Java的Lambda表达式

函数式编程（Functional Programming）是把函数作为基本运算单元，函数可以作为变量，可以接收函数，还可以返回函数。历史上研究函数式编程的理论是Lambda演算，所以我们经常把支持函数式编程的编码风格称为Lambda表达式。

在Java程序中，我们经常遇到一大堆单方法接口，即一个接口只定义了一个方法：

• Comparator
• Runnable
• Callable

以Comparator为例，我们想要调用Arrays.sort()时，可以传入一个Comparator实例，以匿名类方式编写如下：

String[] array = ...
Arrays.sort(array, new Comparator<String>() {
    public int compare(String s1, String s2) {
        return s1.compareTo(s2);
    }
});

上述写法非常繁琐。从Java 8开始，我们可以用Lambda表达式替换单方法接口。改写上述代码如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = new String[] { "Apple", "Orange", "Banana", "Lemon" };
        Arrays.sort(array, (s1, s2) -> {
            return s1.compareTo(s2);
        });
        // 输出：Apple, Banana, Lemon, Orange
        System.out.println(String.join(", ", array));
    }
}

观察Lambda表达式的写法，它只需要写出方法定义：

(s1, s2) -> {
    return s1.compareTo(s2);
}

其中，参数是(s1, s2)，参数类型可以省略，因为编译器可以自动推断出String类型。-> { ... }表示方法体，所有代码写在内部即可。返回值的类型也是由编译器自动推断的，这里推断出的返回值是int，因此，只要返回int，编译器就不会报错。

并且不用书写class定义，这样的写法是不是非常简洁。

如果只有一行return xxx的代码，完全可以用更简单的写法：

Arrays.sort(array, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

FunctionalInterface

我们把只定义了单方法的接口称之为FunctionalInterface，用注解@FunctionalInterface标记。这里以Callable接口为例：

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

再来看Comparator接口：

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T> {
 
    int compare(T o1, T o2);
 
    boolean equals(Object obj);
 
    default Comparator<T> reversed() {
        return Collections.reverseOrder(this);
    }
 
    default Comparator<T> thenComparing(Comparator<? super T> other) {
        ...
    }
    ...
}

这时候看到Comparator接口，一些人认为它不应该是定义单方法的接口。

如果你细看，虽然Comparator接口有很多方法，但只有一个抽象方法int compare(T o1, T o2)，其他的方法都是default方法或static方法。还有boolean equals(Object obj);是Object定义的方法，不算在接口方法内。因此，Comparator也是一个FunctionalInterface。

看到这有兴趣的还能再补充下

方法引用

除了Lambda表达式，我们还可以直接传入方法引用。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = new String[] { "Apple", "Orange", "Banana", "Lemon" };
        Arrays.sort(array, Main::cmp);
        System.out.println(String.join(", ", array));
    }
 
    static int cmp(String s1, String s2) {
        return s1.compareTo(s2);
    }
}

上述代码在Arrays.sort()中直接传入了静态方法cmp的引用，用Main::cmp表示。

因此，所谓方法引用，是指如果某个方法签名和接口恰好一致，就可以直接传入方法引用。

那什么是方法签名和接口一致呢？

方法参数一致，返回类型相同，我们说两者的方法签名一致。（不看方法名称，也不看类的继承关系）

Comparator<String>接口定义的方法是int compare(String, String)，和静态方法int cmp(String, String)就属于方法签名一致，我们可以直接把方法名作为Lambda表达式传入：

Arrays.sort(array, Main::cmp);

我们再看看如何引用实例方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = new String[] { "Apple", "Orange", "Banana", "Lemon" };
        Arrays.sort(array, String::compareTo);
        System.out.println(String.join(", ", array));
    }
}

不但可以编译通过，而且运行结果也是一样的，这说明String.compareTo()方法也符合Lambda定义。

观察String.compareTo()的方法定义：

public final class String {
    public int compareTo(String o) {
        ...
    }
}

有人会疑惑了：这个方法的签名只有一个参数，为什么和int Comparator<String>.compare(String, String)能匹配呢？

因为实例方法有一个隐含的this参数，String类的compareTo()方法在实际调用的时候，第一个隐含参数总是传入this，相当于静态方法：

public static int compareTo(this, String o);

所以，String.compareTo()方法也可作为方法引用传入。