Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

鸦青装饰
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在 Java 8之前,一个实现了只有一个抽象方法的接口的匿名类看起来更像Lambda 表达式。下面的代码中,anonymousClass方法调用waitFor方法,参数是一个实现接口的Condition类,实现的功能为,当满足某些条件,Server 就会关闭。 下面的代码是典型的匿名类的使用。

void anonymousClass() {
    final Server server = new HttpServer();
    waitFor(new Condition() {
        @Override
        public Boolean isSatisfied() {
            return !server.isRunning();
        }
    }
复制代码

下面的代码用 Lambda 表达式实现相同的功能:

void closure() { 
     Server server = new HttpServer();
     waitFor(() -> !server.isRunning()); 
 }
复制代码

其实,上面的waitFor方法,更接近于下面的代码的描述:

class WaitFor {
    static void waitFor(Condition condition) throws   
    InterruptedException {
        while (!condition.isSatisfied())
            Thread.sleep(250);
    }
}
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一些理论上的区别 实际上,上面的两种方法的实现都是闭包,后者的实现就是Lambda 表示式。这就意味着两者都需要持有运行时的环境。在 Java 8 之前,这就需要把匿名类所需要的一切复制给它。在上面的例子中,就需要把 server 属性复制给匿名类。

因为是复制,变量必须声明为 final 类型,以保证在获取和使用时不会被改变。Java 使用了优雅的方式保证了变量不会被更新,所以我们不用显式地把变量加上 final 修饰。

Lambda 表达式则不需要拷贝变量到它的运行环境中,从而 Lambda 表达式被当做是一个真正的方法来对待,而不是一个类的实例。

Lambda 表达式不需要每次都要被实例化,对于 Java 来说,带来巨大的好处。不像实例化匿名类,对内存的影响可以降到最小。

总体来说,匿名方法和匿名类存在以下区别:

类必须实例化,而方法不必; 当一个类被新建时,需要给对象分配内存; 方法只需要分配一次内存,它被存储在堆的永久区内; 对象作用于它自己的数据,而方法不会; 静态类里的方法类似于匿名方法的功能。

一些具体的区别 匿名方法和匿名类有一些具体的区别,主要包括获取语义和覆盖变量。

获取语义 this 关键字是其中的一个语义上的区别。在匿名类中,this 指的是匿名类的实例,例如有了内部类为 Foo$InnerClass,当你引用内部类闭包的作用域时,像Foo.this.x的代码看起来就有些奇怪。 在 Lambda 表达式中,this 指的就是闭包作用域,事实上,Lambda 表达式就是一个作用域,这就意味着你不需要从超类那里继承任何名字,或是引入作用域的层级。你可以在作用域里直接访问属性,方法和局部变量。 例如,下面的代码中,Lambda 表达式可以直接访问firstName变量。

public class Example {
    private String firstName = "Tom";

    public void example() {
        Function<String, String> addSurname = surname -> {
            // equivalent to this.firstName
            return firstName + " " + surname;  // or even,   
        };
    }
}
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这里的firstName就是this.firstName的简写。 但是在匿名类中,你必须显式地调用firstName,

public class Example {
    private String firstName = "Jerry";

    public void anotherExample() {
        Function<String, String> addSurname = new Function<String,  
        String>() {
            @Override
            public String apply(String surname) {
                return Example.this.firstName + " " + surname;   
            }
        };
    }
}

Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

这段代码就是对一个字符串的列表,把其中包含的每个字符串都转换成全小写的字符串。注意代码第四行的map方法调用,这里map方法就是接受了一个lambda表达式。

1.1lambda表达式语法

1.1.1lambda表达式的一般语法

<pre>(Type1 param1, Type2 param2, ..., TypeN paramN) -> {
statment1;
statment2;
//.............
return statmentM;
}</pre>

这是lambda表达式的完全式语法,后面几种语法是对它的简化。

1.1.2单参数语法

<pre>param1 -> {
statment1;
statment2;
//.............
return statmentM;
}</pre>

当lambda表达式的参数个数只有一个,可以省略小括号

例如:将列表中的字符串转换为全小写

List<String> proNames = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});
List<String> lowercaseNames1 = proNames.stream().map(name -> {return name.toLowerCase();}).collect(Collectors.toList());

1.1.3单语句写法

param1 -> statment

当lambda表达式只包含一条语句时,可以省略大括号、return和语句结尾的分号

例如:将列表中的字符串转换为全小写

List<String> proNames = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});

