这是我参与11月更文挑战的第2天，活动详情查看：[2021最后一次更文挑战](https://juejin.cn/post/7023643374569816095) > 阅读《Java实战》一书，本文为第3章总结，主要系统梳理Lambda表达式的来龙去脉，以及如何灵活使用。 ### 1、Lambda语法 #### 1.1 特性作为简洁的可传递匿名函数，没有名词，但又参数列表、函数主体、返回类型，主要有以下几个特点： - 匿名：没有声明名称。 - 函数：一种函数，不像方法归属于某个类，但和方法一样，有参数列表、函数主体、返回类型。 - 传递：Lambda表达式可以作为参数传递给方法或者存储在变量中。 - 简洁：相比匿名内部类，不需要很多结构性模板代码。 #### 1.2 语法结构 Lambda表达式主要有三部分构成，参数列表、箭头以及Lambda主体。 - 参数列表：可以是多个也可以是无参。 - 箭头：用来分隔参数列表和Lambda主体。 - Lambda主体：一般分为表达式风格（单行代码）和块风格（多行）。常见示例： ```java //参数一个String，返回int （String s）-> s.length(); //一个对象类型参数,返回boolean （Apple a）-> a.getWeight()>150; // 无参，返回一个对象（）-> new Apple(10); // 无返回值，消费对象,块风格主体（Apple a）-> { System.out.println(a.getWeigth()); } // 两个参数，返回int,对象比较（Apple a1,Apple a2）-> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); ``` ### 2、Lambda如何使用上在什么场景下，又如何使用Lambda，对应着两个概念，函数式接口+函数描述符。 #### 2.1 函数式接口 - 只定义一个抽象方法得接口。 - Lambda本质是用内联形式为函数式接口的抽象方法提供实现，一个完整表达式==函数式接口的一个具体实现实例。因此，有函数式接口的方法或者参数，就可以用lambda来提供具体实现。 #### 2.2 函数描述符函数式接口是Lambda使用基础，而如何使用以及怎么使用，就由其内部抽象方法签名（方法参数+返回值）决定，因此函数式接口的抽象方法，也就是函数描述符，也是Lambda表达式的签名。 #### 2.3 @FunctionalInterface注解函数式接口建议加上该注解，主要用来声明该接口为函数式接口，编译器会检测该接口是否有且只有声明一个抽象方法。 ### 3、Lambda实战环绕执行模式是生产中常见的场景，比如资源处理流程'打开一个资源>做一些处理>关闭资源'，其中打开和关闭总是很类似，而中间处理有比较多变，很适合Lambda表达式使用，因此我们以此为例，演示如何将一个传统方法扩展成支持多变Lambda场景： ```java // 读取文件一行数据，演示一个传统的流程，如何改造成支持lambda的流程 // 传统实现：固定写死逻辑 public static String processFile() throws IOException { try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filePath))){ return br.readLine(); } } //基于Lambda扩展 //1、行为参数化： //1.1 引入函数式接口 @FunctionalInterface interface ProcessFilePredicate{ String process(BufferedReader br) throws IOException ; } //1.2 用函数式接口传统行为 public static String processFile(ProcessFilePredicate p) throws IOException { try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filePath))){ return p.process(br); } } public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println(processFile()); System.out.println("---"); // 基于Lambda的灵活使用 String oneLine = processFile((BufferedReader br) -> br.readLine()); System.out.println(oneLine); System.out.println("---"); String twoLine = processFile((BufferedReader br) -> br.readLine()+br.readLine()); System.out.println(twoLine); } ``` 总体核心要素是方法通过相应函数式接口，实现行为参数化，使用时再按需通过Lambda表达式快速实现相应的行为定义，[完整代码地址](https://gitee.com/liangzj5/JavaStudy/blob/master/JavaInAction/src/main/java/com/study/chap3/ExecuteAround.java)。 ### 4、Java8自带函数式接口为了应用不同的Lambda表达式的需求，Java8已经在`java.util.function`下定义了常见的一些函数式接口实现，主要可分为三大类： - 四种常见类型：`Predicate`、`Consumer`、`Function`、`Supplier` - 基础类型特化：`IntPredicate`、`LongPredicate`等处理特定具体基础数据类型参数的接口，避免数据类型拆箱、装箱损耗 - 两个参数的扩展：`BiPredicate`、`BiConsumer`、`BiFunction` #### 4.1 Predicate - 抽象方法： `boolean test(T t)`,接受一个泛型参数，并返回boolean。 - 函数描述符： `T -> boolean` - 适用场景：表示一个涉及类型T的布尔表达式 ```java // 一个参数的boolean值函数 @FunctionalInterface public interface Predicate { boolean test(T t); } ``` #### 4.2 Consumer - 抽象方法：`void accept(T t)`接受一个泛型参数，没有返回值。 - 函数描述符： `T -> void`。 - 适用场景：访问泛型T的对象，只对其执行某些操作，却不需要返回。 #### 4.3 Function - 抽象方法：`R apply(T t)` 接受一个泛型T的对象,返回一个泛型R的对象。 - 函数描述符：`T -> R`。 - 适用场景：输入对象映射输出到新对象。 ### 5、Lambda底层机制和规则前面介绍了怎么用、如何用，接下来进一步深入理解编译器如何处理，以及一些现有的规则。 Lambda的表达式等价于一个函数式接口的实例，但本身却没有包含具体接口信息，因此需要上下文中推测出所需要的类型，也称为**目标类型**，推断方式主要有三种： - 方法调用的上下文（参数和返回值） - 赋值的上下文 - 类型转换的上下文 #### 5.1 类型检查类型检查主要工作内容： - 通过调用方法上下文匹配，找出**目标类型**。 - 通过目标类型的抽象方法,推测出对应**函数描述符**。 - 解析Lambda**表达式签名**，与目标类型的函数描述符做匹配检查。详细流程示例如下图： ![image-20211102163900601.png](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/aef64b696236479487ae29c033ad0fd3~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) #### 5.2 同样Lambda不同的函数式接口有了**目标类型**概念，同一个表达式就可以通过赋值的方式和不同的函数式接口联系起来，只要它们表达式兼容。