《Java 8 实战》（二）—— Lambda

Lambda表达式可以理解为简洁地表示可传递的匿名函数的一种方式：它没有名称，但它有参数列表/函数主体/返回类型，可能还有一个可以抛出的异常列表。

Lambda表达式由参数/箭头和主体组成：

(Apple a1, Apple a2)  -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());

之前的代码形式：

Comparator<Apple> byWeight = new Comparator<Apple>() {
　　public int compare(Apple a1, Apple a2) {

　　　　return a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());

　　}

}

Java 8 中有效的Lambda表达式：

1,  (String s) -> s.length()

　　具有一个String类型的参数，并返回一个int。Lambda表达式没有return语句，因为已经隐含了return。

2,  (Apple a) -> a.getWeight() > 150

　　参数为Apple类型，返回一个boolean类型。

3,  (int x, int y) -> {

　　　　System.out.println("Result");

　　　　System.out.println(x+y);

　　}

　　该Lambda表达式具有两个int类型的参数而没有返回值。Lambda表达式可以包含多行语句。

　　() -> {return "Mario";}

　　该Lambda表达式也是有效的。

4, () - > 42

　　该Lambda表达式没有参数，返回一个int

5, (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight())

　　该表达式具有两个Apple类型的参数，返回一个int

无效Lambda表达式：

(Integer i) -> return "Alan" + i;

(String s) -> {"IronMan";}

第一个表达式中，return是一个控制流语句。要使得这个语句有效，需要加上花括号。

第二个表达式中，"IronMan" 是一个表达式，不是语句。要使得此Lambda有效，可以去除花括号和分号。

Lambda基本语法：

(parameters) -> expression

or

(parameters) -> { statements;}

可以使用Lambda表达式的地方 —— 函数式接口

　　只有在接受函数式接口的地方才可以使用Lambda表达式。

　　函数式接口就是只定义一个抽象方法的接口。如Comparator和Runnable接口。

　　Lambda表达式可以直接以内联的形式为函数式接口的抽象方法提供实现，并把整个表达式作为函数式接口的实例。

　　函数式接口的抽象方法的签名就是Lambda表达式的签名。这种抽象方法叫做函数描述符。

　　新的Java API中，函数式接口带有@FunctionalInterface的标注。如果用@FunctionalInterface定义了一个接口，但它却不是函数式接口的话，便一起将返回一个提示原因的错误，例如“Multiple non-overriding abstract methods found in interface Foo”,表明存在多个抽象方法。

使用Lambda表达式的步骤：

1，行为参数化：

　　提取Lambda表达式，设计好参数，函数主体和返回值。

2，使用函数式接口来传递行为：

　　创建一个能匹配Lambda表达式的函数式接口I，并把这个接口作为参数传递给需要使用Lambda表达式的函数M。

3，执行函数式接口中的行为

　　在函数M中调用接口I中的抽象函数

4，传递Lambda表达式

常用函数式接口：

Java 8 以前已有的函数式接口：

　　Comparable

　　Runnable

　　Callable

Java 8 在java.util.function包中引入的新的函数式接口：

　　Predicate　　

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T>{
    boolean test(T t);
}
public static <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> p) {
    List<T> results = new ArrayList<>();
    for(T s: list){
        if(p.test(s)){
            results.add(s);
        }
    }
    return results;
}
Predicate<String> nonEmptyStringPredicate = (String s) -> !s.isEmpty();
List<String> nonEmpty = filter(listOfStrings, nonEmptyStringPredicate);

　　Consumer　　

　　

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T>{
    void accept(T t);
}
public static <T> void forEach(List<T> list, Consumer<T> c){    
    for(T i: list){
        c.accept(i);
    }
}
forEach(Arrays.asList(1,2,3,4,5),(Integer i) -> System.out.println(i));

　　Function

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R>{
    R apply(T t);
}
public static <T, R> List<R> map(List<T> list,Function<T, R> f) {
    List<R> result = new ArrayList<>();
    for(T s: list){
        result.add(f.apply(s));
    }
    return result;
}

List<Integer> l = map(Arrays.asList("lambdas","in","action"),(String s) -> s.length());

Lambda及函数式接口例子

使用案例	Lambda的例子	对应的函数式接口
布尔表达式	(List<String> list) -> list.isEmpty()	Predicate<List<String>>
创建对象	() -> new Apple(10)	Supplier<Apple>
消费一个对象	(Apple a) -> System.out.println(a.getWeight())	Consumer<Apple>
从一个对象中选择/提取	(String s) -> s.length()	Function<String, Integer>或 ToIntFunction<String>
合并两个值	(int a, int b) -> a * b	IntBinaryOperator
比较两个对象	(Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight())	Comparator<Apple>或 BiFunction<Apple, Apple, Integer> 或ToIntBiFunction<Apple, Apple>

