Java--lambda（λ）表达式

在Java引入lambda表达式之前，并不能在Java中传递一个代码段。因为Java是严格的面向对象编程，所以必须构造一个对象，这个对象的类需要有一个方法来包含所需的代码。

Java SE8中加入了lambda表达式来处理代码块，增强Java来支持函数式编程。

lambda表达式的语法：

//表达式形式：参数，箭头以及一个表达式
(String first, String second) -> first.length() - second.length() 
//如果代码要完成的计算无法放在一个表达式中，可以像方法一样使用{}，并包含显式return语句
(String first, String second) -> 
{
    if(first.length()<second.length()) return -1;
    else return 1;
}

如果可以推导出一个lambda表达式的参数类型，则可以忽略其类型，如：

//在这里，first和second必然是字符串
Comparaor<String> comp = (first,second)->first.length()-second.length()

如果方法只有一个参数，而且这个参数的类型可以推导出，还可以省略小括号：

//这里event可以写作(event) or (ActionEvent event)
ActionListener listener = event->System.out.println("the time is"+ new Date());

分析上面的所有代码发现，无需指定lambda表达式的返回类型，因为lambda表达式的返回类型总会根据上下文推导得出。

函数式接口：

Java在不支持lambda表达式之前，已经存在很多封装代码块的接口，如Comparator, lambda表达式和这些接口是兼容的。

对于只有一个抽象方法的接口，需要这种接口的对象时，就可以提供一个lambda表达式。这种接口成为函数式接口（使用lambda表达式比创建一个类并实现该接口更加简单，同时该名称也体现了函数式编程的概念）。

例如，Arrays.sort()方法提供了自定义排序。其第一个参数是待排序的数组，第二个参数是排序规则--一个实现了Comparator接口的实例。因为Comparator是只有一个抽象方法的接口，我们不必再去写一个类去实现这个接口，直接用lambda表达式：

Arrays.sort(arrays, (first,second)->first.length()-second.length());

这行代码可以实现字符串数组arrays中字符串的按长度排序。

上面的实例就是lambda表达式可以转换为函数式接口。但也只能做到这些。相比较而言，其他支持函数式编程的程序设计语言可以声明函数类型，声明这些类型的变量，还可以使用变量保存函数表达式。

方法引用：

如果有一个现成的方法可以完成想要传递的代码段的操作，那么我们可以直接传递该方法：

Timer t = new Timer(1000,System.out::println);

上面代码的功能是每出现一个定时器事件（1秒）就打印这个事件对象，上面的代码等同于：

Timer t = new Timer(1000,event->System.out.println(event));

再比如，如果想对字符串排序，并且不考虑大小写，可以传递以下方法表达式：

Arrays.sort(strings,String::compareToIgnoreCase);

等价于：

Arrays.sort(strings,(x,y)->x.compareToIgnoreCase(y));

从上面例子可以看出，要用 " :: " 分隔对象名/类名与方法名，主要有三种情况：

1. object::instanceMethod
2. Class::staticMethod
3. Class::instanceMethod

当然，this和super关键字也可以用在方法引用中。

构造器引用：

构造器引用和方法引用很类似，只不过方法名为new。例如，Person::new是Person构造器的一个引用。哪一个构造器取决于上下文。

例如，假设有一个字符串列表要把它转换成Person数组，为此要在各个字符串上调用构造器：

ArrayList<String> names = ...;
Stream<Person> stream = names.stream().map(Person::new);
List<Person> people = stream.collect(Collectors.toList());

可以用数组类型建立构造器引用，如：int[]::new是一个构造器引用，它有一个参数：数组长度，等价于：  x->new int[x];

Java无法构造泛型类型T的数组，因为new T[n]会变成new Object[n]。但流苦利用构造器引用可以解决这个问题。例如需要一个Person数组，Stream接口有一个toArray方法可以返回一个Object数组：

Object[] people = stream.toArray();

但我们真正想要的是Person数组，可以这样做：

Person[] people = stream.toArray(Person::new);

变量的作用域：

我们可能会在lambda表达式中访问外围变量，如：

public static void repeatMessage(String text,int delay){
    ActionListener listener = event->
    {
        System.out.println(text);
        Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
    };
    new Timer(delay,listener).start();
}

然后我们这样调用：

repeatMessage("Hello",1000);     //每隔1秒打印一个“Hello"

这里会有一个问题，lambda表达式可能在repeatMessage调用返回很久以后才运行，那时参数变量text已经不存在了，如何保留text?

来看一下lambda表达式的组成：

1. 参数；
2. 一个代码块；
3. 自由变量的值，这是指非参数而且不在代码中定义的变量。

这里text就是自由变量，是lambda表达式的数据结构中必须保存的值。我们说它被lambda表达式捕获。

注意：关于代码块和自由变量值有一个术语：闭包。在Java中，lambda表达式就是闭包。

在Java中，要确保捕获的值是明确定义的，且有一个重要的限制：lambda表达式要捕获的变量必须是实际上的最终变量（该变量初始化之后不会再为它赋新值）。

处理lambda表达式：

上面讲了如何编写lambda表达式以及如何将lambda表达式传递到方法中。但如果我们写一个方法，如何保证我们的方法可以处理lambda表达式呢？

例如，我们要重复一个动作n次,将这个动作和重复次数传进repeat：

repeat(10,()->System.out.println("Hello World!"));

要接受这个lambda表达式，需要选择（有时需要提供）一个函数式接口。例如我们选用Runable接口：

public static void repeat(int n,Runnable action){
    for(int = 0; i < n; i++) action.run();
}

当我们吧lambda表达式传入方法的第二个参数后，调用action.run()时会执行lambda表达式的主体。

补充：

什么时候使用lambda表达式：

• 在一个单独的线程中运行代码
• 多次运行代码
• 在算法的适当位置运行代码（例如排序中的比较操作）
• 发生某种事件时执行代码
• 只在必要时才运行的代码

常用的函数式接口：