Java 之 lambda 表达式

一、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，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。

　　面向对象的思想：做一件事情，找一个能解决这个事情的对象，调用对象的方法完成事情。

　　函数式编程思想：只要能获取到结果，谁去做的，怎么做的都不重要，重视的是结果，不重视过程。

二、冗余的 Runnable 代码

　　传统写法

　　　　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 类来启动线程。

　　　　Demo：

public class Demo01Runnable {
    public static void main(String[] args) {
        // 匿名内部类
        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() { // 覆盖重写抽象方法
                System.out.println("多线程任务执行！");
            }
        };
        new Thread(task).start(); // 启动线程
    }
}

　　面向对象的思想：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

　　　　对于 Runnable 的匿名内部类用法：可以分析出几点内容：

• • • 　Thread 类需要 Runnable 接口作为参数，其中的抽象方法 run 方法是用来指定线程任务内容的核心
      
    •     为了指定 run 的方法体，必须需要 Runnable 接口的实现类；
    •     为了省去定义一个 Runnable 实现类的麻烦，必须使用匿名内部类
    •     必须覆盖重写抽象 run 方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值必须再写一遍，且不能写错
    •     实际上，似乎只有方法体才是关键所在。

三、编程思想转换

　　对于上面的案例来说，我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？并不需要，只是为了做这件事情不得不创建一个对象。

　　真正希望做的是：将 run 方法体内的代码传递给 Thread 类。

　　传递一段代码——这才是真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象而不得不采取的一种手段方式。

　　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母的，过程与形式其实并不重要。

四、Lambda 的更优写法

　　JDK8 之后，有了全新的语法，上面的 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：

public class Demo02LambdaRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() ‐> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程
    }
}

　　这段代码和上面的执行效果是一样的。从代码的语义上可以看出：启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更简洁的形式被指定。

　　优点：不再有“必须创建接口对象” 的束缚，不再有 “抽象方法覆盖重写” 的负担。

五、匿名内部类

　　Lambda 表达式是怎么做到的呢？核心代码如下：

() ‐> System.out.println("多线程任务执行！")

　　　为了理解 Lambda 的语义，先来看一下以前的实现方式。

　　使用实现类

　　　　要启动一个线程，需要创建一个 Thread 类的对象并调用 start 方法，而为了指定线程执行的内容，需要调用 thread 类的构造方法：

public Thread(Runnable target)

　　　　 为了获取 Runnable 接口的实现对象，可以为该接口定义一个实现类 RunnableImplement：

public class RunnableImpl implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("多线程任务执行！");
    }
}

　　　　然后创建该实现类的对象作为 Thread 类的构造参数：

public class Demo03ThreadInitParam {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = new RunnableImpl();
            new Thread(task).start();
        }
}

　　使用匿名内部类

　　　　这个 RunnableImpl 类只是为了实现 Runnable 接口存在的，而且仅被使用了唯一一次，所以使用匿名内部类的语法即可省去该类的单独定义，即匿名内部类：

public class Demo04ThreadNameless {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("多线程任务执行！");
            }
        }).start();
    }
}

　　匿名内部类的好处与弊端

　　　　好处：匿名内部类可以省去实现类的定义；

　　　　缺点：匿名内部类语法复杂

　　语义分析：

　　　　经分析上述代码中的语义，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（本质为一个函数）：

• • • 　无参数：不需要任何条件即可执行该方案
      
    •     无返回值：该方案不产生任何结果
    •     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，会更加简单：

() ‐> System.out.println("多线程任务执行！")

• • 　　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；
    
  •       中间的一个箭头代表前面的参数传递给后面的代码
  •       后面的输出语句即业务逻辑代码

六、Lambda 的标准格式

　　Lambda 省去面向对象的繁琐，格式由 三个部分 组成：

• • 　一些参数
    
  •    一个箭头
  •    一段代码

　　Lambda 表达式的标准格式为：

(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。
  •     大括号的语法与传统方法要求基本一致。

