Java Lambda表达式
译 原文作者:Jakob Jenkov 原文链接：http://tutorials.jenkov.com/java/lambda-expressions.html
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Java Lambda表达式是Java8中的新特性。Java lambda表达式是Java进入函数式编程的第一步。因此，Java lambda表达式是可以单独创建的函数，而无需属于任何类。Java lambda 表达式可以像对象一样传递并按需执行。
Java lambda表达式通常用于实现简单的事件监听/回调，或在Java Streams API 函数式编程时使用。
Java Lambdas和函数式接口
函数式编程通常用于实现事件侦听器。Java中的事件监听器通常被定义为具有一个抽象方法的Java接口。
这是一个模拟的单个抽象方法接口示例：
public interface StateChangeListener {
public void onStateChange(State oldState, State newState);
}
这个Java接口定义了一个抽象方法，只要状态发生变化（无论观察到什么），都将调用该方法。
在Java 7中，你必须实现此接口才能监听状态的更改。假设你有一个名为StateOwner的类，可以注册状态监听器。示例如下：
public class StateOwner {
public void addStateLister(StateChangeListener stateChangeListener) {
//do some thing
};
}
在Java 7中，你可以使用匿名接口实现添加监听器，如下所示：
StateOwner stateOwner = new StateOwner();
stateOwner.addStateLister(new StateChangeListener() {
@Override
public void onStateChange(State oldState, State newState) {
System.out.println("State changed");
}
});
在Java 8中你可以使用Lambda表达式来添加监听器，如下：
StateOwner stateOwner = new StateOwner();
stateOwner.addStateLister(
(oldState, newState) -> System.out.println("State change")
);
这一部分是Lambda表达式：
(oldState, newState) -> System.out.println("State changed")
lambda表达式与addStateListener()方法的参数的参数类型匹配。如果lambda表达式与参数类型（在本例中为StateChangeListener接口）匹配，则将lambda表达式转换为实现与该参数相同的接口的函数。
Java lambda表达式只能在它们匹配的类型是单个方法接口的地方使用。
在上面的示例中，lambda表达式作为参数，其中参数类型为StateChangeListener接口。该接口只有一个抽象方法。因此，lambda表达式成功匹配该接口。
将Lambda匹配到接口
单个抽象方法接口有时也称为函数式接口。将Java lambda表达式与函数式接口进行匹配需要以下步骤：
- 接口是否只有一个抽象方法？
- lambda表达式的参数是否与抽象方法的参数匹配？
- lambda表达式的返回类型是否与抽象方法的返回类型匹配？
如果这三个条件都满足，则该接口可以匹配给定的lambda表达式。
具有默认方法和静态方法的接口
从Java 8开始，Java接口可以包含默认方法和静态方法。默认方法和静态方法都可以在接口中直接实现。这意味着，Java lambda表达式可以使用多种方法实现接口——只要该接口仅有一个抽象方法即可。
可以使用lambda表达式实现以下接口：
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
public interface MyInterface {
void printIt(String text);
default public void printUtf8To(String text, OutputStream outputStream){
try {
outputStream.write(text.getBytes("UTF-8"));
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException("Error writing String as UTF-8 to OutputStream", e);
}
}
static void printItToSystemOut(String text){
System.out.println(text);
}
}
即使此接口包含3个方法，也可以通过lambda表达式实现，因为只有一个抽象方法。
实现如下：
MyInterface myInterface = (String text) -> {
System.out.print(text);
};
Lambda表达式 vs 匿名接口实现
即使lambda表达式接近匿名接口实现，但也有一些区别需要注意。
最主要的区别，匿名接口实现可以具有状态（成员变量），而lambda表达式则不能。
看一下下面这个接口：
public interface MyEventConsumer {
public void consume(Object event);
}
可以使用匿名接口实现方式来实现此接口，如下所示：
MyEventConsumer consumer = new MyEventConsumer() {
public void consume(Object event){
System.out.println(event.toString() + " consumed");
}
};
此匿名MyEventConsumer实现可以具有自己的内部状态。
重写匿名接口实现：
MyEventConsumer myEventConsumer = new MyEventConsumer() {
private int eventCount = 0;
public void consume(Object event) {
System.out.println(event.toString() + " consumed " + this.eventCount++ + " times.");
}
};
请注意，匿名MyEventConsumer接口实现现在具有一个名为eventCount的属性。
Lambda表达式不能具有此类属性。因此，lambda表达式是无状态的。
Lambda类型推断
在Java 8之前，在进行匿名接口实现时，必须指定要实现的接口。这是本文开头的匿名接口实现示例：
stateOwner.addStateListener(new StateChangeListener() {
public void onStateChange(State oldState, State newState) {
// do something with the old and new state.
