【Java8】 lambda 特性讲解

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。跟Scala有点类似，因为 scala底层跟Java底层用的同一个JVM，都是马丁写的。Java8新特性待学习。

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:

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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)

例1、用lambda表达式实现Runnable

我开始使用Java 8时，首先做的就是使用lambda表达式替换匿名类，而实现Runnable接口是匿名类的最好示例。看一下Java 8之前的runnable实现方法，需要4行代码，而使用lambda表达式只需要一行代码。我们在这里做了什么呢？那就是用 () -> {} 代码块替代了整个匿名类。

package mytest;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
        // Java 8之前：
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("Before Java8, too much code for too little to do");
			}
		}).start();

        //Java 8方式：相当于自动重写了run方法
		new Thread( () -> System.out.println("In Java8, Lambda expression rocks !!") ).start();
	}
}

输出：

Before Java8, too much code for too little to do
In Java8, Lambda expression rocks !!

这个例子向我们展示了Java 8 lambda表达式的语法。你可以使用lambda写出如下代码：

(params) -> expression
(params) -> statement
(params) -> { statements }

例如，如果你的方法不对参数进行修改、重写，只是在控制台打印点东西的话，那么可以这样写：

() -> System.out.println("Hello Lambda Expressions");

如果你的方法接收两个参数，那么可以写成如下这样：

(int even, int odd) -> even + odd

顺便提一句，通常都会把lambda表达式内部变量的名字起得短一些。这样能使代码更简短，放在同一行。所以，在上述代码中，变量名选用a、b或者x、y会比even、odd要好。

例2、使用Java 8 lambda表达式进行事件处理

如果你用过Swing API编程，你就会记得怎样写事件监听代码。这又是一个旧版本简单匿名类的经典用例，但现在可以不这样了。你可以用lambda表达式写出更好的事件监听代码(函数入参是个接口，我们只需要实现接口的虚函数即可)，如下所示：

package mytest;

import javax.swing.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
		// Java 8之前：接口类实现抽象函数
		JButton show = new JButton("Show");
		show.addActionListener(new ActionListener()
		{
			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e)
			{
				System.out.println("Event handling without lambda expression is boring");
			}
		});

		// Java 8方式：
		show.addActionListener((e) -> {
			System.out.println("Light, Camera, Action !! Lambda expressions Rocks");
		});
	}
}

Java开发者经常使用匿名类的另一个地方是为 Collections.sort() 定制 Comparator。在Java 8中，你可以用更可读的lambda表达式换掉丑陋的匿名类。我把这个留做练习，应该不难，可以按照我在使用lambda表达式实现 Runnable 和 ActionListener 的过程中的套路来做。

例3、使用lambda表达式对列表进行迭代

如果你使过几年Java，你就知道针对集合类，最常见的操作就是进行迭代，并将业务逻辑应用于各个元素，例如处理订单、交易和事件的列表。由于Java是命令式语言，Java 8之前的所有循环代码都是顺序的，即可对其元素进行并行化处理。如果你想做并行过滤，就需要自己写代码，这并不是那么容易。通过引入lambda表达式和默认方法，将做什么和怎么做的问题分开了，这意味着Java集合现在知道怎样做迭代，并可以在API层面对集合元素进行并行处理。下面的例子里，我将介绍如何在使用lambda或不使用lambda表达式的情况下迭代列表。你可以看到列表现在有了一个 forEach()  方法，它可以迭代所有对象，并将你的lambda代码应用在其中。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
        // Java 8之前：
		List<String> features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");
		for (String feature : features)
		{
			System.out.println(feature);
		}

        // Java 8之后：
		List<String> features1 = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");
		features1.forEach(n -> System.out.println(n));
        // 跟Scala 中匿名函数类似

        // 使用Java 8的方法引用更方便，方法引用由::双冒号操作符标示，
        // 看起来像C++的作用域解析运算符
		features1.forEach(System.out::println);
	}
}

列表循环的最后一个例子展示了如何在Java 8中使用方法引用（method reference）。你可以看到C++里面的双冒号、范围解析操作符现在在Java 8中用来表示方法引用(JVM  Scala 作者搞的)。

例4、使用lambda表达式和函数式接口 Predicate 判断true false

除了在语言层面支持函数式编程风格，Java 8也添加了一个包，叫做 java.util.function。它包含了很多类，用来支持Java的函数式编程。其中一个便是Predicate，使用 java.util.function.Predicate 函数式接口以及lambda表达式，可以向API方法添加逻辑，用更少的代码支持更多的动态行为。下面是Java 8 Predicate 的例子，展示了过滤集合数据的多种常用方法。Predicate接口非常适用于做过滤。Java8函数式接口

