Java Lambda 運算式詳解及範例程式碼_java

Java Lambda 運算式是 Java 8 引入的一個新的功能，可以說是類比函數式編程的一個文法糖，類似於 Javascript 中的閉包，但又有些不同，主要目的是提供一個函數化的文法來簡化我們的編碼。

Lambda 基本文法

Lambda 的基本結構為 (arguments) -> body，有如下幾種情況：

1. 參數類型可推導時，不需要指定類型，如 (a) -> System.out.println(a)
2. 當只有一個參數且類型可推導時，不強制寫 (), 如 a -> System.out.println(a)
3. 參數指定類型時，必須有括弧，如 (int a) -> System.out.println(a)
4. 參數可以為空白，如 () -> System.out.println(“hello”)

body 需要用 {} 包含語句，當只有一條語句時 {} 可省略

常見的寫法如下：

(a) -> a * a
(int a, int b) -> a + b
(a, b) -> {return a - b;}
() -> System.out.println(Thread.currentThread().getId())

函數式介面 FunctionalInterface

概念

Java Lambda 運算式以函數式介面為基礎。什麼是函數式介面（FunctionalInterface）？ 簡單說來就是只有一個方法（函數）的介面，這類介面的目的是為了一個單一的操作，也就相當於一個單一的函數了。常見的介面如：Runnable, Comparator 都是函數式介面，並且都標註了註解 @FunctionalInterface 。

舉例

以 Thread 為例說明很容易理解。Runnable 介面是我們線程編程時常用的一個介面，就包含一個方法 void run()，這個方法就是線程的運行邏輯。按照以前的文法，我們建立線程一般要用到 Runnable 的匿名類，如下：

new Thread(new Runnable() {  @Override  public void run() {    System.out.println(Thread.currentThread().getId());  }}).start();

如果寫多了，是不是很無聊，而基於 Lambda 的寫法則變得簡潔明了，如下：

new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getId())).start();

注意 Thread 的參數，Runnable 的匿名實現就通過一句就實現了出來，寫成下面的更好理解

Runnable r = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getId());
new Thread(r).start();

當然 Lambda 的目的不僅僅是寫起來簡潔，更高層次的目的等體會到了再總結。

再看一個比較子的例子，按照傳統的寫法，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 運算式寫法如下：

Integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5};
Arrays.sort(a, (o1, o2) -> o1 - o2);

JDK中的函數式介面

為了現有的類庫能夠直接使用 Lambda 運算式，Java 8 以前存在一些介面已經被標註為函數式介面的：

1. java.lang.Runnable
2. java.util.Comparator
3. java.util.concurrent.Callable
4. java.io.FileFilter
5. java.security.PrivilegedAction
6. java.beans.PropertyChangeListener
   

Java 8 中更是新增加了一個包 java.util.function，帶來了常用的函數式介面：

1. Function<T, R> - 函數：輸入 T 輸出 R
2. BiFunction<T, U, R> - 函數：輸入 T 和 U 輸出 R 對象
3. Predicate<T> - 斷言/判斷：輸入 T 輸出 boolean
4. BiPredicate<T, U> - 斷言/判斷：輸入 T 和 U 輸出 boolean
5. Supplier<T> - 生產者：無輸入，輸出 T
6. Consumer<T> - 消費者：輸入 T，無輸出
7. BiConsumer<T, U> - 消費者：輸入 T 和 U 無輸出
8. UnaryOperator<T> - 單元運算：輸入 T 輸出 T
9. BinaryOperator<T> - 二元運算：輸入 T 和 T 輸出 T
   

另外還對基本類型的處理增加了更加具體的函數是介面，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> 。結合上面的函數式介面，對這些基本類型的函數式介面通過類名就能一眼看出介面的作用。

建立函數式介面

有時候我們需要自己實現一個函數式介面，做法也很簡單，首先你要保證此介面只能有一個函數操作，然後在介面類型上標註註解 @FunctionalInterface 即可。

類型推導

類型推導是 Lambda 運算式的基礎，類型推導的過程就是 Lambda 運算式的編譯過程。以下面的代碼為例：

Function<String, Integer> strToInt = str -> Integer.parseInt(str);
編譯期間，我理解的類型推導的過程如下：

1. 先確定目標類型 Function
2. Function 作為函數式介面，其方法簽名為：Integer apply(String t)
3. 檢測 str -> Integer.parseInt(str) 是否與方法簽名匹配（方法的參數類型、個數、順序 和傳回值類型）
4. 如果不匹配，則報編譯錯誤
   

這裡的目標類型是關鍵，通過目標類型擷取方法簽名，然後和 Lambda 運算式做出對比。

方法引用

方法引用(Method Reference)的基礎同樣是函數式介面，可以直接作為函數式介面的實現，與 Lambda 運算式有相同的作用，同樣依賴於類型推導。方法引用可以看作是只調用一個方法的 Lambda 運算式的簡化。

方法引用的文法為： Type::methodName 或者 instanceName::methodName , 建構函式對應的 methodName 為 new。

例如上面曾用到例子：

Function<String, Integer> strToInt = str -> Integer.parseInt(str);

對應的方法引用的寫法為

Function<String, Integer> strToInt = Integer::parseInt;

