JavaLambda表达式

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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一、Lambda初识

我们知道，在Java中，接口是不能实例化的，但是接口对象可以指向它的实现类对象。如果接口连实现对象都没有呢？那还可以使用匿名类的方式，如下:

public class JavaTest {
    public static void main(String[] args) {
        Fly fly = new Fly() {
            @Override
            public void fly(String name) {
                System.out.println(name + "飞行");
            }
        };
        fly.fly("张三");
    }
}

interface Fly{
    abstract void fly(String name);
}

但是，使用匿名内部的方式，代码量其实并不是非常简洁，而为了使代码更加的简洁，Java引进了Lambda表达式的写法，通过更简单的语法，去实现这样功能，使用Lambda表达式简化的代码如下：

public class JavaTest {
    public static void main(String[] args) {
        Fly fly = name -> System.out.println(name + "飞行");
        fly.fly("张三");
    }
}

interface Fly{
    abstract void fly(String name);
}

通过Lambda表达式完成了同样的效果，但是代码量却精简了非常对，这就是Lambda表达式的魅力。

二、函数式接口

在学习Lambda表达式的语法之前，首先要知道什么是函数式接口，只有一个待实现方法 的接口，就叫做函数式接口。

//接口中只有一个待实现的方法 fly,所以这是函数式接口
interface Fly{
     void fly(String name);
}
//接口中有两个待实现的方法 这是不是函数式接口
interface Run{
    void fastRun();
    void slowRun();
}
//接口中有两个方法,但其中一个是已经定义好的default方法，真正需要子类去实现的方法只有一个 这是函数式接口
interface Jump{
    void jump();
    default void highJump(){
        System.out.println("跳的更高");
    }
}

可以在接口上加**@FunctionalInterface注解，去断言这个接口是函数式接口，如果这个接口不是函数式接口，编译就会提示错误。

为什么要知道什么是函数式接口呢？因为Lambda表达式去简化一个接口的匿名类实现方式，它只能对函数式接口起作用**。
这很容易理解，如果一个接口有多个待实现的方法，Lambda表达式就不能分辨出它现在是对接口中哪个方法进行实现。

三、Lambda表达式语法

Lambda表达式在Java语言中引入了一个操作符**“->”**，该操作符被称为Lambda操作符或箭头操作符。它将Lambda分为两个部分：

左侧：指定了Lambda表达式需要的所有参数
右侧：制定了Lambda体，即Lambda表达式要执行的功能。
像这样：

(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }

Lambda表达式的除了->和Lambda体，其他的比如参数，小括号，中括号都是可以更加参数类型、方法体代码行数进行省略的。
以如下函数式接口的实现为例：

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);
    }
    
    interface NoParam{
        int returnOne();
    }

以下是lambda表达式的重要特征:

可选类型声明：Lambda表达式可以不用声明实现方法的参数类型，编译器可以统一识别参数值。

        // 类型声明
        MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
        // 不用类型声明
        MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;

可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但没有参数或者多个参数需要定义圆括号。

      // 不用括号
        GreetingService greetService1 = message ->
                System.out.println("Hello " + message);

        // 用括号
        GreetingService greetService2 = (message) ->
                System.out.println("Hello " + message);

可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。

     // 多条语句不可以省略大括号
        MathOperation multiplication = (int a, int b) -> {
            int num = a+1;
            num = a + b;
            return a * b + num;
        };

        // 单条语句可以省略大括号
        MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;

可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定表达式返回了一个数值。

  // 多条语句的Lambda表达式如果有返回值，需要使用return
        MathOperation multiplication = (int a, int b) -> {
            int num = a+1;
            num = a + b;
            return a * b + num;
        };

        // 单条语句可以省略return
        MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;

四、Lambda表达式的使用范围

Lambda表达式并不只是单单的用来简化一个匿名类的创建，它还有更多的用法。

1、为变量赋值

上文中，对Lambda表达式的用法都是为变量赋值的写法，这样可以简化匿名内部类赋值的代码段，提高阅读效率。

MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;

2、作为return结果

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

    MathOperation getOperation(int a, int b){
        return (a1, b1) -> a+b;
    }

3、作为数组元素

MathOperation math[] = {
                (a,b) -> a+b,
                (a,b) -> a-b,
                (a,b) -> a*b
        };

4、作为普通方法或者构造方法的参数

public static void main(String args[]){

        Java8Tester java8Tester = new Java8Tester();
        java8Tester.operate(1,2,((a, b) -> a*b));

    }

    private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation){
        return mathOperation.operation(a, b);
    }

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

五、Lambda表达式的作用域范围

Lambda表达式表达体内，可以访问表达体外的变量，但无法对其他变量进行修改操作。
JavaLambda表达式

六、Lambda表达式的引用写法

在学习Lambda的时候，还可能会发现一种比较奇怪的写法，例如下面的代码：

// 方法引用写法
GreetingService greetingService = System.out::println;
        greetingService.sayMessage("hello world");

这里出现了一个从来没见过的符号 :: ,这种写法就叫做方法的引用。
显然使用方法引用比普通的Lambda表达式又简洁了一些。

如果函数式接口的实现恰好可以通过调用一个方法来实现，那么我们可以使用方法引用。

public class Java8Tester {


    public static void main(String args[]){

        // 静态方法引用--通过类名调用
        GreetingService greetingService = Test::MyNameStatic;
        greetingService.sayMessage("hello");
        Test t = new Test();
        //实例方法引用--通过实例调用
        GreetingService greetingService2 = t::myName;
        // 构造方法方法引用--无参数
        Supplier<Test> supplier = Test::new;
        System.out.println(supplier.get());
    }



    interface GreetingService {
        void sayMessage(String message);
    }


}

class Test {
    // 静态方法
    public static void MyNameStatic(String name) {
        System.out.println(name);
    }

    // 实例方法
    public void myName(String name) {
        System.out.println(name);
    }

    // 无参构造方法
    public Test() {
    }
}

7、Lambda表达式的优缺点

优点：

更少的代码行-lambda表达式的最大好处之一就是减少了代码量。我们知道，lambda表达式只能与功能接口一起使用。例如，Runnable 是一个接口，因此我们可以轻松地应用lambda表达式。
通过将行为作为方法中的参数传递来支持顺序和并行执行-通过在Java 8中使用Stream API，将函数传递给collection方法。现在，集合的职责是以顺序或并行的方式处理元素。
更高的效率-过使用Stream API和lambda表达式，可以在批量操作集合的情况下获得更高的效率(并行执行)。此外，lambda表达式有助于实现集合的内部迭代，而不是外部迭代。

缺点

运行效率-若不用并行计算，很多时候计算速度没有比传统的 for 循环快。（并行计算有时需要预热才显示出效率优势）
很难调试-Lambda表达式很难打断点，对调式不友好。
不容易看懂-若其他程序员没有学过 lambda 表达式，代码不容易让其他语言的程序员看懂（我学Lambda表达式的原因是看不懂同事写的Lambda表达式代码）