函数式接口异常：

任何函数式接口都不允许抛出受检异常（checked Exception。 如果需要Lambda表达式抛出异常，有两种方式：

1，定义一个自己的函数式接口，并声明受检异常： 

@FunctionalInterface
public interface BufferedReaderProcessor {
    String process(BufferedReader b) throws IOException;
}
BufferedReaderProcessor p = (BufferedReader br) -> br.readLine();

2，把Lambda包在一个try/cache块中。

Function<BufferedReader, String> f = (BufferedReader b) -> {
    try {
        return b.readLine();
    }
    catch(IOException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
};

Lambda表达式类型检查:

Lambda的类型是从使用Lambda的上下文推断出来的。上下文中Lambda表达式需要的类型成为目标类型。例如： 

List<Apple> heavierThan150g = filter(inventory, (Apple a) -> a.getWeight() > 150);

类型检查过程：

1，找出filter方法的声明

2，要求它是predicate<Apple>对象的第二个正式参数。

3，Predicate<Apple>是一个函数式接口，定义了一个叫做test的抽象方法。

4，test方法描述了一个函数描述符，它可以接受一个Apple，并返回一个boolean.

5， filter的任何实际参数都匹配这个要求。

Lambda表达式类型推断：

编译器可以了解Lambda表达式的参数类型，这样可以在Lambda语法中省去标注参数类型，即：

List<Apple> greenApples = filter(inventory, a -> "green".equals(a.getColor()));

但有时显式写出类型更易读，有时候去掉更易读，需要自己权衡。

当Lambda仅有一个类型需要推断的参数时，参数名称两边的括号也可以省略。

方法引用：

参考：http://www.cnblogs.com/chenpi/p/5885706.html

什么是方法引用

　　简单地说，就是一个Lambda表达式。在Java 8中，我们会使用Lambda表达式创建匿名方法，但是有时候，我们的Lambda表达式可能仅仅调用一个已存在的方法，而不做任何其它事，对于这种情况，通过一个方法名字来引用这个已存在的方法会更加清晰，Java 8的方法引用允许我们这样做。方法引用是一个更加紧凑，易读的Lambda表达式，注意方法引用是一个Lambda表达式，其中方法引用的操作符是双冒号"::"。

方法引用例子

 先看一个例子

首先定义一个Person类，如下：

package methodreferences;

import java.time.LocalDate;

public class Person
{

    public Person(String name, LocalDate birthday)
    {
        this.name = name;
        this.birthday = birthday;
    }

    String name;
    LocalDate birthday;

    public LocalDate getBirthday()
    {
        return birthday;
    }

    public static int compareByAge(Person a, Person b)
    {
        return a.birthday.compareTo(b.birthday);
    }

    @Override
    public String toString()
    {
        return this.name;
    }
}

假设我们有一个Person数组，并且想对它进行排序，这时候，我们可能会这样写：

原始写法

package methodreferences;

import java.time.LocalDate;
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Main
{

    static class PersonAgeComparator implements Comparator<Person> {
        public int compare(Person a, Person b) {
            return a.getBirthday().compareTo(b.getBirthday());
        }
    }
    
    public static void main(String[] args)
    {
        Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};

        Arrays.sort(pArr, new PersonAgeComparator());
        
        System.out.println(Arrays.asList(pArr));
    }
}

其中，Arrays类的sort方法定义如下：

public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c)

这里，我们首先要注意Comparator接口是一个函数式接口，因此我们可以使用Lambda表达式，而不需要定义一个实现Comparator接口的类，并创建它的实例对象，传给sort方法。

使用Lambda表达式，我们可以这样写：

改进一，使用Lambda表达式，未调用已存在的方法

package methodreferences;

import java.time.LocalDate;
import java.util.Arrays;

public class Main
{

    public static void main(String[] args)
    {
        Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};

        Arrays.sort(pArr, (Person a, Person b) -> {
            return a.getBirthday().compareTo(b.getBirthday());
        });
        
        System.out.println(Arrays.asList(pArr));
    }
}

然而，在以上代码中，关于两个人生日的比较方法在Person类中已经定义了，因此，我们可以直接使用已存在的Person.compareByAge方法。

改进二，使用Lambda表达式，调用已存在的方法

package methodreferences;

import java.time.LocalDate;
import java.util.Arrays;

public class Main
{

    public static void main(String[] args)
    {
        Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};

        Arrays.sort(pArr, (a, b) -> Person.compareByAge(a, b));
        
