Java Lambda表达式

Lambda表达式

Lambda表达式,也可以称为闭包,是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
• 语法:
  • (parameter) -> expression
  • (parameter) -> { statement; }
• parameter: 参数列表,如果只有一个参数,可以省略括号,如果没有参数,也需要使用括号;
• expression 或 { statement; } 是Lambda表达式的主体

我们可以举一个简单的例子

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
//        Lambda表达式计算两数之和
        MathOperation addition = (a, b) -> a + b;
        MathOperation addition2 = (a, b) -> a + b;
        MathOperation addition3 = (a, b) -> a*b;
        System.out.println(addition.operate(5,3));
        System.out.println(addition2.operate(5,3));
        System.out.println(addition3.operate(5,3));

    }
}
interface  MathOperation{
    int operate(int a, int b);
}

在上面的例子中，MathOperation 是一个函数式接口，它包含一个抽象方法 operation，Lambda 表达式(a, b) -> a + b 实现了这个抽象方法，表示对两个参数进行相加操作。

所以,Lambda表达式可以用来实现接口的方法,但是只可以实现一种方法,一种以上如下图

MathOperation operation = (a, b) -> {
            return a / b;
        };
MathOperation operation = (a, b) -> {
            return a * b + 10;
        };

重要特征

简洁性

Lambda 表达式提供了一种更为简洁的语法，尤其适用于函数式接口。相比于传统的匿名内部类，Lambda 表达式使得代码更为紧凑，减少了样板代码的编写。

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * <code>run</code> method to be called in that separately executing
     * thread.
     * <p>
     * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see     java.lang.Thread#run()
     */
    public abstract void run();
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //使用匿名内部类
        Runnable runnable1 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Hello World!");
            }
        };
        runnable1.run();

// 使用 Lambda 表达式
        Runnable runnable2 = () -> System.out.println("Hello World!");
        runnable2.run();
    }
}

函数式编程支持

Lambda 表达式是函数式编程的一种体现，它允许将函数当作参数传递给方法，或者将函数作为返回值，这种支持使得 Java 在函数式编程方面更为灵活，能够更好地处理集合操作、并行计算等任务

List<String> names = Arrays.asList("Alice","Bob","Cuiweiyang");
names.forEach(name -> System.out.println(name));

实现了一下接口

变量捕获

Lambda 表达式可以访问外部作用域的变量，这种特性称为变量捕获，Lambda 表达式可以隐式地捕获 final 或事实上是 final 的局部变量。

int  x = 10;
Function function = a -> System.out.println(a+x);//注意返回值类型
function.oper(5);

interface Function{
    void oper(int a);
}

方法引用

Lambda 表达式可以通过方法引用进一步简化，方法引用允许你直接引用现有类或对象的方法，而不用编写冗余的代码

// 使用方法引用
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
names.forEach(System.out::println);

可并行性

Lambda 表达式能够更方便地实现并行操作，通过使用 Stream API 结合 Lambda 表达式，可以更容易地实现并行计算，提高程序性能。

// 使用 Lambda 表达式和 Stream API 进行并行计算
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum =numbers.parallelStream().mapToInt(Integer::intValue).sum();
System.out.println("sum: "+sum);

Lambda 表达式的引入使得 Java 编程更加灵活、简洁，并推动了函数式编程的发展。

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)

可以分析一下一下代码

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);
    }
}

使用 Lambda 表达式需要注意以下两点：

• Lambda 表达式主要用来定义行内执行的方法类型接口（例如，一个简单方法接口）。在上面例子中，我们使用各种类型的 Lambda 表达式来定义 MathOperation 接口的方法，然后我们定义了 operation 的执行。
• Lambda 表达式免去了使用匿名方法的麻烦，并且给予 Java 简单但是强大的函数化的编程能力。

变量作用域

lambda 表达式只能引用标记了 final 的外层局部变量，这就是说不能在 lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。

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);
   }
}

$ javac Java8Tester.java
$ java Java8Tester
Hello! Runoob

我们也可以直接在 lambda 表达式中访问外层的局部变量：

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);
    }
}

lambda 表达式的局部变量可以不用声明为 final，但是必须不可被后面的代码修改（即隐性的具有 final 的语义)

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 final

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