}
});
使用lambda表达式时，通常可以从相关的代码中推断出类型。例如，可以从addStateListener()方法（StateChangeListener接口上的抽象方法）的方法声明中推断参数的接口类型。
这称为类型推断。编译器通过在其他地方寻找类型来推断参数的类型——在这种情况下为方法定义。这是本文开头的示例，lambda表达式中并未声明参数的类型：
stateOwner.addStateListener(
(oldState, newState) -> System.out.println("State changed")
);
在lambda表达式中，通常可以推断参数类型。在上面的示例中，编译器可以从onStateChange()方法声明中推断其类型。因此，从onStateChange()方法的方法声明中就可以推断出参数 oldState 和 newState 的类型。
Lambda参数
由于Java lambda表达式实际上只是方法，因此lambda表达式可以像方法一样接受参数。前面显示的lambda表达式的（oldState，newState）部分指定lambda表达式使用的参数。这些参数必须与函数式接口的抽象方法参数匹配。在当前这个示例，参数必须与StateChangeListener接口的onStateChange()方法的参数匹配：
public void onStateChange(State oldState, State newState);
首先，lambda表达式中的参数数量必须与方法匹配。
其次，如果你在lambda表达式中指定了任何参数类型，则这些类型也必须匹配。我还没有向你演示如何在lambda表达式参数上设置类型（本文稍后展示），但是在大多数情况下，你不会用到它。
无参数
如果lambda表达式匹配的方法无参数，则可以这样写lambda表达式：
() -> System.out.println("Zero parameter lambda");
请注意，括号中没有内容。那就是表示lambda不带任何参数。
一个参数
如果Java lambda表达式匹配的方法有一个参数，则可以这样写lambda表达式：
(param) -> System.out.println("One parameter: " + param);
请注意，参数在括号内列出。
当lambda表达式是单个参数时，也可以省略括号，如下所示：
param -> System.out.println("One parameter: " + param);
多个参数
如果Java lambda表达式匹配的方法有多个参数，则需要在括号内列出这些参数。代码如下：
(p1, p2) -> System.out.println("Multiple parameters: " + p1 + ", " + p2);
仅当方法是单个参数时，才可以省略括号。
指定参数类型
如果编译器无法从lambda匹配的函数式接口抽象方法推断参数类型，则有时可能需要为lambda表达式指定参数类型。不用担心，编译器会在这种情况下会有提醒。这是一个Java lambda指定参数类型示例：
(Car car) -> System.out.println("The car is: " + car.getName());
如你所见，car参数的类型（Car）写在参数名称的前面，就像在其他方法中声明参数或对接口进行匿名实现时一样。
Java 11中的var参数类型
在Java 11中，你可以使用var关键字作为参数类型。
var关键字在Java 10中作为局部变量类型推断引入。从Java 11开始，var也可以用于lambda参数类型。这是在lambda表达式中使用Java var关键字作为参数类型的示例：
Function<String, String> toLowerCase = (var input) -> input.toLowerCase();
Lambda表达式主体
lambda表达式的主体以及它表示的函数/方法的主体在lambda声明中的->的右侧指定：
这是一个示例：
(oldState, newState) -> System.out.println("State changed")
如果你的lambda表达式需要包含多行，则可以将lambda函数主体括在{}括号内，Java在其他地方声明方法时也需要将其括起来。这是一个例子：
(oldState, newState) -> {
System.out.println("Old state: " + oldState);
System.out.println("New state: " + newState);
}
Lambda表达式返回值
你可以从Java lambda表达式返回值，就像从方法中返回值一样。你只需向lambda表达式主体添加一个return，如下所示：
(param) -> {
System.out.println("param: " + param);
return "return value";
}
如果你的lambda表达式只需要计算一个返回值并将其返回，则可以用更短的方式指定返回值。例如这个：
