java | lambda

Lambda 表达式，也可称为闭包，它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。

Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递进方法中）。

使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。

参考资料

• Java中Lambda表达式的使用
• java | 函数式接口

语法

lambda 表达式的语法格式如下：

(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }

以下是lambda表达式的重要特征:

• 可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
• 可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
• 可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
• 可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定明表达式返回了一个数值。

Lambda 表达式实例

Lambda 表达式的简单例子:

// 1. 不需要参数,返回值为 5  
() -> 5  
  
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值  
x -> 2 * x  
  
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的差值  
(x, y) -> x – y  
  
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的和  
(int x, int y) -> x + y  
  
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)  
(String s) -> System.out.print(s)

基本例子

for 循环

假设有一个玩家List ,程序员可以使用 for 语句 (“for 循环“)来遍历,在Java SE 8中可以转换为另一种形式:

String[] atp = {"Rafael Nadal", "Novak Djokovic",  
       "Stanislas Wawrinka",  
       "David Ferrer","Roger Federer",  
       "Andy Murray","Tomas Berdych",  
       "Juan Martin Del Potro"};  
List<String> players =  Arrays.asList(atp);  
  
// 以前的循环方式  
for (String player : players) {  
     System.out.print(player + "; ");  
}  
  
// 使用 lambda 表达式以及函数操作(functional operation)  
players.forEach((player) -> System.out.print(player + "; "));  
   
// 在 Java 8 中使用双冒号操作符(double colon operator)  
players.forEach(System.out::println);

Runnable

正如您看到的,lambda表达式可以将我们的代码缩减到一行。 另一个例子是在图形用户界面程序中,匿名类可以使用lambda表达式来代替。 同样,在实现Runnable接口时也可以这样使用:

// 使用匿名内部类  
btn.setOnAction(new EventHandler<ActionEvent>() {  
          @Override  
          public void handle(ActionEvent event) {  
              System.out.println("Hello World!");   
          }  
    });  
   
// 或者使用 lambda expression  
btn.setOnAction(event -> System.out.println("Hello World!"));

下面是使用lambdas 来实现 Runnable 接口 的示例:

// 1.1使用匿名内部类  
new Thread(new Runnable() {  
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("Hello world !");  
    }  
}).start();  
  
// 1.2使用 lambda expression  
new Thread(() -> System.out.println("Hello world !")).start();  
  
// 2.1使用匿名内部类  
Runnable race1 = new Runnable() {  
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("Hello world !");  
    }  
};  
  
// 2.2使用 lambda expression  
Runnable race2 = () -> System.out.println("Hello world !");  
   
// 直接调用 run 方法(没开新线程哦!)  
race1.run();  
race2.run();

使用Lambdas排序集合

在 Java 中,Comparator 类 被用来排序集合。 在下面的例子中,我们将根据球员的 name, surname, name 长度 以及最后一个字母。 和前面的示例一样,先使用匿名内部类来排序,然后再使用lambda表达式精简我们的代码。

在第一个例子中,我们将根据name来排序list。 使用旧的方式,代码如下所示:

String[] players = {"Rafael Nadal", "Novak Djokovic",   
    "Stanislas Wawrinka", "David Ferrer",  
    "Roger Federer", "Andy Murray",  
    "Tomas Berdych", "Juan Martin Del Potro",  
    "Richard Gasquet", "John Isner"};  
   
// 1.1 使用匿名内部类根据 name 排序 players  
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {  
    @Override  
    public int compare(String s1, String s2) {  
        return (s1.compareTo(s2));  
    }  
});

使用lambdas,可以通过下面的代码实现同样的功能:

// 1.2 使用 lambda expression 排序 players  
Comparator<String> sortByName = (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2));  
Arrays.sort(players, sortByName);  
  
// 1.3 也可以采用如下形式:  
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2)));

其他的排序如下所示。 和上面的示例一样,代码分别通过匿名内部类和一些lambda表达式来实现Comparator :

// 1.1 使用匿名内部类根据 surname 排序 players  
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {  
    @Override  
    public int compare(String s1, String s2) {  
        return (s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo(s2.substring(s2.indexOf(" "))));  
    }  
});  
  
