jdk8新特性-亮瞎眼的lambda表达式

jdk8之前，尤其是在写GUI程序的事件监听的时候，各种的匿名内部类，大把大把拖沓的代码，程序毫无美感可言！既然java中一切皆为对象，那么，就类似于某些动态语言一样，函数也可以当成是对象啊！代码块也可以当成是对象啊！随着函数式编程的概念越来越深入人心，java中CODE=OBJECT的这一天终于到来了！如果你认为lambda表达式仅仅是为了从语法上简化匿名内部类，那就太小看jdk8的lambda了！

下面我们就来看下lambda表达式是如何亮瞎你的眼的！

lambda的定义
Funda-men-tally, a lambda expression is just a shorter way of writing an implementation of a method for later execution. 
（1）lambda是方法的实现
（2）lambda是延迟执行的

首先看一个用匿名内部类的例子：

 

public class Test1{
        public static void main(String args[]){
                Runnable r = new Runnable(){
                        public void run(){
                                System.out.println("hello,lambda!");
                        }
                };
                r.run();
        }
}

要换成lambda是什么样的呢？

 

 

public class Test2{
        public static void main(String args[]){
                Runnable r = ()->System.out.println("hello,lambda");
                r.run();
        }
}

原先要5行代码，现在换成了仅仅1行！
这他妈的得省多少代码啊！
有木有很兴奋啊！
下面还有更刺激的！

lambda是如何做到的呢？看一下反编译之后的字节码：

 

 

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=1
         0: invokedynamic #2,  0              // InvokeDynamic #0:run:()Ljava/lang/Runnable;
         5: astore_1
         6: aload_1
         7: invokeinterface #3,  1            // InterfaceMethod java/lang/Runnable.run:()V
        12: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4: 6
        line 5: 12
}

注意：上面有一个叫做invokedynamic的指令。invokedynamic是从jdk7开始引入的，jdk8开始落地。
可以看出来lambda并不是语法糖，它不是像匿名内部类那样生成那种带有$的匿名类。
简单的说，这里只是定义了一个方法调用点，具体调用那个方法要到运行时才能决定，这就是前面所说的：延迟执行。
具体的细节请google：invokedynamic。

为了配合lambda，jdk8引入了一个新的定义叫做：函数式接口（Functional interfaces）
函数式接口：
it is an interface that requires exactly one method to be implemented in order to satisfy the requirements of the interface. 
（1）是一个接口
（2）只有一个待实现的方法
因为jdk8开始，接口可以有default方法，所以，函数式接口也是可以有default方法的，但是，只能有一个未实现的方法。

与此对应，新引入了一个注解： @FunctionalInterface
这个注解只是起文档的作用，说明这个接口是函数式接口，编译器并不会使用这个注解来决定一个接口是不是函数式接口。
不管加不加@FunctionalInterface这个注解，下面的接口都是函数式接口：
interface Something {
  public String doit(Integer i);
}

lambda的语法
A lambda in Java essentially consists of three parts: a parenthesized set of parameters, an arrow, and then a body, 
which can either be a single expression or a block of Java code.
lambda包含3个部分：
（1）括弧包起来的参数
（2）一个箭头
（3）方法体，可以是单个语句，也可以是语句块
参数可以写类型，也可以不写，jvm很智能的，它能自己推算出来

 

 

public class Test3{
        public static void main(String... args) {
            Comparator<String> c = (String lhs, String rhs) -> lhs.compareTo(rhs);
            int result = c.compare("Hello", "World");
                System.out.println(result);
        }
}

方法可以有返回，也可以无返回，如果有多个语句，还要返回值，需要加上return

 

 

public class Test4{
        public static void main(String... args) {
            Comparator<String> c =(lhs, rhs) ->{
                      System.out.println("I am comparing " +lhs + " to " + rhs);
                          return lhs.compareTo(rhs);
                };
                int result = c.compare("Hello", "World");
                System.out.println(result);
        }
}

一个很有意思的事情：
之前我们说Object是一切类的父类，然而在加入了lambda以后，这种大一统的局面将不复存在：

 

 

public class Test5{
        public static void main(String args[]){
                Object r = ()->System.out.println("hello,lambda");
        }