(a1, a2) -> { return a1 > a2; }
你可以写成：
(a1, a2) -> a1 > a2;
然后，编译器会断定表达式 a1> a2 是lambda表达式的返回值。
Lambdas作为对象
Java lambda表达式本质上是一个对象。你可以将变量指向lambda表达式并传递，就像处理其他任何对象一样。这是一个例子：
public interface MyComparator {
public boolean compare(int a1, int a2);
}
MyComparator myComparator = (a1, a2) -> return a1 > a2;
boolean result = myComparator.compare(2, 5);
第一个代码块显示了lambda表达式实现的接口。
第二个代码块显示了lambda表达式的定义，lambda表达式如何分配给变量，以及最后如何通过调用其实现的接口方法来调用lambda表达式。
变量捕获
在某些情况下，Java lambda表达式能够访问在lambda表达式主体外部声明的变量。
Java lambdas可以捕获以下类型的变量：
- 局部变量
- 实例变量
- 静态变量
这些变量捕获的每一个将在以下各节中进行描述。
局部变量捕获
Java lambda可以捕获在lambda主体外部声明的局部变量的值。为了说明这一点，首先看一下这个函数式接口：
public interface MyFactory {
public String create(char[] chars);
}
现在，看一下实现MyFactory接口的lambda表达式：
MyFactory myFactory = (chars) -> {
return new String(chars);
};
现在，此lambda表达式仅引用传递给它的参数值（chars）。但是我们可以改变一下。这是引用在lambda函数主体外部声明的String变量的更新版本：
String myString = "Test";
MyFactory myFactory = (chars) -> {
return myString + ":" + new String(chars);
};
如你所见，lambda表达式主体现在引用了在lambda表达式主体外部声明的局部变量myString。当且仅当被引用的变量是“有效只读(如果一个局部变量在初始化后从未被修改过，那么它就是有效只读)”时才有可能，这意味着在赋值之后它不会改变其值。如果myString变量的值稍后更改，则编译器将抱怨从lambda主体内部对其的引用。
实例变量捕获
Lambda表达式还可以捕获创建Lambda的对象中的实例变量。这是示例：
public class EventConsumerImpl {
private String name = "MyConsumer";
public void attach(MyEventProducer eventProducer){
eventProducer.listen(e -> {
System.out.println(this.name);
});
}
}
注意lambda表达式主体中对this.name的引用。这将捕获封闭的EventConsumerImpl对象的 name 实例变量。甚至可以在捕获实例变量后更改其值——该值将反映在lambda内部。
this语义实际上是Java lambda与接口的匿名实现不同的地方之一。匿名接口实现可以有自己的实例变量，这些实例变量可以通过this进行引用。但是，lambda不能拥有自己的实例变量，因此它始终指向封闭的对象。
注意：EventConsumer的设计不是很优雅。我只是这样写来说明实例变量捕获。
静态变量捕获
Java lambda表达式还可以捕获静态变量。
因为只要可以访问静态变量（包作用域或public作用域），Java应用程序中的任何地方都可以访问静态变量。
这是一个创建lambda表达式的示例类，该lambda表达式从lambda表达式主体内部引用静态变量：
public class EventConsumerImpl {
private static String someStaticVar = "Some text";
public void attach(MyEventProducer eventProducer){
eventProducer.listen(e -> {
System.out.println(someStaticVar);
});
}
}
lambda捕获到静态变量后，它的值也可以更改。
同样，上述类设计不太合理。不要对此考虑太多。该类主要用于向你显示lambda表达式可以访问静态变量。
Lambda方法引用
如果你的lambda表达式所做的只是用传递给lambda的参数调用另一个方法，则Java lambda实现提供了更简洁的方式表示该方法调用。
首先，这是一个函数式接口：
public interface MyPrinter{