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
		List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Scala", "C++", "Haskell", "Lisp");
		// https://www.cnblogs.com/interdrp/p/8045750.html

		System.out.println("Languages which starts with J :");
		filter(languages, str -> str.startsWith("J"));

		System.out.println("Languages which ends with a ");
		filter(languages, str -> str.endsWith("a"));

		System.out.println("Print all languages :");
		filter(languages, str -> true);

		System.out.println("Print no language : ");
		filter(languages, str -> false);

		System.out.println("Print language whose length greater than 4:");
		filter(languages, str -> str.length() > 4);
	}

	public static void filter(List<String> names, Predicate<String> condition)
	{
		for (String name : names)
		{
			if (condition.test(name))
			{
				System.out.println(name + " ");
			}
		}
	}
    //  关于过滤 更好的方法如下！
	public static void filter1(List<String> names, Predicate<String> condition)
	{
		names.stream().filter((name) -> (condition.test(name))).forEach(name -> System.out.println(name + " "));
		// https://www.jianshu.com/p/0bb4daf6c800?from=groupmessage
	}

}

可以看到，Stream API的过滤方法也接受一个Predicate，这意味着可以将我们定制的 filter() 方法替换成写在里面的内联代码，这就是lambda表达式的魔力。另外，Predicate接口也允许进行多重条件的测试，下个例子将要讲到。

例5、如何在lambda表达式中加入Predicate

上个例子说到，java.util.function.Predicate 允许将两个或更多的 Predicate 合成一个。它提供类似于逻辑操作符AND和OR的方法，名字叫做and()、or()和xor()，用于将传入 filter() 方法的条件合并起来。例如，要得到所有以J开始，长度为四个字母的语言，可以定义两个独立的 Predicate 示例分别表示每一个条件，然后用 Predicate.and() 方法将它们合并起来，如下所示：

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
		List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Scala", "C++", "Haskell", "Lisp");
		// https://www.cnblogs.com/interdrp/p/8045750.html
		// 甚至可以用and()、or()和xor()逻辑函数来合并Predicate，
        // 例如要找到所有以J开始，长度为四个字母的名字，你可以合并两个Predicate并传入
		Predicate<String> startsWithJ = (n) -> n.startsWith("J");
		Predicate<String> fourLetterLong = (n) -> n.length() == 4;
		languages.stream().filter(startsWithJ.and(fourLetterLong)).forEach((n) -> System.out.print("nName, which starts with 'J' and four letter long is : " + n));
	}
}

类似地，也可以使用 or() 和 xor() 方法。本例着重介绍了如下要点：可按需要将 Predicate 作为单独条件然后将其合并起来使用。简而言之，你可以以传统Java命令方式使用 Predicate 接口，也可以充分利用lambda表达式达到事半功倍的效果。

例6、Java 8中使用lambda表达式的Map和Reduce示例

例6.1 本例介绍最广为人知的函数式编程概念map。它允许你将对象进行转换。例如在本例中，我们将 costBeforeTax 列表的每个元素转换成为税后的值。我们将 x -> x*x  lambda表达式传到 map() 方法，后者将其应用到流中的每一个元素。然后用 forEach() 将列表元素打印出来。使用流API的收集器类，可以得到所有含税的开销。有 toList() 这样的方法将 map 或任何其他操作的结果合并起来。由于收集器在流上做终端操作，因此之后便不能重用流了。你甚至可以用流API的 reduce() 方法将所有数字合成一个，下一个例子将会讲到。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
        // 不使用lambda表达式为每个订单加上12%的税
		List<Integer> costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
		for (Integer cost : costBeforeTax) {
			double price = cost + .12*cost;
			System.out.println(price);
		}

       // 使用lambda表达式
		List<Integer> costBeforeTax1 = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
		costBeforeTax1.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).forEach(System.out::println);
	}
}

例6.2、Java 8中使用lambda表达式的Map和Reduce示例

在上个例子中，可以看到map将集合类（例如列表）元素进行转换的。还有一个 reduce() 函数可以将所有值合并成一个。Map和Reduce操作是函数式编程的核心操作，因为其功能，reduce 又被称为折叠操作。另外，reduce 并不是一个新的操作，你有可能已经在使用它。SQL中类似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函数，实际上就是 reduce 操作，因为它们接收多个值并返回一个值。流API定义的 reduceh() 函数可以接受lambda表达式，并对所有值进行合并。IntStream这样的类有类似 average()、count()、sum() 的内建方法来做 reduce 操作，也有mapToLong()、mapToDouble() 方法来做转换。这并不会限制你，你可以用内建方法，也可以自己定义。在这个Java 8的Map Reduce示例里，我们首先对所有价格应用 12% 的VAT，然后用 reduce() 方法计算总和。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
      // 为每个订单加上12%的税
       // 老方法：
		List<Integer> costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
		double total = 0;
		for (Integer cost : costBeforeTax) {
			double price = cost + .12*cost;
			total = total + price;
		}
		System.out.println("Total : " + total);