}

编译报错：
Test5.java:3: error: incompatible types: Object is not a functional interface
                Object r = ()->System.out.println("hello,lambda");
                           ^
1 error

 

很显然，编译器会检查变量的引用类型里面是否真的是一个函数式接口。那么如何让这段代码通过编译呢？
只需要加一个强制类型转换就可以了：

 

public class Test6{
        public static void main(String args[]){
                Object r = (Runnable)()->System.out.println("hello,lambda");
        }

}

lambda的词法作用域

 

我们知道，在匿名内部类中：

 

class Hello {
  public Runnable r = new Runnable() {
      public void run() {
        System.out.println(this);
        System.out.println(toString());
      }
    };

  public String toString() {
    return "Hello's custom toString()";
  }
}

public class InnerClassExamples {
  public static void main(String... args) {
    Hello h = new Hello();
    h.r.run();
  }
}

System.out.println(this);这里的this指的是匿名类，而非Hello类。
想要引用Hello类需要Hello.this这样：

 

 

class Hello {
  public Runnable r = new Runnable() {
      public void run() {
        System.out.println(Hello.this);
        System.out.println(Hello.this.toString());
      }
    };
}

这种做法非常的反人类反直觉！看上去很恶心！
下面我们就来看一下伟大的lambda是什么样子的：

 

 

class Hello{
        public Runnable r = () -> {
             System.out.println(this);
             System.out.println(toString());
        };

        public String toString() {
                  return "Hello's custom toString()";
        }
}
public class Test7{
        public static void main(String args[]){
                    Hello h = new Hello();
                    h.r.run();
        }
}

输出：
Hello's custom toString()
Hello's custom toString()
System.out.println(this);这里的this指的是Hello，而非lambda表达式！
但是，如果我们想在lambda表达式中返回lambda本身该怎么做呢？

变量捕获
匿名内部类只能引用作用域外面的final的变量，在lambda中对这个限制做了削弱，只需要是“等价final”就可以，没必要用final关键字来标识。

public class Test8{
        public static void main(String args[]){
                String message = "Howdy, world!";//不需要是final的
                Runnable r = () -> System.out.println(message);//这里也能访问
                r.run();
        }
}

“等效final”的意思是：事实上的final，所以，一旦赋值也是不可以改变的！比如：

 

 

public class Test9{
        public static void main(String args[]){
                String message = "Howdy, world!";
                Runnable r = () -> System.out.println(message);
                r.run();
                message = "change it";
        }
}

Test9.java:4: error: local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final
                Runnable r = () -> System.out.println(message);
                                                      ^
1 error

 

如果上面的内容看上去平淡无奇的话，真正的大杀器出现了：方法引用
我们有一个这样的类：

 

class Person {
  public String firstName;
  public String lastName;
  public int age;
}

现在我们要把多个Person对象进行排序，有时候是按照firstName来排，有时候是按照lastName或者是age来排，使用lambda可以这样来做：

 

 

class Person{
        public String firstName;
        public String lastName;
        public int age;
        public Person(String firstName, String lastName, int age){
                this.firstName = firstName;
                this.lastName = lastName;
                this.age = age;
        }
        public String toString(){
                return firstName+","+lastName+","+age;
        }
}
public class Test10{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 41),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Neward", 19),
                        new Person("Matthew", "Neward", 13)
                };
                //sort by firstName
                Arrays.sort(people, (lhs,rhs)->lhs.firstName.compareTo(rhs.firstName));
                for(Person p : people){
                        System.out.println(p);
                }
        }
}

我们可以把Comparator抽取出来，变成是Person对象的成员变量：

 

 

class Person{
        public String firstName;
        public String lastName;
        public int age;
        public Person(String firstName, String lastName, int age){
                this.firstName = firstName;
                this.lastName = lastName;
                this.age = age;
        }
        public String toString(){
                return firstName+","+lastName+","+age;
        }
        public final static Comparator<Person> compareFirstName =
            (lhs, rhs) -> lhs.firstName.compareTo(rhs.firstName);

        public final static Comparator<Person> compareLastName =
            (lhs, rhs) -> lhs.lastName.compareTo(rhs.lastName);

        public final static Comparator<Person> compareAge =
            (lhs, rhs) -> lhs.age - rhs.age;
}
public class Test11{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 41),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Neward", 19),
                        new Person("Matthew", "Neward", 13)
                };
                Arrays.sort(people, Person.compareFirstName);//这里直接引用lambda
                for(Person p : people){
                        System.out.println(p);
                }
        }
}