根據方法的類型，方法引用主要分為一下幾種類型，構造方法引用、靜態方法引用、執行個體上執行個體方法引用、類型上執行個體方法引用等

構造方法引用

文法為： Type::new 。 如下面的函數為了將字串轉為數組

方法引用寫法

Function<String, Integer> strToInt = Integer::new;

Lambda 寫法

Function<String, Integer> strToInt = str -> new Integer(str);

傳統寫法

Function<String, Integer> strToInt = new Function<String, Integer>() {  @Override  public Integer apply(String str) {    return new Integer(str);  }};

數組構造方法引用

文法為： Type[]::new 。如下面的函數為了構造一個指定長度的字串數組

方法引用寫法

Function<Integer, String[]> fixedArray = String[]::new;

方法引用寫法

Function<Integer, String[]> fixedArray = length -> new String[length];

傳統寫法

Function<Integer, String[]> fixedArray = new Function<Integer, String[]>() {  @Override  public String[] apply(Integer length) {    return new String[length];  }};

靜態方法引用

文法為： Type::new 。 如下面的函數同樣為了將字串轉為數組

方法引用寫法

Function<String, Integer> strToInt = Integer::parseInt;

Lambda 寫法

Function<String, Integer> strToInt = str -> Integer.parseInt(str);

傳統寫法

Function<String, Integer> strToInt = new Function<String, Integer>() {  @Override  public Integer apply(String str) {    return Integer.parseInt(str);  }};

執行個體上執行個體方法引用

文法為： instanceName::methodName 。如下面的判斷函數用來判斷給定的姓名是否在列表中存在

List<String> names = Arrays.asList(new String[]{"張三", "李四", "王五"});
Predicate<String> checkNameExists = names::contains;
System.out.println(checkNameExists.test("張三"));
System.out.println(checkNameExists.test("張四"));

類型上執行個體方法引用

文法為： Type::methodName 。運行時引用是指上下文中的對象，如下面的函數來返回字串的長度

Function<String, Integer> calcStrLength = String::length;System.out.println(calcStrLength.apply("張三"));List<String> names = Arrays.asList(new String[]{"zhangsan", "lisi", "wangwu"});names.stream().map(String::length).forEach(System.out::println);

又比如下面的函數已指定的分隔字元分割字串為數組

BiFunction<String, String, String[]> split = String::split;
String[] names = split.apply("zhangsan,lisi,wangwu", ",");
System.out.println(Arrays.toString(names));

Stream 對象

概念

什麼是 Stream ? 這裡的 Stream 不同於 io 中的 InputStream 和 OutputStream，Stream 位於包 java.util.stream 中， 也是 java 8 新加入的，Stream 只的是一組支援串列並行彙總操作的元素，可以理解為集合或者迭代器的增強版。什麼是彙總操作？簡單舉例來說常見的有平均值、最大值、最小值、總和、排序、過濾等。

Stream 的幾個特徵：

單次處理。一次處理結束後，當前Stream就關閉了。
支援並行操作
常見的擷取 Stream 的方式

從集合中擷取

Collection.stream();
Collection.parallelStream();

靜態工廠

Arrays.stream(array)
Stream.of(T …)
IntStream.range()
這裡只對 Stream 做簡單的介紹，下面會有具體的應用。要說 Stream 與 Lambda 運算式有什麼關係，其實並沒有什麼特別緊密的關係，只是 Lambda 運算式極大的方便了 Stream 的使用。如果沒有 Lambda 運算式，使用 Stream 的過程中會產生大量的匿名類，非常彆扭。

舉例

以下的demo依賴於 Employee 對象，以及由 Employee 對象組成的 List 對象。

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("張三", "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("孫七", "女", 21));employees.add(new Employee("劉八", "男", 20));

列印所有員工

Collection 提供了 forEach 方法，供我們逐個操作單個對象。

employees.forEach(e -> System.out.println(e));
或者
employees.stream().forEach(e -> System.out.println(e));

按年齡排序

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));
列印年齡最大的女員工

max/min 返回指定排序條件下最大/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);

列印出年齡大於20 的男員工

filter 可以過濾出合格元素

employees.stream()
        .filter(e -> e.getAge() > 20 && "男".equals(e.getSex()))
        .forEach(e -> System.out.println(e));
列印出年齡最大的2名男員工

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));

列印出所有男員工的姓名，使用 , 分隔

map 將 Stream 中所有元素的執行給定的函數後傳回值組成新的 Stream

String maleEmployeesNames = employees.stream()    .map(e -> e.getName())    .collect(Collectors.joining(","));System.out.println(maleEmployeesNames);

統計資訊

IntSummaryStatistics, DoubleSummaryStatistics, LongSummaryStatistics 包含了 Stream 中的摘要資料。

IntSummaryStatistics stat = employees.stream()    .mapToInt(Employee::getAge).summaryStatistics();System.out.println("員工總數：" + stat.getCount());System.out.println("最高年齡：" + stat.getMax());System.out.println("最小年齡：" + stat.getMin());System.out.println("平均年齡：" + stat.getAverage());

總結

Lambda 運算式確實可以減少很多代碼，能提高生產力，當然也有弊端，就是複雜的運算式可讀性會比較差，也可能是還不是很習慣的緣故吧，如果習慣了，相信會喜歡上的。凡事都有兩面性，就看我們如何去平衡這其中的利弊了，尤其是在一個團隊中。

以上就是對Java8 JavaLambda 的資料整理，後續繼續補充相關資料謝謝大家對本站的支援！