        // 新方法：
		List<Integer> costBeforeTax1 = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
		double bill = costBeforeTax1.stream().map(cost -> cost + .12*cost).reduce((a, b) -> a + b).get();
		System.out.println("Total : " + bill);
	}
}

例7、通过过滤创建一个String列表

过滤是Java开发者在大规模集合上的一个常用操作，而现在使用lambda表达式和流API过滤大规模数据集合是惊人的简单。流提供了一个 filter() 方法，接受一个 Predicate 对象，即可以传入一个lambda表达式作为过滤逻辑。下面的例子是用lambda表达式过滤Java集合，将帮助理解。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
		List<String> strList = Arrays.asList("Java", "Scala", "C++", "Haskell", "Lisp");
		// 创建一个字符串列表，每个字符串长度大于2
		List<String> filtered = strList.stream().filter(x -> x.length()> 2).collect(Collectors.toList());
		System.out.printf("Original List : %s, filtered list : %s %n", strList, filtered);
	}
}

例8、对列表的每个元素应用函数

我们通常需要对列表的每个元素使用某个函数，例如逐一乘以某个数、除以某个数或者做其它操作。这些操作都很适合用 map() 方法，可以将转换逻辑以lambda表达式的形式放在 map() 方法里，就可以对集合的各个元素进行转换了，如下所示。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
       // 将字符串换成大写并用逗号链接起来
		List<String> G7 = Arrays.asList("USA", "Japan", "France", "Germany", "Italy", "U.K.","Canada");
		String G7Countries = G7.stream().map(x -> x.toUpperCase()).collect(Collectors.joining(", "));
		System.out.println(G7Countries);
	}
}

例9、复制不同的值，创建一个子列表

本例展示了如何利用流的 distinct() 方法来对集合进行去重。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
        // 用所有不同的数字创建一个正方形列表
		List<Integer> numbers = Arrays.asList(9, 10, 3, 4, 7, 3, 4);
		List<Integer> distinct = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
		System.out.printf("Original List : %s,  Square Without duplicates : %s %n", numbers, distinct);
	}
}

例10、计算集合元素的最大值、最小值、总和以及平均值

IntStream、LongStream 和 DoubleStream 等流的类中，有个非常有用的方法叫做 summaryStatistics() 。可以返回 IntSummaryStatistics、LongSummaryStatistics 或者 DoubleSummaryStatistic s，描述流中元素的各种摘要数据。在本例中，我们用这个方法来计算列表的最大值和最小值。它也有 getSum() 和 getAverage() 方法来获得列表的所有元素的总和及平均值。

package mytest;

import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] agrs)
	{
        //获取数字的个数、最小值、最大值、总和以及平均值
		List<Integer> primes = Arrays.asList(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29);
		IntSummaryStatistics stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
		System.out.println("Highest prime number in List : " + stats.getMax());
		System.out.println("Lowest prime number in List : " + stats.getMin());
		System.out.println("Sum of all prime numbers : " + stats.getSum());
		System.out.println("Average of all prime numbers : " + stats.getAverage());
	}
}

Lambda表达式 vs 匿名类

既然lambda表达式即将正式取代Java代码中的匿名内部类，那么有必要对二者做一个比较分析。一个关键的不同点就是关键字 this。匿名类的 this 关键字指向匿名类，而lambda表达式的 this 关键字指向包围lambda表达式的类。另一个不同点是二者的编译方式。Java编译器将lambda表达式编译成类的私有方法。使用了Java 7的 invokedynamic 字节码指令来动态绑定这个方法。

Java 8 Lambda表达式要点

       到目前为止我们看到了Java 8的10个lambda表达式，这对于新手来说是个合适的任务量，你可能需要亲自运行示例程序以便掌握。试着修改要求创建自己的例子，达到快速学习的目的。我还想建议大家使用IDEA 来练习lambda表达式，它对Java 8支持良好。当把代码转换成函数式的时候，Netbeans会及时给你提示。只需跟着Netbeans的提示，就能很容易地把匿名类转换成lambda表达式。此外，如果你喜欢阅读，那么记得看一下Java 8的lambdas，实用函数式编程这本书（Java 8 Lambdas, pragmatic functional programming），作者是Richard Warburton，或者也可以看看Manning的Java 8实战（Java 8 in Action），这本书虽然还没出版，但我猜线上有第一章的免费pdf。不过，在你开始忙其它事情之前，先回顾一下Java 8的lambda表达式、默认方法和函数式接口的重点知识。