public void print(String s);
}
以下是创建实现MyPrinter接口的Java lambda表达式的示例：
MyPrinter myPrinter = (s) -> { System.out.println(s); };
由于lambda主体仅由一个语句组成，因此我们实际上可以省略括号{}。另外，由于lambda方法只有一个参数，因此我们可以省略该参数周围的括号()。更改之后的lambda表达式：
MyPrinter myPrinter = s -> System.out.println(s);
由于所有lambda主体所做的工作都是将字符串参数转发给System.out.println()方法，因此我们可以将上述lambda声明替换为方法引用。以下是lambda表达式引用方法的实例：
MyPrinter myPrinter = System.out::println;
注意双冒号::。它会向Java编译器发出信号，这是方法引用。引用的方法是双冒号之后的内容。拥有被引用方法的任何类或对象都在双冒号之前。
你可以引用以下类型的方法：
- 静态方法
- 参数对象的实例方法
- 实例方法
- 构造方法
以下各节介绍了每种类型的方法引用。
静态方法引用
最容易引用的方法是静态方法。
首先是函数式接口的示例：
public interface Finder {
public int find(String s1, String s2);
}
这是一个静态方法：
public class MyClass{
public static int doFind(String s1, String s2){
return s1.lastIndexOf(s2);
}
}
最后是引用静态方法的Java lambda表达式：
Finder finder = MyClass::doFind;
由于Finder.find()和MyClass.doFind()方法的参数匹配，因此可以创建实现Finder.find()并引用MyClass.doFind()方法的lambda表达式。
参数方法引用
也可以将其中一个参数的方法引用到lambda。
函数式接口如下：
public interface Finder {
public int find(String s1, String s2);
}
该接口用于表示能在s1中搜索s2的出现的部分。下面是一个Java lambda表达式的示例，它调用indexOf() 搜索：
Finder finder = String::indexOf;
这等价以下lambda定义：
Finder finder = (s1, s2) -> s1.indexOf(s2);
请注意简洁方式版本是如何引用单个方法的。Java编译器尝试将引用的方法与第一个参数类型相匹配，使用第二个参数类型作为被引用方法的参数。
实例方法引用
第三，还可以从lambda表达式中引用实例方法。
首先，让我们来看一个函数式接口定义：
public interface Deserializer {
public int deserialize(String v1);
}
此接口表示一个组件，该组件能够将字符串“反序列化”为int。
现在看看这个StringConverter类：
public class StringConverter {
public int convertToInt(String v1){
return Integer.valueOf(v1);
}
}
convertToInt()方法与Deserializer deserialize()方法的deserialize()方法具有相同的签名。因此，我们可以创建StringConverter的实例，并从Java lambda表达式引用其convertToInt()方法，如下所示：
StringConverter stringConverter = new StringConverter();
Deserializer des = stringConverter::convertToInt;
第二行创建的lambda表达式引用在第一行创建的StringConverter实例的convertToInt方法。
构造方法引用
最后，可以引用一个类的构造方法。你可以通过在类名后加上:: new来完成此操作，如下所示：
MyClass::new
来看看如何在lambda表达式中引用构造方法。
函数式接口定义如下：
public interface Factory {
public String create(char[] val);
}
此接口的create()方法与String类中某个构造函数的签名匹配。因此，此构造函数可以被lambda表达式用到。下面是一个示例：
Factory factory = String::new;
等同于如下lambda表达式：
Factory factory = chars -> new String(chars);
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