Java lambda表达式基本使用
代码示例：
java.lambda.LambdaExpression
1 本质
lambda表达式本质上是对匿名内部类实例的一种简化写法。
1.1 案例
有以下List<Integer>对象：
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10);
在对List进行从小大大排序时，会用到List#sort(Comparator)方法，需要传递实现Comparator接口的对象作为参数：
default void sort(Comparator<? super E> c) {
// 省略方法体
}
可以想到有如下四种不同的代码编写的方式。
1、 创建Comparator的实现类
根据需求，手动实现Comparator接口：
public class AscComparator implements Comparator<Integer> {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1.compareTo(o2);
}
}
然后，创建AscComparator实例，传给List#sort(Comparator)方法：
Comparator<Integer> ascComparator = new AscComparator();
list.sort(ascComparator);
2、创建Comparator的匿名对象
可以直接创建Comparator的匿名对象，然后传给List#sort(Comparator)方法：
Comparator<Integer> anonymousComparator = new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1.compareTo(o2);
}
};
list.sort(anonymousComparator);
等价于：
list.sort(new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1.compareTo(o2);
}
});
3、lambda表达式
直接使用lambda表达式：
list.sort((o1, o2) -> o1.compareTo(o2));
4、方法引用
使用方法引用（方法引用具体概念和使用可以查看相关文章）：
list.sort(Integer::compare);
可以明显看出，使用lambda表达式和方法引用极大提高了开发的速度，提升了代码的简洁性。
1.2 本质
实际上，lambda表达式只是JVM提供的语法糖。在JVM执行过程中，会根据lambda表达式的规则，动态创建出匿名的接口实现类对象。
lambda表达式本质上是Java对象。
可以通过查看lambda表达式的Class对象和实例对象来证明这一点：
public class LambdaExpression {
public void printConsumer(Consumer consumer) {
System.out.println(consumer.getClass());
System.out.println(consumer.getClass().getInterfaces()[0]);
System.out.println(consumer);
}
}
1、案例1
运行以下代码：
LambdaExpression lambdaObjPrinter = new LambdaExpression();
lambdaObjPrinter.printConsumer(o -> o.getClass());
lambdaObjPrinter.printConsumer(o -> o.getClass());
会有如下输出：
class lambda.LambdaExpression$$Lambda$1/2003749087
interface java.util.function.Consumer
lambda.LambdaExpression$$Lambda$1/2003749087@41629346
class lambda.LambdaExpression$$Lambda$2/1078694789
interface java.util.function.Consumer
lambda.LambdaExpression$$Lambda$2/1078694789@6d311334
- 这证明了执行过程中会根据
lambda表达式动态生成函数式接口的实现类，并创建该实现类的实例。 - 同时，先后执行的2个
lambda表达式，尽管格式相同，仍然动态生成了2个实现类。
查看编译后的.class文件如下：
LambdaExpression lambdaObjPrinter = new LambdaExpression();
lambdaObjPrinter.printConsumer((o) -> {
o.getClass();
});
lambdaObjPrinter.printConsumer((o) -> {
o.getClass();
});
2、案例2
运行如下代码：
LambdaExpression lambdaObjPrinter = new LambdaExpression();
for (int i = 0; i < 2; i++) {
lambdaObjPrinter.printConsumer(o -> o.getClass());
}
System.out.println("=============");
for (int i = 0; i < 2; i++) {
lambdaObjPrinter.printConsumer(o -> o.getClass());
}
会发现有如下输出：
class lambda.LambdaExpression$$Lambda$1/2003749087
interface java.util.function.Consumer
lambda.LambdaExpression$$Lambda$1/2003749087@41629346
class lambda.LambdaExpression$$Lambda$1/2003749087
interface java.util.function.Consumer
lambda.LambdaExpression$$Lambda$1/2003749087@41629346
=============
class lambda.LambdaExpression$$Lambda$2/1078694789
interface java.util.function.Consumer
lambda.LambdaExpression$$Lambda$2/1078694789@6d311334
class lambda.LambdaExpression$$Lambda$2/1078694789
interface java.util.function.Consumer
lambda.LambdaExpression$$Lambda$2/1078694789@6d311334
- 说明在不同
for循环中（while等循环结果相同），只会动态生成1个实现类。
查看编译后的.class文件如下：
LambdaExpression lambdaObjPrinter = new LambdaExpression();
int i;
for(i = 0; i < 2; ++i) {
lambdaObjPrinter.printConsumer((o) -> {
o.getClass();
});
}
System.out.println("=============");
for(i = 0; i < 2; ++i) {
lambdaObjPrinter.printConsumer((o) -> {
o.getClass();
});
}
- 说明这不是编译器编译的结果，应该是JVM执行时对循环语句中
lambda表达式的优化。
2 基本语法
lambda表达式本质上是对函数式接口的匿名实现类实例的一种简化写法：方法格式和lambda表达式格式一一对应。
对于执行逻辑而言，方法主要由两部分组成（没有返回值）：形参和方法体。
lambda表达式与之对应：
1、形参：(t1, t2[, ……])，对应方法的形参(T1 t1, T2 t2[, ……])
2、箭头：->，固定
3、方法体：{}，对应方法的方法体
2.1 分类
根据方法形参和返回值的不同组合，lambda表达式可以分成以下几类：
- 没有形参：
() -> {
// 方法体
}
- 一个形参：
(t) -> {
// 方法体
}
-
多个形参：
(t1, t2[, ……]) -> {
// 方法体
} -
没有返回值：
() -> {
// 方法体
}
- 有返回值：
() -> {
// 方法体
return something;
}
根据形参个数的不同，形参部分可以有不同的写法：
1、没有形参或多个形参（超过1个），需要带()：
() -> {
// 方法体
}
(t1, t2[, ……]) {
// 方法体
}
2、一个形参，可以省略()：
(t) -> {
// 方法体
}
t -> {
// 方法体
}
根据方法体中代码行数的不同，方法体部分也有不同的写法：
1、一行代码，可以省略{}（此时该行代码的return和;也必须省略）：
() -> {
System.out.println("Hello World!");
}
() -> System.out.println("Hello World!")
