探索Java語言與JVM中的Lambda運算式

Lambda運算式是自Java SE 5引入泛型以來最重大的Java語言新特性，本文是2012年度最後一期Java Magazine中的一篇文章，它介紹了Lamdba的設計初衷，應用情境與基本文法。(2013.01.07最後更新)

Lambda運算式，這個名字由該項目的專家組選定，描述了一種新的函數式編程結構，這個即將出現在Java SE 8中的新特性正被大家急切地等待著。有時你也會聽到人們使用諸如閉包，函數直接量，匿名函數，及SAM(Single Abstract Method)這樣的術語。其中一些術語彼此之間會有一些細微的不同，但基本上它們都指代相同的功能。

雖然一開始會覺得Lambda運算式看起來很陌生，但很容易就能掌握它。而且為了編寫可完全利用現代多核CPU的應用程式，掌握Lambda運算式是至關重要的。

需要牢記的一個關鍵概念就是，Lambda運算式是一個很小且能被當作資料進行傳遞的函數。需要掌握的第二個概念就是，理解集合對象是如何在內部進行遍曆的，這種遍曆不同於當前已有的外部順序化遍曆。

在本文中，我們將向你展示Lambda運算式背後的動因，應用樣本，當然，還有它的文法。

為什麼你需要Lambda運算式

程式員需要Lambda運算式的原因主要有三個：

1. 更緊湊的代碼

2. 通過提供額外的功能對方法的功能進行修改的能力

3. 更好地支援多核處理

更緊湊的代碼

Lambda運算式以一種簡潔的方式去實現僅有一個方法的Java類。

例如，如果代碼中有大量的匿名內部類--諸如用於UI應用中的監聽器與處理器實現，以及用於並發應用中的Callable與Runnable實現--在使用了Lambda運算式之後，將使代碼變得非常短，且更易於理解。

修改方法的能力

有時，方法不具備我們想要的一些功能。例如，Collection介面中的contains()方法只有當傳入的對象確實存在於該集合對象中時才會返回true。但我們無法去幹預該方法的功能，比如，若使用不同的大小寫方案也可以認為正在尋找的字串存在於這個集合對象中，我們希望此時contains()方法也能返回true。

簡單點兒說，我們所期望做的就是"將我們自己的新代碼傳入"已有的方法中，然後再調用這個傳進去的代碼。Lambda運算式提供了一種很好的途徑來代表這種被傳入已有方法且應該還會被回調的代碼。

更好地支援多核處理

當今的CPU具備多個核心。這就意味著，多線程程式能夠真正地被並存執行，這完全不同於在單核CPU中使用時間共用這種方式。通過在Java中支援函數式編程文法，Lambda運算式能協助你編寫簡單的代碼去高效地應用這些CPU核心。

例如，你能夠並行地操控大集合對象，通過利用並行編程模式，如過濾、映射和化簡(後面將會很快接觸到這些模式)，就可使用到CPU中所有可用的硬體執行緒。

Lambda運算式概覽

在前面提到的使用不同大小寫方案尋找字串的例子中，我們想做的就是把方法toLowerCase()的標記法作為第二個參數傳入到contains()方法中，為此需要做如下的工作：

1. 找到一種途徑，可將代碼片斷當作一個值(某種對象)進行處理

2. 找到一種途徑，將上述代碼片斷傳遞給一個變數

換言之，我們需要將一個程式邏輯封裝到某個對象中，並且該對象可以被進行傳遞。為了說的更具體點兒，讓我們來看兩個基本的Lambda運算式的例子，它們都是可以被現有的Java代碼進行替換的。

過濾

你想傳遞的代碼片斷可能就是過濾器，這是一個很好的樣本。例如，假設你正在使用(Java SE 7預覽版中的)java.io.FileFilter去確定目錄是否隸屬於給定的路徑，如清單1所示，

清單1

File dir = new File("/an/interesting/location/");FileFilter directoryFilter = new FileFilter() {    public boolean accept(File file) {        return file.isDirectory();    }};File[] directories = dir.listFiles(directoryFilter);

在使用Lambda運算式之後，代碼會得到極大的簡化，如清單2所示，

清單2

File dir = new File("/an/interesting/location/");FileFilter directoryFilter = (File f) -> f.isDirectory();File[] directories = dir.listFiles(directoryFilter);

賦值運算式的左邊會推匯出類型(FileFilter)，右邊則看起來像FileFilter介面中accept()方法的一個縮小版，該方法會接受一個File對象，在判定f.isDirectory()之後返回一個布爾值。

實際上，由於Lambda運算式利用了類型推導，基於後面的工作原理，我們還可以進一步簡化上述代碼。編譯器知道FileFilter只有唯一的方法accept()，所以它必定是該方法的實現。我們還知，accept()方法只需要一個File類型的參數。因此，f必定是File類型的。如清單3所示，

清單3

File dir = new File("/an/interesting/location/");

File[] directories = dir.listFiles(f -> f.isDirectory());

你可以看到，使用Lambda運算式會大幅降低模板代碼的數量。

一旦你習慣於使用Lambda運算式，它會使邏輯流程變得非常易於閱讀。在達到這一目的的關鍵方法之一就是將過濾邏輯置於使用該邏輯的方法的側邊。