// 1.2 使用 lambda expression 排序,根据 surname  
Comparator<String> sortBySurname = (String s1, String s2) ->   
    ( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) );  
Arrays.sort(players, sortBySurname);  
  
// 1.3 或者这样,怀疑原作者是不是想错了,括号好多...  
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) ->   
      ( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) )   
    );  
  
// 2.1 使用匿名内部类根据 name lenght 排序 players  
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {  
    @Override  
    public int compare(String s1, String s2) {  
        return (s1.length() - s2.length());  
    }  
});  
  
// 2.2 使用 lambda expression 排序,根据 name lenght  
Comparator<String> sortByNameLenght = (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length());  
Arrays.sort(players, sortByNameLenght);  
  
// 2.3 or this  
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length()));  
  
// 3.1 使用匿名内部类排序 players, 根据最后一个字母  
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {  
    @Override  
    public int compare(String s1, String s2) {  
        return (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));  
    }  
});  
  
// 3.2 使用 lambda expression 排序,根据最后一个字母  
Comparator<String> sortByLastLetter =   
    (String s1, String s2) ->   
        (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));  
Arrays.sort(players, sortByLastLetter);  
  
// 3.3 or this  
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1)));

自写例子

在 Java8Tester.java 文件输入以下代码：

public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      Java8Tester tester = new Java8Tester();
        
      // 类型声明
      MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
        
      // 不用类型声明
      MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;
        
      // 大括号中的返回语句
      MathOperation multiplication = (int a, int b) -> { return a * b; };
        
      // 没有大括号及返回语句
      MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;
        
      System.out.println("10 + 5 = " + tester.operate(10, 5, addition));
      System.out.println("10 - 5 = " + tester.operate(10, 5, subtraction));
      System.out.println("10 x 5 = " + tester.operate(10, 5, multiplication));
      System.out.println("10 / 5 = " + tester.operate(10, 5, division));
        
      // 不用括号
      GreetingService greetService1 = message ->
      System.out.println("Hello " + message);
        
      // 用括号
      GreetingService greetService2 = (message) ->
      System.out.println("Hello " + message);
        
      greetService1.sayMessage("Runoob");
      greetService2.sayMessage("Google");
   }
    
   interface MathOperation {
      int operation(int a, int b);
   }
    
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
    
   private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation){
      return mathOperation.operation(a, b);
   }
}

执行以上脚本，输出结果为：

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester

10 + 5 = 15
10 - 5 = 5
10 x 5 = 50
10 / 5 = 2
Hello Runoob
Hello Google

使用 Lambda 表达式需要注意以下两点：

• Lambda 表达式主要用来定义行内执行的方法类型接口，例如，一个简单方法接口。在上面例子中，我们使用各种类型的Lambda表达式来定义MathOperation接口的方法。然后我们定义了sayMessage的执行。
• Lambda 表达式免去了使用匿名方法的麻烦，并且给予Java简单但是强大的函数化的编程能力。

ps: 更要注意的是， lambda 是对函数式接口的隐式调用。

变量作用域

lambda 表达式只能引用标记了 final 的外层局部变量，这就是说不能在 lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。

在 Java8Tester.jav 文件输入以下代码：

public class Java8Tester {
 
   final static String salutation = "Hello! ";
   
   public static void main(String args[]){
      GreetingService greetService1 = message -> 
      System.out.println(salutation + message);
      greetService1.sayMessage("Runoob");
   }
    
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
}

执行以上脚本，输出结果为：

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
Hello! Runoob

我们也可以直接在 lambda 表达式中访问外层的局部变量：

Java8Tester.java 文件

public class Java8Tester {
    public static void main(String args[]) {
        final int num = 1;
        Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
        s.convert(2);  // 输出结果为 3
    }
 
    public interface Converter<T1, T2> {
        void convert(int i);
    }
}

lambda 表达式的局部变量可以不用声明为 final，但是必须不可被后面的代码修改（即隐性的具有 final 的语义）

int num = 1;  
Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
s.convert(2);
num = 5;  
//报错信息：Local variable num defined in an enclosing scope must be final or effectively 
 final

