Java8(1)之Lambda表达式初步与函数式接口

Lambda表达式初步

介绍

什么是Lambda表达式？

在如 Lisp、Python、Ruby 编程语言中，Lambda 是一个用于表示匿名函数或闭包的运算符

为何需要lambda表达式？

• 在 Java 中，我们无法将函数作为参数传递给一个方法，也无法声明返回一个函数的方法。
• 在 JavaScript 中，函数参数是一个函数，返回值是另一个函数的情况是非常常见的；JavaScript 是一门非常典型的函数式语言。

看如下匿名内部类实例：

import javax.swing.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

public class SwingTest {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame jFrame = new JFrame("My JFrame");
        JButton jButton = new JButton("My Button");
        // 匿名内部类
        jButton.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                System.out.println("Button Pressed");
            }
        });
        jFrame.add(jButton);
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}

如上代码很简单，通过第 10 行给第 8 行的按钮注册了一个监听器。而我们知道，当事件触发真正起作用的实际上是执行第 12 行的 actionPerformed 方法，为此我们创建了 ActionListener 实例。

而 Lambda 表达式可以让我们只专注于方法的实现，在注册监听器时我们可以忽略具体需要创建哪个类型的实例。其实在 Idea 中本身就已经给我们提示了，如下：

即匿名内部类的写法是可以用 Lambda 表达式替换的，如下：

import javax.swing.*;

public class SwingTest {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame jFrame = new JFrame("My JFrame");
        JButton jButton = new JButton("My Button");
        // Lambda 表达式
        jButton.addActionListener(event -> System.out.println("jButton Pressed"));
        jFrame.add(jButton);
        jFrame.pack();
        jFrame.setVisible(true);
        jFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}

在例 2 中通过第 8 行的 Lambda 表达式替换了例 1 中 10-15 行的匿名内部类写法，不仅代码更简洁，而且含义更直观明了。

基本结构

在 Java 8 中 Lambda 表达式最原始的写法如下：

(类型 prarm1,类型 param2,类型 param3, ...) -> {
// 方法体
}

可以将参数类型省略，编译器可自动推断：

(prarm1, param2, param3, ...) -> {
// 方法体
}

如果只有一个参数，还可以省略小括号：

prarm1 -> {
// 方法体
}

如果方法体只有一行代码，那么大括号也可以省略：

prarm1 -> <方法实现>

用例 2 中的 Lambda 为例演变过程如下：

// 原始写法
jButton.addActionListener((ActionEvent event) -> {
    System.out.println("jButton Pressed");
});
// 省略参数类型
jButton.addActionListener((event) -> {
    System.out.println("jButton Pressed");
});
// 省略小括号
jButton.addActionListener(event -> {
    System.out.println("jButton Pressed");
});
// 省略大括号
jButton.addActionListener(event -> System.out.println("jButton Pressed"));

函数式接口

介绍

在 Java 8 中， Iterable 接口中新增了一个默认函数 forEach 让我们可以更方便的遍历它：

package java.lang;

import java.util.Iterator;
import java.util.Objects;
import java.util.Spliterator;
import java.util.Spliterators;
import java.util.function.Consumer;

public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();

    default void forEach(Consumer<? super T> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

    default Spliterator<T> spliterator() {
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

可以看到它接收一个 java.util.function.Consumer 类型参数，查看 JavaDoc：

该类上标注了一个 @FunctionalInterface 注解，并且注释中还说明了这个接口是一个函数式接口。查看该注解的 JavaDoc：

可以获得如下信息：

• 这是一个信息性注解，用于标注在一个接口上使一个接口成为函数式接口。
• 从概念上来说，一个函数式接口有且只能有一个抽象方法。
• 如果在接口中仅定义了一个抽象方法并且它覆盖了 java.lang.Object 类中公开的方法，那么这个接口就不是函数式接口。
• 函数式接口的实例可以通过 Lambda 表达式、方法引用或构造方法引用来创建。
• 如果被该注解标注的类型不满足下面两个条件，那么编译器将生成错误信息。
  1. 该类型是一个接口，不可以是注解类型、枚举、类。
  2. 被注解类型必须满足函数式注解的要求。
• 如果一个接口满足了函数式接口的要求，但它没有标注该注解，编译器也会将它看作是函数式接口。

Lambda表达式的作用

看如下示例：

package zze.java8;

@FunctionalInterface
interface MyInterface {
    void test();
}

public class Test2 {
    public void test(MyInterface myInterface) {
        System.out.println("Test2.test");
        myInterface.test();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test2 test2 = new Test2();
        test2.test(() ->System.out.println("MyInterface.test"));
        /*
         * Test2.test
         * MyInterface.test
         */
    }
}

可以看到， Test2 的实例方法 test 实际上是接收一个 MyInterface 对象，而 MyInterface 是一个函数式接口，所以我们可以通过传入 Lambda 表达式作为 myInterface 参数，即：此时传入的 Lambda 表达式就是对函数函数式接口 MyInterface 的实现对象。所以上面代码其实也可以修改为如下：

Test2 test2 = new Test2();
MyInterface myInterface = () -> System.out.println("MyInterface.test");
test2.test(myInterface);
System.out.println(myInterface.getClass());
System.out.println(myInterface.getClass().getSuperclass());
System.out.println(myInterface.getClass().getInterfaces()[0]);
/*
Test2.test
MyInterface.test
class zze.java8.Test2$$Lambda$1/990368553
class java.lang.Object
interface zze.java8.MyInterface
*/

总结：

• Lambda 表达式为 Java 添加了缺失的函数式编程特性，使我们能将函数当做一等公民看待。
• 在将函数作为一等公民的语言中（如 Python、JavaScript），Lambda 表达式的类型是函数。但在 Java 中，Lambda 表达式是一个对象，它们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口（functional interface）。