为什么要使用Lambda表达式

先看几段Java8以前经常会遇到的代码：

创建线程并启动

// 创建线程
public class Worker implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            doWork();
        }
    }
}
// 启动线程
Worker w = new Worker();
new Thread(w).start();

比较数组

// 定义一个比较器
public class LengthComparator implements Comparator<String> {
 @Override
 public int compare(String first, String second) {
     return Integer.compare(first.length(), second.length());
 }
}
//对字符数组进行比较
Arrays.sort(words, new LengthComparator());

给按钮添加单击事件

public void onClick(Button button) {
  button.addActionListener(new ActionListener() {
      @Override
      public void actionPerformed(ActionEvent e) {
          System.out.println("button clicked.");
      }
  });
}

对于这三段代码，我们已经司空见惯了。

但他们的问题也很突出：就是噪声太多！想实现一个数组的比较功能，至少要写5行代码，但其中只有一行代码才是我们真正关注的！

Java复杂冗余的代码实现一直被程序员所诟病，好在随着JVM平台语言Scala的兴起以及函数式编程风格的风靡，让Oracle在Java的第8个系列版本中进行了革命性的变化，推出了一系列函数式编程风格的语法特性，比如Lambda表达式以及Stream。

如果采用Lambda表达式，上面三段代码的实现将会变得极为简洁。

创建线程并启动(采用Lambda版本)

new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    doWork();
}
}).start();

比较数组(采用Lambda版本)

Arrays.sort(words, (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length())

给按钮添加单击事件(采用Lambda版本)

button.addActionListener((event) -> System.out.println("button clicked."));

怎么样？通过Lambda表达式，代码已经变得足够简洁，让你把关注点全部都放在业务代码上。

Lambda表达式的语法

格式：(参数) -> 表达式

其中：

1. 参数可以为0-n个。如果有多个参数，以逗号(,)分割。如果有一个参数，括号()可以省去；如果没有参数，括号()也不能省去。[这就有点不够纯粹了，比scala还是差了点！]，参数前可以加类型名，但由于自动类型推导功能，可以省去。
2. 表达式可以是一行表达式，也可以是多条语句。如果是多条语句，需要包裹在大括号{}中。
3. 表达式不需要显示执行返回结果，它会从上下文中自动推导。 以下是一些例子：

一个参数

event -> System.out.println("button clicked.")

多个参数

(first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()
复制代码

0个参数

() -> System.out.println("what are you nongshalei?")

表达式块

() -> {for (int i = 0; i < 100; i++) {    doWork();}}

函数式接口

在Java8中新增加了一个注解: [@FunctionalInterface]，函数式接口。

什么是函数式接口呢？它包含了以下特征：

• 接口中仅有一个抽象方法，但允许存在默认方法和静态方法。
• [@FunctionalInterface]注解不是必须的，但建议最好加上，这样可以通过编译器来检查接口中是否仅存在一个抽象方法。

Lambda表达式的本质就是函数式接口的匿名实现。只是把原有的接口实现方式用一种更像函数式编程的语法表示出来。

Java8的java.util.function包已经内置了大量的函数式接口，如下所示：

从中可以看出：

• 内置的函数式接口主要分四类：Supplier， Consumer， Function，Predicate。Operator是Function的一种特例。
• 除了Supplier没有提供二元参数以外（这和java不支持多个返回值有关），其他三类都提供了二元入参。

以下是一个综合的例子：

public class FunctionalCase {
    public static void main(String[] args) {
        String words = "Hello, World";
        String lowerWords = changeWords(words, String::toLowerCase);
        System.out.println(lowerWords);

        String upperWords = changeWords(words, String::toUpperCase);
        System.out.println(upperWords);

        int count = wordsToInt(words, String::length);
        System.out.println(count);

        isSatisfy(words, w -> w.contains("hello"));
        String otherWords = appendWords(words, ()->{
            List<String> allWords = Arrays.asList("+abc", "->efg");
            return allWords.get(new Random().nextInt(2));
        });
        System.out.println(otherWords);
        consumeWords(words, w -> System.out.println(w.split(",")[0]));
    }
    public static String changeWords(String words, UnaryOperator<String> func) {
        return func.apply(words);
    }
    public static int wordsToInt(String words, Function<String, Integer> func) {
        return func.apply(words);
    }
    public static void isSatisfy(String words, Predicate<String> func) {
        if (func.test(words)) {
            System.out.println("test pass");
        } else {
            System.out.println("test failed.");
        }
    }
    public static String appendWords(String words, Supplier<String> func) {
        return words + func.get();
    }
    public static void consumeWords(String words, Consumer<String> func) {
        func.accept(words);
    }
}

