<string, integer> strtoint = str -> integer.parseint(str);
传统写法
function<string, integer> strtoint = new function<string, integer>() {
@override
public integer apply(string str) {
return integer.parseint(str);
}
};
实例上实例方法引用
语法为： instancename::methodname 。如下面的判断函数用来判断给定的姓名是否在列表中存在
list<string> names = arrays.aslist(new string[]{"张三", "李四", "王五"});
predicate<string> checknameexists = names::contains;
system.out.println(checknameexists.test("张三"));
system.out.println(checknameexists.test("张四"));
类型上实例方法引用
语法为： type::methodname 。运行时引用是指上下文中的对象，如下面的函数来返回字符串的长度
function<string, integer> calcstrlength = string::length;
system.out.println(calcstrlength.apply("张三"));
list<string> names = arrays.aslist(new string[]{"zhangsan", "lisi", "wangwu"});
names.stream().map(string::length).foreach(system.out::println);
又比如下面的函数已指定的分隔符分割字符串为数组
bifunction<string, string, string[]> split = string::split;
string[] names = split.apply("zhangsan,lisi,wangwu", ",");
system.out.println(arrays.tostring(names));
stream 对象
概念
什么是 stream ? 这里的 stream 不同于 io 中的 inputstream 和 outputstream，stream 位于包 java.util.stream 中， 也是 java 8 新加入的，stream 只的是一组支持串行并行聚合操作的元素，可以理解为集合或者迭代器的增强版。什么是聚合操作？简单举例来说常见的有平均值、最大值、最小值、总和、排序、过滤等。
stream 的几个特征：
单次处理。一次处理结束后，当前stream就关闭了。
支持并行操作
常见的获取 stream 的方式
从集合中获取
collection.stream();
collection.parallelstream();
静态工厂
arrays.stream(array)
stream.of(t …)
intstream.range()
这里只对 stream 做简单的介绍，下面会有具体的应用。要说 stream 与 lambda 表达式有什么关系，其实并没有什么特别紧密的关系，只是 lambda 表达式极大的方便了 stream 的使用。如果没有 lambda 表达式，使用 stream 的过程中会产生大量的匿名类，非常别扭。
举例
以下的demo依赖于 employee 对象，以及由 employee 对象组成的 list 对象。
public class employee {
private string name;
private string sex;
private int age;
public employee(string name, string sex, int age) {
super();
this.name = name;
this.sex = sex;
this.age = age;
}
public string getname() {
return name;
}
public string getsex() {
return sex;
}
public int getage() {
return age;
}
@override
public string tostring() {
stringbuilder builder = new stringbuilder();
builder.append("employee {name=").append(name).append(", sex=").append(sex).append(", age=").append(age)
.append("}");
return builder.tostring();
}
}
list<employee> employees = new arraylist<>();
employees.add(new employee("张三", "男", 25));
employees.add(new employee("李四", "女", 24));
employees.add(new employee("王五", "女", 23));
employees.add(new employee("周六", "男", 22));
employees.add(new employee("孙七", "女", 21));
employees.add(new employee("刘八", "男", 20));
打印所有员工
collection 提供了 foreach 方法，供我们逐个操作单个对象。
employees.foreach(e -> system.out.println(e));
或者
employees.stream().foreach(e -> system.out.println(e));
按年龄排序
collections.sort(employees, (e1, e2) -> e1.getage() - e2.getage());
employees.foreach(e -> system.out.println(e));
或者
employees.stream().sorted((e1, e2) -> e1.getage() - e2.getage()).foreach(e -> system.out.println(e));
打印年龄最大的女员工
max/min 返回指定排序条件下最大/最小的元素
employee maxagefemaleemployee = employees.stream()
.filter(e -> "女".equals(e.getsex()))
.max((e1, e2) -> e1.getage() - e2.getage())
.get();
system.out.println(maxagefemaleemployee);
打印出年龄大于20 的男员工
filter 可以过滤出符合条件的元素
employees.stream()
.filter(e -> e.getage() > 20 && "男".equals(e.getsex()))
.foreach(e -> system.out.println(e));
打印出年龄最大的2名男员工
limit 方法截取有限的元素
employees.stream()
.filter(e -> "男".equals(e.getsex()))
.sorted((e1, e2) -> e2.getage() - e1.getage())
.limit(2)
.foreach(e -> system.out.println(e));
打印出所有男员工的姓名，使用 , 分隔
map 将 stream 中所有元素的执行给定的函数后返回值组成新的 stream
string maleemployeesnames = employees.stream()
.map(e -> e.getname())
.collect(collectors.joining(","));
system.out.println(maleemployeesnames);
统计信息
intsummarystatistics, doublesummarystatistics, longsummarystatistics 包含了 stream 中的汇总数据。
intsummarystatistics stat = employees.stream()
.maptoint(employee::getage).summarystatistics();
system.out.println("员工总数：" + stat.getcount());
system.out.println("最高年龄：" + stat.getmax());
system.out.println("最小年龄：" + stat.getmin());
system.out.println("平均年龄：" + stat.getaverage());
总结
lambda 表达式确实可以减少很多代码，能提高生产力，当然也有弊端，就是复杂的表达式可读性会比较差，也可能是还不是很习惯的缘故吧，如果习惯了，相信会喜欢上的。凡事都有两面性，就看我们如何去平衡这其中的利弊了，尤其是在一个团队中。
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