為什麼使用Lambda表達式
先看幾個例子:
第一個例子,在一個獨立的線程中執行某項任務,我們通常這麼實現:
class Worker implements Runnable { public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) doWork(); } ...}Worker w = new Worker();new Thread(w).start();第二個例子,自定義字符串比較的方法(通過字符串長度),一般這麼做:
class LengthComparator implements Comparator<String> { public int compare(String first, String second) { return Integer.compare(first.length(), second.length()); }}Arrays.sort(strings, new LengthComparator());第三個例子,在JavaFX中,給一個button添加一個callback:
button.setOnAction(new EventHandler<ActionEvent>() { public void handle(ActionEvent event) { System.out.println("Thanks for clicking!"); }});這些例子有一個共同點,就是:先定義一段代碼塊,傳給某個對像或方法,然後被執行。在Lambda表達式之前,Java是不允許直接傳遞代碼塊的,因為Java是面向對象的,因此必須傳遞一個對象,將要執行的代碼塊封裝到對象裡。
Lambda表達式的語法
將上面第二個例子中的LengthComparator,用Lambda表達式表示為:
(String first, String second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());
->前為參數列表,其後為表達式語句體;
如果表達式語句體不止一行,則將語句體寫在{}中,與普通的函數一樣:
(String first, String second) -> { if (first.length() > second.length()) { return 1; } else if (first.length() == second.length()) { return 0; } else { return -1; }};如果沒有參數,()還是需要帶上,比如上面的第一個例子,可以表示為:
() -> { for (int i = 0; i < 1000; i ++) { doWork(); }}如果參數的類型可以從上下文自動推斷,則可以省略:
Comparator<String> comp = (first, second) // Same as (String first, String second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());
如果參數只有一個,且類型可以自動推斷,則小括號()也可以省略:
// Instead of (event) -> or (ActionEvent event) ->eventHandler<ActionEvent> listener = event -> System.out.println("Thanks for clicking!");lambda表達式的返回值的類型是自動推斷的,因此不需要指明;在lambda表達式,某些條件分支中有返回值,而其它分支沒有返回值,是不允許的,如:
(x) -> { if (x >= 0) { return 1; }}另外,expression lambda和statement lambda的區別是,expression lambda不需要寫return關鍵字,Java runtime會將表達式的結果作為返回值返回,而statement lambda是寫在{}中的表達式,需要使用return關鍵字,比如:
// expression lambdaComparator<String> comp1 = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());// statement lambdaComparator<String> comp2 = (first, second) -> { return Integer.compare(first.length(), second.length());}; Functional Interface
如果一個接口(interface)僅有一個抽象方法(abstract method),就稱為
Functional Interface,比如Runnable、Comparator等。
在任何一個需要Functional Interface對象的地方,都可以使用lambda表達式:
Arrays.sort(words, (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));
這裡,sort()的第二個參數需要的是一個Comparator對象,而Comparator是
Functional Interface,因此可以直接傳入lambda表達式,在調用該對象的compare()方法時,就是執行該lambda表達式中的語句體;
如果lambda表達式的語句體會拋出異常,則對應的Functional Interface中的抽象方法必須拋出了該異常,否則就需要在lambda表達式中顯式捕獲異常:
Runnable r = () -> { System.out.println("------"); try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { // catch exception }};Callable<String> c = () -> { System.out.println("--------"); Thread.sleep(10); return "";}; Method Reference
如果將lambda表達式的參數作為參數傳遞給一個方法,他們的執行效果是相同的,則該lambda表達式可以使用Method Reference表達,以下兩種方式是等價的:
(x) -> System.out.println(x)System.out::println
其中System.out::println被稱為Method Reference。
Method Reference主要有三種形式:
對於前兩種方式,對應的lambda表達式的參數和method的參數是一致的,比如:
System.out::println(x) -> System.out.println(x)Math::pow (x, y) -> Math.pow(x, y)
對於第三種方式,對應的lambda表達式的語句體中,第一個參數作為對象,調用method,將其它參數作為method的參數,比如:
String::compareToIgnoreCase(s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2)1.5 Constructor Reference
Constructor Reference與Method Reference類似,只不過是特殊的method:new,具體調用的是哪個構造函數,由上下文環境決定,比如:
List<String> labels = ...;Stream<Button> stream = labels.stream().map(Button::new);
Button::new等價於(x) -> Button(x),所以調用的構造函數是:Button(x);
除了創建單個對象,也可以創建對像數組,如下面兩種方式等價:
int[]::new (x) -> new int[x]
變量作用域
lambd表達式會捕獲當前作用域下可用的變量,比如:
public void repeatMessage(String text, int count) { Runnable r = () -> { for (int i = 0; i < count; i ++) { System.out.println(text); Thread.yield(); } }; new Thread(r).start();}但是這些變量必須是不可變的,為什麼呢?看下面這個例子:
int matches = 0;for (Path p : files) new Thread(() -> { if (p has some property) matches++; }).start(); // Illegal to mutate matches因為可變的變量在lambda表達式中不是線程安全的,這和內部類的要求是一致的,內部類中只能引用外部定義的final變量;
lambda表達式的作用域與嵌套代碼塊的作用域是一樣的,所以在lambd表達式中的參數名或變量名不能與局部變量衝突,如:
Path first = Paths.get("/usr/bin");Comparator<String> comp = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()); // Error: Variable first already defined如果在lambda表達式中引用this變量,則引用的是創建該lambda表達式的方法的this變量,如:
public class Application() { public void doWork() { Runnable runner = () -> { ...; System.out.println(this.toString()); ... }; }}所以這裡的this.toString()調用的是Application對象的toString(),而不是Runnable
