深入浅出 Java 8 Lambda 表达式

为什么 Java 需要 Lambda 表达式?

如果忽视注解(Annotations)、泛型(Generics)等特性,自 Java 语言诞生时起,它的变化并不大。Java 一直都致力维护其对象至上的特征,在使用过 JavaScript 之类的函数式语言之后,Java 如何强调其面向对象的本质,以及源码层的数据类型如何严格变得更加清晰可感。其实,函数对 Java 而言并不重要,在 Java 的世界里,函数无法独立存在。

深入浅出 Java 8 Lambda 表达式 技术分享 第1张

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 是最典型的函数式编程语言。点击此处以及此处可以清楚了解 JavaScript 这种函数式语言的好处。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。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。

Lambda 表达式简介

Lambda 表达式是一种匿名函数(对 Java 而言这并不完全正确,但现在姑且这么认为),简单地说,它是没有声明的方法,也即没有访问修饰符、返回值声明和名字。

你可以将其想做一种速记,在你需要使用某个方法的地方写上它。当某个方法只使用一次,而且定义很简短,使用这种速记替代之尤其有效,这样,你就不必在类中费力写声明与方法了。

深入浅出 Java 8 Lambda 表达式 技术分享 第2张

Java 中的 Lambda 表达式通常使用 (argument) -> (body) 语法书写,例如:

(arg1, arg2...) -> { body }

(type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }

以下是一些 Lambda 表达式的例子:

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

() -> System.out.println("Hello World");

(String s) -> { System.out.println(s); }

() -> 42

() -> { return 3.1415 };

Lambda 表达式举例

学习 Lambda 表达式的最好方式是学习例子。

线程可以通过以下方法初始化:

//旧方法:
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
    System.out.println("Hello from thread");
}
}).start();

//新方法:
new Thread(
() -> System.out.println("Hello from thread")
).start();

事件处理可以使用 Java 8 的 Lambda 表达式解决。下面的代码中,我们将使用新旧两种方式向一个 UI 组件添加 ActionListener:

  //Old way:
button.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    System.out.println("The button was clicked using old fashion code!");
}
});

//New way:
button.addActionListener( (e) -> {
    System.out.println("The button was clicked. From Lambda expressions !");
});

以下代码的作用是打印出给定数组中的所有元素。注意,使用 Lambda 表达式的方法不止一种。在下面的例子中,我们先是用常用的箭头语法创建 Lambda 表达式,之后,使用 Java 8 全新的双冒号(::)操作符将一个常规方法转化为 Lambda 表达式:

//Old way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
for(Integer n: list) {
   System.out.println(n);
}

//New way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
list.forEach(n -> System.out.println(n));


//or we can use :: double colon operator in Java 8
list.forEach(System.out::println);

在下面的例子中,我们使用断言(Predicate)函数式接口创建一个测试,并打印所有通过测试的元素,这样,你就可以使用 Lambda 表达式规定一些逻辑,并以此为基础有所作为:

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;

public class Main {

public static void main(String [] a)  {

    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);

    System.out.println("Print all numbers:");
    evaluate(list, (n)->true);

    System.out.println("Print no numbers:");
    evaluate(list, (n)->false);

    System.out.println("Print even numbers:");
    evaluate(list, (n)-> n%2 == 0 );

    System.out.println("Print odd numbers:");
    evaluate(list, (n)-> n%2 == 1 );

    System.out.println("Print numbers greater than 5:");
    evaluate(list, (n)-> n > 5 );

}

public static void evaluate(List<Integer> list, Predicate<Integer> predicate) {
    for(Integer n: list)  {
        if(predicate.test(n)) {
            System.out.println(n + " ");
        }
    }
}

}   

输出:

Print all numbers: 1 2 3 4 5 6 7 
Print no numbers: 
Print even numbers: 2 4 6 
Print odd numbers: 1 3 5 7 
Print numbers greater than 5: 6 7

下面的例子使用 Lambda 表达式打印数值中每个元素的平方,注意我们使用了 .stream() 方法将常规数组转化为流。Java 8 增加了一些超棒的流 APIs。java.util.stream.Stream 接口包含许多有用的方法,能结合 Lambda 表达式产生神奇的效果。我们将 Lambda 表达式 x -> x*x 传给 map() 方法,该方法会作用于流中的所有元素。之后,我们使用 forEach 方法打印数据中的所有元素:

//Old way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
for(Integer n : list) {
    int x = n * n;
    System.out.println(x);
}

//New way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
list.stream().map((x) -> x*x).forEach(System.out::println);

下面的例子会计算给定数值中每个元素平方后的总和。请注意,Lambda 表达式只用一条语句就能达到此功能,这也是 MapReduce 的一个初级例子。我们使用 map() 给每个元素求平方,再使用 reduce() 将所有元素计入一个数值:

//Old way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
int sum = 0;
for(Integer n : list) {
    int x = n * n;
    sum = sum + x;
}
System.out.println(sum);

//New way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
int sum = list.stream().map(x -> x*x).reduce((x,y) -> x + y).get();
System.out.println(sum);

总结

Mark Reinhold,甲骨文的首席架构师,将 Lambda 表达式描述为该编程模型最大的提升——比泛型(generics)还强大。事实的确如此,Lambda 表达式赋予了 Java 程序员相较于其他函数式编程语言缺失的特性,结合虚拟扩展方法之类的特性,Lambda 表达式能写出一些极好的代码。

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