List<String> lowercaseNames2 = proNames.stream().map(name -> name.toLowerCase()).collect(Collectors.toList());

1.1.4方法引用写法

(方法引用和lambda一样是Java8新语言特性,后面会讲到)

Class or instance :: method

例如:将列表中的字符串转换为全小写

List<String> proNames = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});

List<String> lowercaseNames3 = proNames.stream().map(String::toLowerCase).collect(Collectors.toList());

1.2lambda表达式可使用的变量

先举例:

//将为列表中的字符串添加前缀字符串
String waibu = "lambda :";
List<String> proStrs = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});
List<String>execStrs = proStrs.stream().map(chuandi -> {
Long zidingyi = System.currentTimeMillis();
return waibu + chuandi + " -----:" + zidingyi;
}).collect(Collectors.toList());
execStrs.forEach(System.out::println);

输出:

lambda :Ni -----:1474622341604
lambda :Hao -----:1474622341604
lambda :Lambda -----:1474622341604

变量waibu :外部变量

变量chuandi :传递变量

变量zidingyi :内部自定义变量

lambda表达式可以访问给它传递的变量,访问自己内部定义的变量,同时也能访问它外部的变量。

不过lambda表达式访问外部变量有一个非常重要的限制:变量不可变(只是引用不可变,而不是真正的不可变)。

当在表达式内部修改waibu = waibu + " ";时,IDE就会提示你:

Local variable waibu defined in an enclosing scope must be final or effectively final

编译时会报错。因为变量waibu被lambda表达式引用,所以编译器会隐式的把其当成final来处理。

以前Java的匿名内部类在访问外部变量的时候,外部变量必须用final修饰。现在java8对这个限制做了优化,可以不用显示使用final修饰,但是编译器隐式当成final来处理。

1.3lambda表达式中的this概念

在lambda中,this不是指向lambda表达式产生的那个SAM对象,而是声明它的外部对象。

例如:

public class WhatThis {

 public void whatThis(){
       //转全小写
       List<String> proStrs = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});
       List<String> execStrs = proStrs.stream().map(str -> {
             System.out.println(this.getClass().getName());
             return str.toLowerCase();
       }).collect(Collectors.toList());
       execStrs.forEach(System.out::println);
 }

 public static void main(String[] args) {
       WhatThis wt = new WhatThis();
       wt.whatThis();
 }

}

输出:

com.wzg.test.WhatThis
com.wzg.test.WhatThis
com.wzg.test.WhatThis
ni
hao
lambda

2.方法引用和构造器引用

本人认为是进一步简化lambda表达式的声明的一种语法糖。

前面的例子中已有使用到: execStrs.forEach(System.out::println);

2.1方法引用

objectName::instanceMethod

ClassName::staticMethod

ClassName::instanceMethod

前两种方式类似,等同于把lambda表达式的参数直接当成instanceMethod|staticMethod的参数来调用。比如System.out::println等同于x->System.out.println(x);Math::max等同于(x, y)->Math.max(x,y)。

最后一种方式,等同于把lambda表达式的第一个参数当成instanceMethod的目标对象,其他剩余参数当成该方法的参数。比如String::toLowerCase等同于x->x.toLowerCase()。

可以这么理解,前两种是将传入对象当参数执行方法,后一种是调用传入对象的方法。

2.2构造器引用

构造器引用语法如下:ClassName::new,把lambda表达式的参数当成ClassName构造器的参数 。例如BigDecimal::new等同于x->new BigDecimal(x)。

3.Stream语法

两句话理解Stream:

1.Stream是元素的集合,这点让Stream看起来用些类似Iterator;
2.可以支持顺序和并行的对原Stream进行汇聚的操作;

大家可以把Stream当成一个装饰后的Iterator。原始版本的Iterator,用户只能逐个遍历元素并对其执行某些操作;包装后的Stream,用户只要给出需要对其包含的元素执行什么操作,比如“过滤掉长度大于10的字符串”、“获取每个字符串的首字母”等,具体这些操作如何应用到每个元素上,就给Stream就好了!原先是人告诉计算机一步一步怎么做,现在是告诉计算机做什么,计算机自己决定怎么做。当然这个“怎么做”还是比较弱的。

例子:

//Lists是Guava中的一个工具类
List<Integer> nums = Lists.newArrayList(1,null,3,4,null,6);
nums.stream().filter(num -> num != null).count();

上面这段代码是获取一个List中,元素不为null的个数。这段代码虽然很简短,但是却是一个很好的入门级别的例子来体现如何使用Stream,正所谓“麻雀虽小五脏俱全”。我们现在开始深入解刨这个例子,完成以后你可能可以基本掌握Stream的用法!

Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

使用Stream的基本步骤:

1.创建Stream;
2.转换Stream,每次转换原有Stream对象不改变,返回一个新的Stream对象(可以有多次转换);
3.对Stream进行聚合(Reduce)操作,获取想要的结果;

3.1怎么得到Stream

最常用的创建Stream有两种途径:

1.通过Stream接口的静态工厂方法(注意:Java8里接口可以带静态方法);
2.通过Collection接口的默认方法(默认方法:Default method,也是Java8中的一个新特性,就是接口中的一个带有实现的方法)–stream(),把一个Collection对象转换成Stream

3.1.1 使用Stream静态方法来创建Stream

1. of方法:有两个overload方法,一个接受变长参数,一个接口单一值

Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1, 2, 3, 5);
Stream<String> stringStream = Stream.of("taobao");

2. generator方法:生成一个无限长度的Stream,其元素的生成是通过给定的Supplier(这个接口可以看成一个对象的工厂,每次调用返回一个给定类型的对象)

Stream.generate(new Supplier<Double>() {

@Override
public Double get() {
     return Math.random();
}

});

Stream.generate(() -> Math.random());
Stream.generate(Math::random);
三条语句的作用都是一样的,只是使用了lambda表达式和方法引用的语法来简化代码。每条语句其实都是生成一个无限长度的Stream,其中值是随机的。这个无限长度Stream是懒加载,一般这种无限长度的Stream都会配合Stream的limit()方法来用。

3. iterate方法:也是生成无限长度的Stream,和generator不同的是,其元素的生成是重复对给定的种子值(seed)调用用户指定函数来生成的。其中包含的元素可以认为是:seed,f(seed),f(f(seed))无限循环

Stream.iterate(1, item -> item + 1).limit(10).forEach(System.out::println);
这段代码就是先获取一个无限长度的正整数集合的Stream,然后取出前10个打印。千万记住使用limit方法,不然会无限打印下去。

3.1.2通过Collection子类获取Stream

Collection接口有一个stream方法,所以其所有子类都都可以获取对应的Stream对象。

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

  //其他方法省略
 default Stream<E> stream() {
      return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
 }

}

3.2转换Stream

转换Stream其实就是把一个Stream通过某些行为转换成一个新的Stream。Stream接口中定义了几个常用的转换方法,下面我们挑选几个常用的转换方法来解释。
1. distinct: 对于Stream中包含的元素进行去重操作(去重逻辑依赖元素的equals方法),新生成的Stream中没有重复的元素;

Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

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Java8特性详解 lambda表达式(一):使用篇

reduce方法还有一个很常用的变种:

T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator);
这个定义上上面已经介绍过的基本一致,不同的是:它允许用户提供一个循环计算的初始值,如果Stream为空,就直接返回该值。而且这个方法不会返回Optional,因为其不会出现null值。下面直接给出例子,就不再做说明了。

List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println("ints sum is:" + ints.stream().reduce(0, (sum, item) -> sum + item));
– count方法:获取Stream中元素的个数。比较简单,这里就直接给出例子,不做解释了。

List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println("ints sum is:" + ints.stream().count());

– 搜索相关
– allMatch:是不是Stream中的所有元素都满足给定的匹配条件
– anyMatch:Stream中是否存在任何一个元素满足匹配条件
– findFirst: 返回Stream中的第一个元素,如果Stream为空,返回空Optional
– noneMatch:是不是Stream中的所有元素都不满足给定的匹配条件
– max和min:使用给定的比较器(Operator),返回Stream中的最大|最小值
下面给出allMatch和max的例子,剩下的方法读者当成练习。

查看源代码打印帮助
List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println(ints.stream().allMatch(item -> item < 100));
ints.stream().max((o1, o2) -> o1.compareTo(o2)).ifPresent(System.out::println);

参考文章

Java 中的 Lambda 表达式 - 掘金

Java8特性详解 lambda表达式 Stream - aoeiuv - 博客园


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