详解Lambda表达式

正文

引言:

函数式编程思想概述:在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言，面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。做什么，而不是怎么做,我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。

我们真正希望做的事情是：将 run 方法体内的代码传递给 Thread 类知晓。

传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达到目的，过程与形式其实并不重要。

• 了解Lambda的优化

当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过 java.lang.Runnable 接口来定义任务内容，并使用 java.lang.Thread 类来启动该线程。

传统写法,代码如下：

 1/**
 2 * @Author：Auser·杰
 3 * @DATE：2019/11/4 21:46
 4 */
 5public class Demo {
 6  public static void main(String[] args) {
 7    new Thread(new Runnable() {
 8      @Override
 9      public void run() {
10        System.out.println("多线程任务执行！");
11      }
12    }).start();
13  }
14}

本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个 Runnable 接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。

代码分析:

1. 对于 Runnable 的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：
2. Thread 类需要 Runnable 接口作为参数，其中的抽象 run 方法是用来指定线程任务内容的核心；
3. 为了指定 run 的方法体，不得不需要 Runnable 接口的实现类；
4. 为了省去定义一个 RunnableImpl 实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；
5. 必须覆盖重写抽象 run 方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；
6. 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。

• Lambda表达式写法,

代码如下：

借助Java 8的全新语法，上述 Runnable 接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：

1/**
2 * @Author：Auser·杰
3 * @DATE：2019/11/4 21:50
4 */
5public class Demo02LambdaRunnable {
6  public static void main(String[] args) {         // 启动线程
7    new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); 
8  }
9}

这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！

• Lambda的格式

标准格式:

Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：

1. 一些参数
2. 一个箭头
3. 一段代码

Lambda表达式的标准格式为：

1(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }

格式说明：

• 小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。
• -> 是新引入的语法格式，代表指向动作。
• 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。

匿名内部类与lambda对比:

 1/**
 2 * @Author：Auser·杰
 3 * @DATE：2019/11/4 21:58
 4 */
 5new Thread(new Runnable() {
 6@Override
 7public void run() {
 8    System.out.println("多线程任务执行！");
 9    }
10    }).start()

仔细分析该代码中， Runnable 接口只有一个 run 方法的定义：

• public abstract void run();即制定了一种做事情的方案（其实就是一个方法）：

1. 无参数：不需要任何条件即可执行该方案。
2. 无返回值：该方案不产生任何结果。
3. 代码块（方法体）：该方案的具体执行步骤。

• 同样的语义体现在 Lambda 语法中，要更加简单：

1() -> System.out.println("多线程任务执行！")

1. 前面的一对小括号即 run 方法的参数（无），代表不需要任何条件；
2. 中间的一个箭头代表将前面的参数传递给后面的代码；
3. 后面的输出语句即业务逻辑代码。

• Lambda 参数和返回

下面举例演示 java.util.Comparator接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：

• public abstract int compare(T o1, T o2);

当需要对一个对象数组进行排序时， Arrays.sort 方法需要一个 Comparator 接口实例来指定排序的规则。假设有一个 Person 类，含有 String name 和 int age 两个成员变量：

1public class Person {
2    private String name;
3    private int age;
4
5    // 省略构造器、toString方法与Getter Setter
6}

传统写法如果使用传统的代码对 Person[] 数组进行排序，写法如下：

 1/**
 2 * @Author：Auser·杰
 3 * @DATE：2019/11/4 22:35
 4 */
 5public class TestComparator {
 6  public static void main(String[] args) {
 7     // 本来年龄乱序的对象数组
 8        Person[] array = {new Person("墨白", 19),
 9                          new Person("小柠檬不酸", 18),
10                          new Person("大白", 20) };
11     // 匿名内部类
12     Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {
13            @Override
14      public int compare(Person o1, Person o2) {
15    return o1.getAge() - o2.getAge();
16      }
17    };
18        Arrays.sort(array, comp);
19       // 第二个参数为排序规则，即Comparator接口实例
20        for (Person person : array) {
21            System.out.println(person);
22      }
23  }
24}

这种做法在面向对象的思想中，似乎也是“理所当然”的。其中 Comparator 接口的实例（使用了匿名内部类）代表了“按照年龄从小到大”的排序规则。

代码分析:

下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。

1. 为了排序， Arrays.sort 方法需要排序规则，即 Comparator 接口的实例，抽象方法compare 是关键；
2. 为了指定 compare 的方法体，不得不需要 Comparator 接口的实现类；
3. 为了省去定义一个 ComparatorImpl 实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；
4. 必须覆盖重写抽象 compare 方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；
5. 实际上，只有参数和方法体才是关键。

Lambda写法

 1/**
 2 * @Author：Auser·杰
 3 * @DATE：2019/11/4 21:50
 4 */
 5public class TestComparatorLambda {
 6    public static void main(String[] args) {
 7        Person[] array = {new Person("墨白", 19),
 8                          new Person("小柠檬不酸", 18),
 9                          new Person("大白", 20) };
10        Arrays.sort(array, (Person a, Person b) -> {
11         return a.getAge() - b.getAge();
12       });
13        for (Person person : array) {
14            System.out.println(person);
15       }
16   }
17}

省略规则

在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：

1. 小括号内参数的类型可以省略；

2. 如果小括号内有且仅有一个参，则小括号可以省略；

3. 如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号,return关键字及语句分号。

备注：掌握这些省略规则后，请对应地回顾本文开头的多线程案例

• 可推导即可省略

Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法：

1Runnable接口简化:
21. () -> System.out.println("多线程任务执行！")
3Comparator接口简化:
42. Arrays.sort(array, (a, b) -> a.getAge() - b.getAge());

• Lambda的前提

Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：

1. 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。 无论是JDK内置的Runnable 、 Comparator 接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。
2. 使用Lambda必须具有上下文推断。 也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。

备注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。