如下： ```java //示例1： Callable c = () -> 42; //赋值目标对象 Callable PrivilegedAction p = () -> 42;//赋值目标对象 PrivilegedAction // 示例2： Comparator c1 = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); ToIntBiFunction c2 = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); BiFunction c3 = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); ``` #### 5.3 参数类型推断编译器会从上下文（目标类型）推断出匹配Lambda表达式的函数式接口，也就意味着能推断出Lambda的签名，因此函数描述符可以通过目标类型得到，因此可以进一步省略类型，示例如下： ```java //原始格式 Comparator c = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); //不声明类型，编译器会自动推断出来 Comparator c = (a1, a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); ``` #### 5.4 局部变量使用限制 Lambda表达式本质和匿名函数类似，因此使用外部变量时，必须是final类型或者事实上final（lambda使用后，后面不可再变更），否则会编译报错，提示如下： ![image-20211102171046259.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/f962a8f9efe84fb88f0fcaf638375ffb~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 该限制的本质原因： - 实例变量存储堆中，局部变量保存在栈上。lambda使用的是其副本，而非原始，变更不可见，会导致误解，因此直接禁止变更（Lambda对值封闭，而不是对变量封闭）。 - 不鼓励使用改变外部变量的典型命令式编程模式。 ### 6、方法引用 #### 6.1 定义重复使用方法的定义，并像Lambda一样传递它们。 - 基础思想：一个Lambda只是描述'直接调用这个方法'，最好名称来调用，而不是去描述如何调用，因为前者**可读性更好**。 - 基础格式：目标引用放分隔符`::`前，方法名称放后面。 #### 6.2 构建场景方法引用主要有三类： - 指向静态方法的方法引用：如Integer的parseInt方法，写作`Integer::parseInt` - 任意类型的实例方法引用：如String的length方法，写作`String::length` - 指向现有对象的实例方法：如局部变量exp的getValue方法，可写作`exp::getValue` 此外，还有有针对构造函数、数组构造函数和父类调用（super-call）的一些特殊形式的方法引用。 ```java //示例1： // Lambda表示式（args） -> ClassaName.staticMethod(args) //相应方法引用写法 ClassName::staticMethod //示例2： // Lambda表示式(arg0是ClassName类型实例) （arg0,rest） -> arg0.instanceMethod(rest) //相应方法引用写法 ClassName::instanceMethod //示例3： // Lambda表示式（args） -> expr.instanceMethod(args) //相应方法引用写法 expr::instanceMethod ``` #### 6.2 构造函数引用可以按构造函数的类型，选择相应的抽象方法来实现。 - 无参构造器，与`Supplier`签名`()-> T`一致。 ```java //方法引用实现 Supplier c1 = Apple::new; Apple a1 = c1.get() //等价的Lambda实现 Supplier c1 = () -> new Apple(); Apple a1 = c1.get() ``` - 一个参数,与`Function`函数描述符 `T -> R`一致。 ```java //方法引用实现 Function c1 = Apple::new; Apple a1 = c1.apply(100); //等价的Lambda实现 Function c1 = (weight) -> new Apple(weight); Apple a1 = c1.apply(100); ``` - 两个参数，与`BiFunction`签名一致 ```java //方法引用实现 BiFunction c1 = Apple::new; Apple a1 = c1.apply(Color.RED,100); //等价的Lambda实现 BiFunction c1 = (color,weight) -> new Apple(color,weight); Apple a1 = c1.apply(Color.RED,100); ``` ### 7、复合Lambda表达式的常见方法主要是用于将多个简单得Lambda复合成复杂的表达式，主要包含比较器复合、Predicate复合、函数复合。 #### 7.1 比较器的复合 - 逆序 ```java inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reversed()); ``` - 比较器链：主要用于解决多级比较，比如苹果按重量递减排序，相同重量，再按国家排序 ```java inventory.sort(comparing(Apple::getWeight) .reversed() .thenComparing(Apple::getCountry) ); ``` #### 7.2 Predicate复合主要有`negate`-非、`and`-与、`or`-或三种复合操作。 ```java //红色的苹果 Predicate redApple = (a) -> Color.RED.equals(a.getColor()); //非红色的苹果 Predicate notRedApple = redApple.negate(); //红色且重量大于150 Predicate redAndHeavyApple = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150); //重量>150的红苹果，或者绿苹果 Predicate redAndHeavyAppleOrGreen = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150) .or(a -> "green".equals(a.getColor())); ``` #### 7.3 Function复合 Function接口配置了`andThen`和`compose`两个默认方法，用来将其复合。 - andThen：先计算自身，再计算参数的函数 - compose：先计算参数函数，结果作为参数，再计算自身 ```java Function f = (x) -> x+1; Function g = (x) -> x*2; //andThen测试 Function h1 = f.andThen(g); // 结果：4 (先执行f的+1，再执行g的*2) System.out.println(h1.apply(1)); //compose测试 Function h2 = f.compose(g); // 结果：3 (先执行g的*2，再执行f的+1) System.out.println(h2.apply(1)); ```