Lambda表达式

Lambda表达式

3.1 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，也就是“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

3.2 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类来启动该线程。代码如下：

接口的实现类

// 创建Runnable接口的实现类，重写run方法，设置线程任务
public class RunnableImpl implements Runnable{
    @Override
    public void run(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"新线程创建了");
    }
}

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        //创建Runnable接口实现类对象
        RunnableImpl run = new Runnable();
        // 创建thread类对象，构造方法中传递runnale接口的实现类
        Thread t = new Thread(run);
        // 调用start方法开启新线程，执行run方法
        t.start();
    }
}
// 运行结果
Thread-0新线程创建了

简化代码使用匿名内部类 实现多线程

public static void main(String[] args){
    Runnable ru = new Runnable(){
        @Override
       public void run(){
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"新线程创建了");
       } 
    };
    
    // Thread t = new Thread(ru);
    // t.start();
    new Thread(ru).start();

}
// 运行结果
Thread-0新线程创建了

再简化

new Thread(new Runnable(){
    @Override
    public void run(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"新线程创建了");
    }
}).start();
// 运行结果
Thread-0新线程创建了

本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：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，不得不需要Runnable接口的实现类；
• 为了省去定义一个RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；
• 必须覆盖重写抽象run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；
• 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。

3.3 编程思想转换

做什么，而不是怎么做

我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。

传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那，有没有更加简单的办法？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目的，过程与形式其实并不重要。

生活举例

当我们需要从北京到上海时，可以选择高铁、汽车、骑行或是徒步。我们的真正目的是到达上海，而如何才能到达上海的形式并不重要，所以我们一直在探索有没有比高铁更好的方式——搭乘飞机。

而现在这种飞机（甚至是飞船）已经诞生：2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了Lambda表达式的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。

3.4 体验Lambda的更优写法

借助Java 8的全新语法，上述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 static void main(String[] args){
    new Thread(()-> 
        // 启动线程
        System.out.println("多线程任务执行")).start();
}

3.5 回顾匿名内部类

Lambda在上例核心代码

() - > System.out.println("多线程任务执行！")

为了理解Lambda的语义，我们需要从传统的代码起步。

使用实现类

要想启动一个线程，需要创建一个Thread类的对象并调用start方法。而为了指定的 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接口的实现类对象，可以为给借口定义一个RunnableImpl（接口实现类）：

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

然后创建该类的对象作为Thread类的构造参数：

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接口而存在的，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 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

一方面，匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义；另一方面，匿名内部类的语法——确实太复杂了！

语义分析

仔细分析该代码中的语义，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（其实就是一个函数）：

• 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，要更加简单：

() -> 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将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。

3.6 Lambda标准格式

Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3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) -> { 一些重写方法的代码 }

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。
  • 传递的意思，把参数传递给方法体
• 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。
  • 重写接口的抽象方法的方法体

示例代码

public static void main(String[] args){
    // 使用匿名内部类，实现多线程
    new Thread((new Runnable){
        @Override
        public void run(){
            System.out.println("多线程任务执行")；
        }
    }).start();
    // 使用Lambda表达式  实现多线程
    new Thread(() - >{
        System.out.println("多线程任务执行")；
    }
               ).start();
}

3.7 练习：使用Lambda标准格式（无参无返回）

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：

定义一个厨子接口

public interface Cook{
    public abstract void makeFood();
}

定义一个方法传递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();
}

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");
    }
});

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

备注：小括号代表Cook接口makeFood抽象方法的参数为空，大括号代表makeFood的方法体。

3.8 Lambda的参数和返回值

需求:
    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

下面举例演示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 
}

示例代码

/* Lambda表达式有参数有返回值练习
 * 需求：
 *      使用数组存储多个Person对象
 *      对数组中的person对象使用Arrays的sort方法通过年龄升序排序
 */
public class Demo01Arrays {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] arr = {
                new Person("迪丽热巴",26),
                new Person("马尔扎哈",23),
                new Person("霹雳苛察",25)
        };
        // 对数组中的person对象使用Arrays的sort方法通过年龄升序排序
       /* Arrays.sort(arr, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });*/

        // 使用Lambda表达式，简化匿名内部类
        Arrays.sort(arr,(Person o1, Person o2) ->{
            return o1.getAge()-o2.getAge();
        });
        // 遍历数组
        for (Person person : arr) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

代码分析

下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。

• 为了排序，Arrays.sort方法需要排序规则，即Comparator接口的实例，抽象方法compare是关键；
• 为了指定compare的方法体，不得不需要Comparator接口的实现类；
• 为了省去定义一个ComparatorImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；
• 必须覆盖重写抽象compare方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；
• 实际上，只有参数和方法体才是关键。

3.9 练习：使用Lambda标准格式（有参有返回）

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);
}

在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算：

public class Demo08InvokeCalc {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCalc方法来计算120+130的结果ß
    }

    private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {
        int result = calculator.calc(a, b);
        System.out.println("结果是：" + result);
    }
}

解答

public static void main(String[] args) {
    invokeCalc(120, 130, (int a, int b) -> {
      	return a + b;
    });
}

备注：小括号代表Calculator接口calc抽象方法的参数，大括号代表calc的方法体。

3.10 Lambda省略格式

可推导即可省略

Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法：

public static void main(String[] args) {
  	invokeCalc(120, 130, (a, b) -> a + b);
}

省略规则

在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：

1. 小括号内参数的类型可以省略；
2. 如果小括号内有且仅有一个参，则小括号可以省略；
3. 如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。

备注：掌握这些省略规则后，请对应地回顾本章开头的多线程案例。

3.11 练习：使用Lambda省略格式

题目

仍然使用前文含有唯一makeFood抽象方法的厨子Cook接口，在下面的代码中，请使用Lambda的省略格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：

public class Demo09InvokeCook {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【省略格式】调用invokeCook方法
    }

    private static void invokeCook(Cook cook) {
        cook.makeFood();
    }
}

解答

public static void main(String[] args) {
  	invokeCook(() -> System.out.println("吃饭啦！"));
}

3.12 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一时，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。

备注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。