在 Lambda 表达式当中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。

String first = "";  
Comparator<String> comparator = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());  //编译会出错

Lambdas和Streams

Stream是对集合的包装,通常和lambda一起使用。 使用lambdas可以支持许多操作,如 map, filter, limit, sorted, count, min, max, sum, collect 等等。

同样,Stream使用懒运算,他们并不会真正地读取所有数据,遇到像getFirst() 这样的方法就会结束链式语法。 在接下来的例子中,我们将探索lambdas和streams 能做什么。

我们创建了一个Person类并使用这个类来添加一些数据到list中,将用于进一步流操作。 Person 只是一个简单的POJO类:

public class Person {  
  
private String firstName, lastName, job, gender;  
private int salary, age;  
  
public Person(String firstName, String lastName, String job,  
                String gender, int age, int salary)       {  
          this.firstName = firstName;  
          this.lastName = lastName;  
          this.gender = gender;  
          this.age = age;  
          this.job = job;  
          this.salary = salary;  
}  
// Getter and Setter   
// . . . . .  
}

接下来,我们将创建两个list,都用来存放Person对象:

List<Person> javaProgrammers = new ArrayList<Person>() {  
  {  
    add(new Person("Elsdon", "Jaycob", "Java programmer", "male", 43, 2000));  
    add(new Person("Tamsen", "Brittany", "Java programmer", "female", 23, 1500));  
    add(new Person("Floyd", "Donny", "Java programmer", "male", 33, 1800));  
    add(new Person("Sindy", "Jonie", "Java programmer", "female", 32, 1600));  
    add(new Person("Vere", "Hervey", "Java programmer", "male", 22, 1200));  
    add(new Person("Maude", "Jaimie", "Java programmer", "female", 27, 1900));  
    add(new Person("Shawn", "Randall", "Java programmer", "male", 30, 2300));  
    add(new Person("Jayden", "Corrina", "Java programmer", "female", 35, 1700));  
    add(new Person("Palmer", "Dene", "Java programmer", "male", 33, 2000));  
    add(new Person("Addison", "Pam", "Java programmer", "female", 34, 1300));  
  }  
};  
  
List<Person> phpProgrammers = new ArrayList<Person>() {  
  {  
    add(new Person("Jarrod", "Pace", "PHP programmer", "male", 34, 1550));  
    add(new Person("Clarette", "Cicely", "PHP programmer", "female", 23, 1200));  
    add(new Person("Victor", "Channing", "PHP programmer", "male", 32, 1600));  
    add(new Person("Tori", "Sheryl", "PHP programmer", "female", 21, 1000));  
    add(new Person("Osborne", "Shad", "PHP programmer", "male", 32, 1100));  
    add(new Person("Rosalind", "Layla", "PHP programmer", "female", 25, 1300));  
    add(new Person("Fraser", "Hewie", "PHP programmer", "male", 36, 1100));  
    add(new Person("Quinn", "Tamara", "PHP programmer", "female", 21, 1000));  
    add(new Person("Alvin", "Lance", "PHP programmer", "male", 38, 1600));  
    add(new Person("Evonne", "Shari", "PHP programmer", "female", 40, 1800));  
  }  
};

现在我们使用forEach方法来迭代输出上述列表:

System.out.println("所有程序员的姓名:");  
javaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));  
phpProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

我们同样使用forEach方法,增加程序员的工资5%:

System.out.println("给程序员加薪 5% :");  
Consumer<Person> giveRaise = e -> e.setSalary(e.getSalary() / 100 * 5 + e.getSalary());  

javaProgrammers.forEach(giveRaise);  
phpProgrammers.forEach(giveRaise);  
``` 

另一个有用的方法是过滤器`filter()` ,让我们显示月薪超过`1400`美元的PHP程序员:

```java
System.out.println("下面是月薪超过 $1,400 的PHP程序员:")  
phpProgrammers.stream()  
          .filter((p) -> (p.getSalary() > 1400))  
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

我们也可以定义过滤器,然后重用它们来执行其他操作:

// 定义 filters  
Predicate<Person> ageFilter = (p) -> (p.getAge() > 25);  
Predicate<Person> salaryFilter = (p) -> (p.getSalary() > 1400);  
Predicate<Person> genderFilter = (p) -> ("female".equals(p.getGender()));  
  
System.out.println("下面是年龄大于 24岁且月薪在$1,400以上的女PHP程序员:");  
phpProgrammers.stream()  
          .filter(ageFilter)  
          .filter(salaryFilter)  
          .filter(genderFilter)  
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));  
  
// 重用filters  
System.out.println("年龄大于 24岁的女性 Java programmers:");  
javaProgrammers.stream()  
          .filter(ageFilter)  
          .filter(genderFilter)  
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

使用limit方法,可以限制结果集的个数:

System.out.println("最前面的3个 Java programmers:");  
javaProgrammers.stream()  
          .limit(3)  
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));  
  
  
System.out.println("最前面的3个女性 Java programmers:");  
javaProgrammers.stream()  
          .filter(genderFilter)  
          .limit(3)  
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

排序呢? 我们在stream中能处理吗? 答案是肯定的。 在下面的例子中,我们将根据名字和薪水排序Java程序员,放到一个list中,然后显示列表:

System.out.println("根据 name 排序,并显示前5个 Java programmers:");  
List<Person> sortedJavaProgrammers = javaProgrammers  
          .stream()  
          .sorted((p, p2) -> (p.getFirstName().compareTo(p2.getFirstName())))  
          .limit(5)  
          .collect(toList());  
  
sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));  
   
System.out.println("根据 salary 排序 Java programmers:");  
sortedJavaProgrammers = javaProgrammers  
          .stream()  
          .sorted( (p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()) )  
          .collect( toList() );  
  
sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));

如果我们只对最低和最高的薪水感兴趣,比排序后选择第一个/最后一个 更快的是min和max方法:

System.out.println("工资最低的 Java programmer:");  
Person pers = javaProgrammers  
          .stream()  
          .min((p1, p2) -> (p1.getSalary() - p2.getSalary()))  
          .get()  
  
System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", pers.getFirstName(), pers.getLastName(), pers.getSalary())  
  
System.out.println("工资最高的 Java programmer:");  
Person person = javaProgrammers  
          .stream()  
          .max((p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()))  
          .get()  
  
System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", person.getFirstName(), person.getLastName(), person.getSalary())

上面的例子中我们已经看到 collect 方法是如何工作的。 结合 map方法,我们可以使用 collect 方法来将我们的结果集放到一个字符串,一个 Set 或一个 TreeSet 中:

System.out.println("将 PHP programmers 的 first name 拼接成字符串:");  
String phpDevelopers = phpProgrammers  
          .stream()  
          .map(Person::getFirstName)  
          .collect(joining(" ; ")); // 在进一步的操作中可以作为标记(token)     
  
System.out.println("将 Java programmers 的 first name 存放到 Set:");  
Set<String> javaDevFirstName = javaProgrammers  
          .stream()  
          .map(Person::getFirstName)  
          .collect(toSet());  
  
System.out.println("将 Java programmers 的 first name 存放到 TreeSet:");  
TreeSet<String> javaDevLastName = javaProgrammers  
          .stream()  
          .map(Person::getLastName)  
          .collect(toCollection(TreeSet::new));

Streams 还可以是并行的(parallel)。 示例如下:

System.out.println("计算付给 Java programmers 的所有money:");  
int totalSalary = javaProgrammers  
          .parallelStream()  
          .mapToInt(p -> p.getSalary())  
          .sum();

我们可以使用summaryStatistics方法获得stream 中元素的各种汇总数据。 接下来,我们可以访问这些方法,比如getMax, getMin, getSum或getAverage:

//计算 count, min, max, sum, and average for numbers  
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);  
IntSummaryStatistics stats = numbers  
          .stream()  
          .mapToInt((x) -> x)  
          .summaryStatistics();  
  
System.out.println("List中最大的数字 : " + stats.getMax());  
System.out.println("List中最小的数字 : " + stats.getMin());  
System.out.println("所有数字的总和   : " + stats.getSum());  
System.out.println("所有数字的平均值 : " + stats.getAverage());