能起到同样的作用，但是语法看上去很奇怪，因为之前我们都是创建一个满足Comparator签名的方法，然后直接调用，而非定义一个变量，
然后引用这个变量！所以，还有这么一种调用方法：

 

 

class Person{
        public String firstName;
        public String lastName;
        public int age;
        public Person(String firstName, String lastName, int age){
                this.firstName = firstName;
                this.lastName = lastName;
                this.age = age;
        }
        public String toString(){
                return firstName+","+lastName+","+age;
        }
        public static int compareFirstName(Person lhs, Person rhs){
                return lhs.firstName.compareTo(rhs.firstName);
        }
        public static int compareLastName(Person lhs, Person rhs){
             return lhs.lastName.compareTo(rhs.lastName);
        }
}
public class Test12{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 41),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Neward", 19),
                        new Person("Matthew", "Neward", 13)
                };
                Arrays.sort(people, Person::compareFirstName);
                for(Person p : people){
                        System.out.println(p);
                }
        }
}

看Person::compareFirstName这种调用方式，
如果是static方法使用：类名::方法名
如果是instance方法：instance::方法名

 

但是，上面的代码还是不是很美观，因为Person只是一个数据对象，它不应该的对外提供compareFirstName或者是compareLastName这样的方法，
我们需要的仅仅是根据某个字段排序而已！很幸运的是jdk的api帮我们做了这件事：

 

import java.util.*;
class Person{
        public String firstName;
        public String lastName;
        public int age;
        public Person(String firstName, String lastName, int age){
                this.firstName = firstName;
                this.lastName = lastName;
                this.age = age;
        }
        public String getFirstName(){
                return this.firstName;
        }
        public String getLastName(){
                return this.lastName;
        }
        public String toString(){
                return firstName+","+lastName+","+age;
        }
}
public class Test13{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 41),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Neward", 19),
                        new Person("Matthew", "Neward", 13)
                };
                Arrays.sort(people, Comparator.comparing(Person::getFirstName));
                for(Person p : people){
                        System.out.println(p);
                }
        }
}

Arrays.sort(people, Comparator.comparing(Person::getFirstName));这里调用了Comparator.comparing方法，
但是注意这里的Person::getFirstName，很显然getFirstName()并不是static的，这是jdk做了封装的缘故！
这样做就非常完美了！

假如我们的排序算法改为：先按照lastName，然后按照age排序呢？

 

 

public class Test15{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 10),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Naward", 19),
                        new Person("Matthew", "Nmward", 13)
                };
                Collections.sort(Arrays.asList(people), (lhs, rhs)->{
                        if(lhs.getLastName().equals(rhs.getLastName())){
                                return lhs.getAge()-rhs.getAge();
                        }else{
                                return lhs.getLastName().compareTo(rhs.getLastName());
                        }
                });
                for(Person p : people){
                        System.out.println(p);
                }
        }
}

很显然，应该还有更好的实现方式：

 

 

public class Test16{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 10),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Naward", 19),
                        new Person("Matthew", "Nmward", 13)
                };
                Collections.sort(Arrays.asList(people),Comparator.comparing(Person::getLastName).thenComparing(Person::getAge));
                for(Person p : people){
                        System.out.println(p);
                }
        }
}

Comparator.comparing(Person::getLastName).thenComparing(Person::getAge)：简直帅呆了！
还有更多的诸如：andThen()这样的方法，可以查api。

虚方法扩展
因为接口可以有default方法，所以很多类库都重写了，加入了一些default的方法，比如：
interface Iterator<T> {
  boolean hasNext();
  T next();
  void remove();
  void skip(int i) default {
    for (; i > 0 && hasNext(); i--) next();
  }
} 
skip(i)就是一个default方法，这样所有的Iterator的子类都具有了一个叫skip的方法！
但是，大家对default方法的争议还是比较大的，比如：