　　Lambda 表达式：是可推导，可以省略，凡是根据上下文推导出来的内容，都可以省略书写。

　　可以省略的内容：

　　　　1. (参数列表):括号中参数列表的数据类型,可以省略不写

　　　　2. (参数列表):括号中的参数如果只有一个,那么类型和()都可以省略

　　　　3. {一些代码}:如果{}中的代码只有一行,无论是否有返回值,都可以省略({},return,分号)

　　　　　　注意:要省略{},return,分号必须一起省略

七、Lambda 的使用前提

　　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
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。

　　Tips：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。

 八、Lambda 的练习

　　1、使用 Lambda 的标准格式（无参无返回值）

　　　　题目：给定一个厨子 Cook 接口，内含唯一的抽象方法 makeFood ，且无参数、无返回值。如下：

public interface Cook {
    void makeFood();
}

 　　　　传统写法：

 public static void main(String[] args) {
        //调用invokeCook方法,参数是Cook接口,传递Cook接口的匿名内部类对象
        invokeCook(new Cook() {
            @Override
            public void makeFood() {
                System.out.println("吃饭了");
            }
        });


    //定义一个方法,参数传递Cook接口,方法内部调用Cook接口中的方法makeFood
    public static void invokeCook(Cook cook){
        cook.makeFood();
    }

　　　　使用 Lambda 表达式：

 public static void main(String[] args) {

        //使用Lambda表达式,简化匿名内部类的书写
        invokeCook(()->{
            System.out.println("吃饭了");
        });

        //优化省略Lambda
        invokeCook(()-> System.out.println("吃饭了"));
    }

    //定义一个方法,参数传递Cook接口,方法内部调用Cook接口中的方法makeFood
    public static void invokeCook(Cook cook){
        cook.makeFood();
    }

　　2、Lambda 的参数和返回值

　　　　题目：使用数组存储多个 Person 对象对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序。

　　　　下面演示  java.util.Comparator<T> 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：

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    // 省略构造器、toString方法与Getter Setter
}

 　　　　传统写法：

public class Demo06Comparator {
    public static void main(String[] args) {
       // 本来年龄乱序的对象数组
        Person[] array = {
            new Person("A", 19),
            new Person("B", 18),
            new Person("C", 20) };
        // 匿名内部类
        Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge() ‐ o2.getAge();
            }
        };
        Arrays.sort(array, comp); // 第二个参数为排序规则，即Comparator接口实例
        for (Person person : array) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

　　　Lambda 写法：

public class Demo07ComparatorLambda {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] array = {
            new Person("A", 19),
            new Person("B", 18),
            new Person("C", 20) };
        Arrays.sort(array, (Person a, Person b) ‐> {
            return a.getAge() ‐ b.getAge();
        });
        for (Person person : array) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

　　3、使用 Lambda 标准格式（有参有返回值）

　　　　题目：给定一个计算器 Calculator 接口，内含抽象方法 calc 可以将两个int数字相加得到和值： 

public interface Calculator {
    int calc(int a, int b);
}

　　　　标准格式：

public class DemoCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        //调用invokeCalc方法,方法的参数是一个接口,可以使用匿名内部类
        invokeCalc(10, 20, new Calculator() {
            @Override
            public int calc(int a, int b) {
                return a+b;
            }
        });

    /*
        定义一个方法
        参数传递两个int类型的整数
        参数传递Calculator接口
        方法内部调用Calculator中的方法calc计算两个整数的和
     */
    public static void invokeCalc(int a,int b,Calculator c){
        int sum = c.calc(a,b);
        System.out.println(sum);
    }
}

　　　　Lambda 写法：

public class DemoCalculator {
    public static void main(String[] args) {

        //使用Lambda表达式简化匿名内部类的书写
        invokeCalc(120,130,(int a,int b)->{
            return a + b;
        });

        //优化省略Lambda
        invokeCalc(120,130,(a,b)-> a + b);
    }

    /*
        定义一个方法
        参数传递两个int类型的整数
        参数传递Calculator接口
        方法内部调用Calculator中的方法calc计算两个整数的和
     */
    public static void invokeCalc(int a,int b,Calculator c){
        int sum = c.calc(a,b);
        System.out.println(sum);
    }
}