對象的。
Default Method
接口中只能有抽象方法,如果在已有的接口中新增一個方法,則該接口所有的實現類都需要實現該方法。
Java 8中引入了Default Method的概念,在接口中新增一個default方法,不會破壞已有的接口規則,接口的實現類可以選擇重寫或直接繼承該default方法,比如:
interface Person { long getId(); default String getName() { return "John Q. Public"; }}Java是允許多繼承的,如果一個類的父類中定義的方法和接口中定義的default方法完全相同,或者一個類的兩個接口中定義了完全相同的方法, 則如何處理這種衝突呢?處理規則如下:
如果是父類和接口的方法衝突:以父類中的方法為準,接口中的方法被忽略;
如果兩個接口中的default方法衝突,則需要重寫該方法解決衝突;
Static Method
Java 8之前,接口中只能定義static變量,Java 8開始,接口中可以添加static方法,比如
Comparator接口新增了一系列comparingXXX的static方法,比如:
public static <T> Comparator<T> comparingInt(ToIntFunction<? super T> keyExtractor) { Objects.requireNonNull(keyExtractor); return (Comparator<T> & Serializable) (c1, c2) -> Integer.compare(keyExtractor.applyAsInt(c1), keyExtractor.applyAsInt(c2));}使用這個static方法,以下兩種方式也是等價的:
1、
Arrays.sort(cities, (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));
2、
Arrays.sort(cities, Comparator.comparingInt(String::length));
所以,以後我們在設計自己的接口時,不需要再定義單獨的工具類(如Collections/Collection),
在接口中使用static方法就行了。
匿名內部類
在Java 世界中,匿名內部類可以實現在應用程序中可能只執行一次的操作。例如,在Android 應用程序中,一個按鈕的點擊事件處理。你不需要為了處理一個點擊事件單獨編寫一個獨立的類,可以用匿名內部類完成該操作:
Button button = (Button) findViewById(R.id.button1);button.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View view) { Toast.makeText(MainActivity.this, "Button Clicked", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } }); Lambda 示例1.Runnable Lambda來看幾個示例, 下面是一個Runnable 的示例: public void runnableTest() { System.out.println("=== RunnableTest ==="); // 一個匿名的Runnable Runnable r1 = new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("Hello world one!"); } }; // Lambda Runnable Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello world two!"); // 執行兩個run 函數r1.run(); r2.run(); } public void runnableTest() { System.out.println("=== RunnableTest ==="); // 一個匿名的Runnable Runnable r1 = new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("Hello world one!"); } }; // Lambda Runnable Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello world two!"); // 執行兩個run 函數r1.run(); r2.run(); }這兩個實現方式都沒有參數也沒有返回值。 Runnable lambda 表達式使用代碼塊的方式把五行代碼簡化為一個語句。 public class Person { private String givenName; private String surName; private int age; private Gender gender; private String eMail; private String phone; private String address;} public class Person { private String givenName; private String surName; private int age; private Gender gender; private String eMail; private String phone; private String address;}下面是分別用匿名內部類和Lambda 表達式實現Comparator 接口的方式: public class ComparatorTest { public static void main(String[] args) { List<Person> personList = Person.createShortList(); // 使用內部類實現排序Collections.sort(personList, new Comparator<Person>() { public int compare(Person p1, Person p2) { return p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName()); } }); System.out.println("=== Sorted Asc SurName ==="); for (Person p : personList) { p.printName(); } // 使用Lambda 表達式實現// 升序排列System.out.println("=== Sorted Asc SurName ==="); Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName())); for (Person p : personList) { p.printName(); } // 降序排列System.out.println("=== Sorted Desc SurName ==="); Collections.sort(personList, (p1, p2) -> p2.getSurName().compareTo(p1.getSurName())); for (Person p : personList) { p.printName(); } }} public class ComparatorTest { public static void main(String[] args) { List<Person> personList = Person.createShortList(); // 使用內部類實現排序Collections.sort(personList, new Comparator<Person>() { public int compare(Person p1, Person p2) { return p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName()); } }); System.out.println("=== Sorted Asc SurName ==="); for (Person p : personList) { p.printName(); } // 使用Lambda 表達式實現// 升序排列System.out.println("=== Sorted Asc SurName ==="); Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getSurName().compareTo(p2.getSurName())); for (Person p : personList) { p.printName(); } // 降序排列System.out.println("=== Sorted Desc SurName ==="); Collections.sort(personList, (p1, p2) -> p2.getSurName().compareTo(p1.getSurName())); for (Person p : personList) { p.printName(); } }}可以看到匿名內部類可以通過Lambda 表達式實現。注意第一個Lambda 表達式定義了參數的類型為Person;而第二個Lambda 表達式省略了該類型定義。 Lambda 表達式支持類型推倒,如果通過上下文可以推倒出所需要的類型,則可以省略類型定義。這裡由於我們把Lambda 表達式用在一個使用泛型定義的Comparator 地方,編譯器可以推倒出這兩個參數類型為Person 。