 

 

interface I1 {
        public default void print(){
                System.out.println("I1");
        }
        public void hello();
}
interface I2{
        public default void print(){
                System.out.println("I2");
        }
        public void world();
}
class Impl implements I1,I2{
        public void hello(){
        }
        public void world(){
        }
}

如果在Impl上调用print会怎样呢？这不就是传说中的多继承么？想知道结果的话，自己试一下就可以了，哈哈

Stream：
之前的文章已经有介绍，下面只据一些使用的例子：
过滤age>12的元素：

 

 

people
      .stream()
      .filter(it -> it.getAge() >= 21) ;

过滤age>12的元素,并输出：

 

 

people.stream()
     .filter((it) -> it.getAge() >= 21)
     .forEach((it) ->
       System.out.println("Have a beer, " + it.getFirstName()));

jdk预定义的Predicate：

 

 

Predicate<Person> drinkingAge = (it) -> it.getAge() >= 21;
Predicate<Person> brown = (it) -> it.getLastName().equals("Brown");
people.stream()
      .filter(drinkingAge.and(brown))
      .forEach((it) ->System.out.println("Have a beer, " + it.getFirstName()));

map：

 

 

IntStream ages =
      people.stream()
            .mapToInt((it) -> it.getAge());
//sum：
int sum = people.stream()
                .mapToInt(Person::getAge)
                .sum();

重点说下reduce：

 

 

public class Test17{
        public static void main(String args[]){
                List<Integer> values = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
                int sum = values.stream().reduce(0, (l,r)->l+r);
                System.out.println(sum);
        }
}

reduce(0, (l,r)->l+r)的工作原理是：第一个参数0作为后面lambda表达式的左操作数，然后从stream中取出一个元素作为右操作数，
二者运算的结果作为下一次运算的左操作数，依次循环。
最后看一个好玩的例子：

 

 

class Person{
        public String firstName;
        public String lastName;
        public int age;
        public Person(String firstName, String lastName, int age){
                this.firstName = firstName;
                this.lastName = lastName;
                this.age = age;
        }
        public String getFirstName(){
                return this.firstName;
        }
        public String getLastName(){
                return this.lastName;
        }
        public int getAge(){
                return this.age;
        }
        public String toString(){
                return firstName+","+lastName+","+age;
        }
        public String toJson(){
                return "{"+
                                "firstName:\""+firstName+"\","+
                                "lastName:\""+lastName+"\","+
                                "age:"+age +
                                "}";
        }
}
public class Test18{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 10),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Naward", 19),
                        new Person("Matthew", "Nmward", 13)
                };
                String json = Arrays.asList(people).stream().map(Person::toJson).reduce("[",(l,r)->l + (l.equals("[")?"":",") + r)+"]";
                System.out.println(json);
        }
}

输出结果：
[{firstName:"Ted",lastName:"Neward",age:10},{firstName:"Charlotte",lastName:"Neward",age:41},{firstName:"Michael",lastName:"Naward",age:19},{firstName:"Matthew",lastName:"Nmward",age:13}]
还可以这样：

 

 

public class Test19{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 10),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Naward", 19),
                        new Person("Matthew", "Nmward", 13)
                };
                String joined = Arrays.asList(people).stream().map(Person::toJson).collect(Collectors.joining(", "));
                System.out.println("[" + joined + "]");
        }
}

更进一步：
public class Test20{
        public static void main(String args[]){
                Person people[] = new Person[]{
                        new Person("Ted", "Neward", 10),
                        new Person("Charlotte", "Neward", 41),
                        new Person("Michael", "Naward", 19),
                        new Person("Matthew", "Nmward", 13)
                };
                String json = Arrays.asList(people).stream().map(Person::toJson).collect(Collectors.joining(", ", "[", "]"));
                System.out.println(json);
        }
}
如果只能用一个字来形容，那就是perfect！

参考：
http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/architect-lambdas-part1-2080972.html
http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/architect-lambdas-part2-2081439.html