如果觉得这些内置函数式接口还不够用的话，还可以自定义自己的函数式接口，以满足更多的需求。

方法引用

如果Lambda表达式已经有实现的方法了，则可以用方法引用进行简化。 方法引用的语法如下：

• 对象::实例方法
• 类::静态方法
• 类::实例方法

这样前面提到的Lambda表达式：

event -> System.out.println(event)

则可以替换为：

System.out::println

另一个例子：

(x,y)->x.compareToIgnoreCase(y)

可以替换为：

String::compareToIgnoreCase

注意：方法名后面是不能带参数的！ 可以写成System.out::println，但不能写成System.out::println(“hello”)

如果能获取到本实例的this参数，则可以直接用this::实例方法进行访问，对于父类指定方法，用super::实例方法进行访问。

下面是一个例子：

public class Greeter {
    public void greet() {
        String lowcaseStr = changeWords("Hello,World", this::lowercase);
        System.out.println(lowcaseStr);
    }
    public String lowercase(String word) {
        return word.toLowerCase();
    }
    public String changeWords(String words, UnaryOperator<String> func) {
        return func.apply(words);
    }
}
class ConcurrentGreeter extends Greeter {
    public void greet() {
        Thread thread = new Thread(super::greet);
        thread.start();
    }
    public static void main(String[] args) {
        new ConcurrentGreeter().greet();
    }
}

构造器引用

构造器引用和方法引用类似，只不过函数接口返回实例对象或者数组。 构造器引用的语法如下：

• 类::new
• 数组::new

举个例子：

List<String> labels = Arrays.asList("button1", "button2");
Stream<Button> stream = labels.stream().map(Button::new);
List<Button> buttons = stream.collect(Collectors.toList());

其中的labels.stream().map(Button::new)相当于 labels.stream().map(label->new Button(label))

再看个数组类型的构造器引用的例子：

Button[] buttons = stream.toArray(Button[]::new);

把Stream直接转成了数组类型，这里用Button[]::new来标示数组类型。

变量作用域

先看一段代码：

public void repeatMsg(String text, int count) {
    Runnable r = () -> {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.println(text);
            Thread.yield();
        }
    };
}

一个lambda表达式一般由以下三部分组成：

• 参数
• 表达式
• 自由变量

参数和表达式好理解。那自由变量是什么呢？ 它就是在lambda表达式中引用的外部变量，比如上例中的text和count变量。

如果熟悉函数式编程的同学会发现，Lambda表达式其实就是”闭包”(closure)。只是Java8并未叫这个名字。 对于自由变量，如果Lambda表达式需要引用，是不允许发生修改的。

其实在Java的匿名内部类中，如果要引用外部变量，变量是需要声明为final的，虽然Lambda表达式的自由变量不用强制声明成final，但同样也是不允许修改的。

比如下面的代码：

public void repeatMsg(String text, int count) {
    Runnable r = () -> {
        while (count > 0) {
            count--;  // 错误，不能修改外部变量的值
            System.out.println(text);
        }
    };
}

另外，Lambda表达式中不允许声明一个和局部变量同名的参数或者局部变量。 比如下面的代码：

Path first = Paths.get("/usr/bin");
Comparator<String> comp = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());
// 错误，变量first已经被定义

接口中的默认方法

先说说为什么要在Java8接口中新增默认方法吧。

比如Collection接口的设计人员针对集合的遍历新增加了一个forEach()方法，用它可以更简洁的遍历集合。 比如:

list.forEach(System.out::println());

但如果在接口中新增方法，按照传统的方法，Collection接口的自定义实现类都要实现forEach()方法，这对广大已有实现来说是无法接受的。

于是Java8的设计人员就想出了这个办法：在接口中新增加一个方法类型，叫默认方法，可以提供默认的方法实现，这样实现类如果不实现方法的话，可以默认使用默认方法中的实现。

一个使用例子：

public interface Person {
    long getId();

    default String getName() {
        return "jack";
    }
}

默认方法的加入，可以替代之前经典的接口和抽象类的设计方式，统一把抽象方法和默认实现都放在一个接口中定义。这估计也是从Scala的Trait偷师来的技能吧。

接口中的静态方法

除了默认方法，Java8还支持在接口中定义静态方法以及实现。

比如Java8之前，对于Path接口，一般都会定义一个Paths的工具类，通过静态方法实现接口的辅助方法。

接口中有了静态方法就好办了， 统一在一个接口中搞定！虽然这看上去破坏了接口原有的设计思想。

public interface Path{
  public static Path get(String first, String... more) {
    return FileSystem.getDefault().getPath(first, more);
  }
}

这样Paths类就没什么意义了~

小结

使用Lambda表达式后可以大幅减少冗余的模板式代码，使把更多注意力放在业务逻辑上，而不是复制一堆重复代码, 除非你在一个用代码行数来衡量工作量的公司，你觉得呢？