1）lambda表达式仅能放入如下代码：预定义使用了 @FunctionalInterface 注释的函数式接口，自带一个抽象函数的方法，或者SAM（Single Abstract Method 单个抽象方法）类型。这些称为lambda表达式的目标类型，可以用作返回类型，或lambda目标代码的参数。例如，若一个方法接收Runnable、Comparable或者 Callable 接口，都有单个抽象方法，可以传入lambda表达式。类似的，如果一个方法接受声明于 java.util.function 包内的接口，例如 Predicate、Function、Consumer 或 Supplier，那么可以向其传lambda表达式。

package mytest;

/**
 * lambda推导
 * 同例2
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] args)
	{
		new Thread(()-> System.out.println(123)).start();
		new Thread(new Runnable()
		{
			@Override
			public void run()
			{
				System.out.println(123);
			}
		}).start();
	}


}

2）lambda表达式内可以使用方法引用，仅当该方法不修改lambda表达式提供的参数。本例中的lambda表达式可以换为方法引用，因为这仅是一个参数相同的简单方法调用。

list.forEach(n -> System.out.println(n)); 
list.forEach(System.out::println);  // 使用方法引用

然而，若对参数有任何修改，则不能使用方法引用，而需键入完整地lambda表达式，如下所示：

list.forEach((String s) -> System.out.println("*" + s + "*"));

事实上，可以省略这里的lambda参数的类型声明，编译器可以从列表的类属性推测出来。

3）lambda内部可以使用静态、非静态和局部变量，这称为lambda内的变量捕获。

4）Lambda表达式在Java中又称为闭包或匿名函数，所以如果有同事把它叫闭包的时候，不用惊讶。

5）Lambda方法在编译器内部被翻译成私有方法，并派发 invokedynamic 字节码指令来进行调用。可以使用JDK中的 javap 工具来反编译class文件。使用 javap -p 或 javap -c -v 命令来看一看lambda表达式生成的字节码。大致应该长这样：

private static java.lang.Object lambda$0(java.lang.String);

6）lambda表达式有个限制，那就是只能引用 final 或 final 局部变量，这就是说不能在lambda内部修改定义在域外的变量。

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);
	}
}
 这个是OK  的 只是引用

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);
	}
}

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 

List<Integer> primes = Arrays.asList(new Integer[]{2,3,5,7});
int factor = 2;
primes.forEach(element -> { factor++; });
尝试修改外部变量 不对

Compile time error : "local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final"

另外，只是访问它而不作修改是可以的，外部也不可以修改，如下所示：

List<Integer> primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});
int factor = 2;
primes.forEach(element -> { System.out.println(factor*element); });

输出：

4
6
10
14

/**
 * lambda推导
 *
 * @author liujinjie
 */
public class CRacer
{
	public static void main(String[] args)
	{
		int num = 1;
		Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
		s.convert(2);
		num = 5;
		// 再给 num 赋值就错了
	}

	public interface Converter<T1, T2>
	{
		void convert(int i);

	}
	
}

 7）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 

因此，它看起来更像不可变闭包，类似于Python。

综合demo如下：一定要确保interface中只有一个抽象函数。

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);
   }
}

以上就是Java 8的lambda表达式的全部10个例子。此次修改将成为Java史上最大的一次，将深远影响未来Java开发者使用集合框架的方式。我想规模最相似的一次修改就是Java 5的发布了，它带来了很多优点，提升了代码质量，例如：泛型、枚举、自动装箱（Autoboxing）、静态导入、并发API和变量参数。上述特性使得Java代码更加清晰，我想lambda表达式也将进一步改进它。我在期待着开发并行第三方库，这可以使高性能应用变得更容易写。

总结：
    个人认为Java8中引入Lambda是Java中尝试引入函数式编程的思想，因为在Java中是只能进行object传递无法进行函数传递的，那Java为了实现该功能新增加了如下特征
    FunctionalInterface 函数式接口的引入用于包装函数 官方解释： Conceptually, a functional interface has exactly one abstract method.
    Java8新语法 Lambda Expression ()->{} 表达式的实现 跟上面结合使用
    Java8中新增的 接口 Function 里面有apply方法 有点类似Scala 对象创建的方法。
    通过这样的包装来实现匿名函数对匿名类的替换，减少我们代码量。

参考：

• FunctionalInterface
• Java SE 8: Lambda表达式
• 深入理解Java 8 Lambda