        System.out.println(Arrays.asList(pArr));
    }
}

因为这个Lambda表达式调用了一个已存在的方法，因此，我们可以直接使用方法引用来替代这个Lambda表达式，

改进三，使用方法引用

package methodreferences;

import java.time.LocalDate;
import java.util.Arrays;

public class Main
{

    public static void main(String[] args)
    {
        Person[] pArr = new Person[]{
            new Person("003", LocalDate.of(2016,9,1)),
            new Person("001", LocalDate.of(2016,2,1)),
            new Person("002", LocalDate.of(2016,3,1)),
            new Person("004", LocalDate.of(2016,12,1))};

        Arrays.sort(pArr, Person::compareByAge);
        
        System.out.println(Arrays.asList(pArr));
    }
}

在以上代码中，方法引用Person::compareByAge在语义上与Lambda表达式 (a, b) -> Person.compareByAge(a, b) 是等同的，都有如下特性：

• 真实的参数是拷贝自Comparator<Person>.compare方法，即(Person, Person)；
• 表达式体调用Person.compareByAge方法；

四种方法引用类型

静态方法引用

我们前面举的例子Person::compareByAge就是一个静态方法引用。

特定实例对象的方法引用

如下示例，引用的方法是myComparisonProvider 对象的compareByName方法；

        class ComparisonProvider
        {
            public int compareByName(Person a, Person b)
            {
                return a.getName().compareTo(b.getName());
            }

            public int compareByAge(Person a, Person b)
            {
                return a.getBirthday().compareTo(b.getBirthday());
            }
        }
        ComparisonProvider myComparisonProvider = new ComparisonProvider();
        Arrays.sort(rosterAsArray, myComparisonProvider::compareByName);

任意对象（属于同一个类）的实例方法引用

如下示例，这里引用的是字符串数组中任意一个对象的compareToIgnoreCase方法。

        String[] stringArray = { "Barbara", "James", "Mary", "John", "Patricia", "Robert", "Michael", "Linda" };
        Arrays.sort(stringArray, String::compareToIgnoreCase);

构造方法引用

如下示例，这里使用了关键字new，创建了一个包含Person元素的集合。

Set<Person> rosterSet = transferElements(roster, HashSet<Person>::new);

transferElements方法的定义如下，功能为集合拷贝，

public static <T, SOURCE extends Collection<T>, DEST extends Collection<T>>
    DEST transferElements(
        SOURCE sourceCollection,
        Supplier<DEST> collectionFactory) {
        
        DEST result = collectionFactory.get();
        for (T t : sourceCollection) {
            result.add(t);
        }
        return result;
}

什么场景适合使用方法引用

当一个Lambda表达式调用了一个已存在的方法

什么场景不适合使用方法引用

当我们需要往引用的方法传其它参数的时候，不适合，如下示例：

IsReferable demo = () -> ReferenceDemo.commonMethod("Argument in method.");

Lambda 和 方法引用实战

第一步，传递代码

public class AppleComparator implements Comparator<Apple> {
    public int compare(Apple a1, Apple a2) {
        return a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());
    }
}

inventory.sort(new AppleComparator());

第二步，使用匿名类

inventory.sort(new Comparator<Apple>() {
    public int compare(Apple a1, Apple a2) {
        return a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());
    }
})

第三步，使用Lambda表达式

inventory.sort((Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()));

Java编译器可以根据Lambda出现的上下文来推断Lambda表达式参数的类型，所以可以改写为：

inventory.sort((a1, a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()));

Comparator具有一个叫做comparing的静态方法，可以接受一个Function来提取Comparable键值，并生成一个Comparator对象，如下：

Comparator<Apple> c = Comparator.comparing((Apple a) －> a.getWeight());

所以再次改写：

inventory.sort(comparing((a) -> a.getWeight()));

第四步，使用方法引用

inventory.sort(comparing(Apple::getWeight));

复合Lambda表达式

１，比较器复合

　　ａ，逆序

inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reversed())

　　b, 比较器链

inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reversed().thenComparing(Apple::getCountry));

2, 谓词复合

　　ａ，negate

Predicate<Apple> notRedApple = redApple.negate();

　　b, and

Predicate<Apple> redAndHeavyApple = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150);

　　c, or

Predicate<Apple> redAAndHeavyAppleOrGreen = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150).or(a -> "green".equals(a.getColor()));

3, 函数复合

　　ａ，andThen 相当于g(f(x))

Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.andThen(g);
int result = h.apply(1); // result = 4

　　b, compose 相当于f(g(x))

Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.compose(g);
int result = h.apply(1); // result = 3