() -> {
return "Hello World!"
}
() -> "Hello World!"
2、多行代码，不可以省略{}：
() -> {
System.out.println("Hello");
System.out.println("World!");
}
() -> {
System.out.println("Hello");
return "Hello World!"
}
2.2 案例
- 定义函数式接口，模拟不同类型的
lambda表达式：
public class FunctionInterface {
interface AcceptEmpty {
void accept();
}
interface AcceptOne<T> {
void accept(T t);
}
interface AcceptMore<T, E> {
void accept(T t, E e);
}
interface ReturnVoid {
void returnVoid();
}
interface ReturnR<R> {
R returnR();
}
}
- 定义调用类，接收不同的
lambda表达式：
/**
* 调用函数式接口的服务类
* @param <T> 第一个形参类型
* @param <E> 第二个形参类型
* @param <R> 返回值类型
*/
public class Service<T, E, R> {
private T t;
private E e;
public Service(T t, E e) {
this.t = t;
this.e = e;
}
void acceptEmpty(FunctionInterface.AcceptEmpty acceptEmpty) {
acceptEmpty.accept();
}
void acceptOne(FunctionInterface.AcceptOne<T> acceptOne) {
acceptOne.accept(this.t);
}
void acceptMore(FunctionInterface.AcceptMore<T, E> acceptMore) {
acceptMore.accept(this.t, this.e);
}
void returnVoid(FunctionInterface.ReturnVoid returnVoid) {
returnVoid.returnVoid();
}
R returnR(FunctionInterface.ReturnR<R> returnR) {
return returnR.returnR();
}
}
- 创建服务类实例：
Service<Integer, Integer, String> service = new Service<>(1, 2);
1、没有形参
service.acceptEmpty(new FunctionInterface.AcceptEmpty() {
@Override
public void accept() {
System.out.println("没有形参");
}
});
service.acceptEmpty(() -> {
System.out.println("没有形参");
});
service.acceptEmpty(() -> System.out.println("没有形参"));
2、一个形参
service.acceptOne(new FunctionInterface.AcceptOne<Integer>() {
@Override
public void accept(Integer t) {
System.out.println(t);
}
});
service.acceptOne((t) -> System.out.println(t));
service.acceptOne(t -> System.out.println(t));
3、多个形参
service.acceptMore(new FunctionInterface.AcceptMore<Integer, Integer>() {
@Override
public void accept(Integer t, Integer e) {
System.out.println(t);
System.out.println(e);
}
});
service.acceptMore((t, e) -> {
System.out.println(t);
System.out.println(e);
});
4、没有返回值
service.returnVoid(new FunctionInterface.ReturnVoid() {
@Override
public void returnVoid() {
System.out.println("没有返回值");
}
});
service.returnVoid(() -> System.out.println("没有返回值"));
5、有返回值
service.returnR(new FunctionInterface.ReturnR<String>() {
@Override
public String returnR() {
return "3";
}
});
service.returnR(() -> "3");
3 执行逻辑
lambda表达式本质上是传递了一个动态生成的匿名对象，是一种假的函数式编程。
lambda表达式形式上看起来很像是函数式编程：将一个函数当作形参传给方法。
实际上，lambda表达式只是Java的一个语法糖，它本质上仍然是一个普通的Java对象。
在执行的过程中，lambda表达式最终还是会被解析成匿名的接口实现类对象。
由于多态特性，在执行过程中，调用是外部传进来的实现类实例的代码。
在这个过程中，我们甚至可以将该匿名对象保存起来，便于后续多次调用。
- 定义一个函数式接口：
public interface Lambda<T, R> {
R method(T t);
}
- 定义调用类：
public class FakeFunctionalProgramming<T, R> {
private T t;
private Lambda<T, R> lambda;
public void setT(T t) {
this.t = t;
}
public void setLambda(Lambda<T, R> lambda) {
this.lambda = lambda;
}
public void doSomeThing() {
T t = before();
R r = lambda.method(t);
after(r);
}
public T before() {
return t;
}
public void after(R r) {
System.out.println(r);
}
}
- 执行以下代码：
FakeFunctionalProgramming<String, String> ffp = new FakeFunctionalProgramming<>();
ffp.setT("Xianhuii");
ffp.setLambda((t) -> "Hello " + t + "!");
ffp.doSomeThing(); // Hello Xianhuii!
从上述结果可以看出，lambda表达式的编程方式本质上是利用了多态的特性，同时又使用了模板方法模式：
- 调用处接收一个接口实例
Lambda<T, R>作为形参。 - 执行
before()方法，处理相对固定的前处理逻辑。 - 将执行过程中相关值作为形参传给
Lambda<T, R>实例，进行特定处理。 - 接收
Lambda<T, R>特定处理后的返回值。 - 执行
after()方法，处理相对固定的后处理逻辑。
此时，我们应该能够透彻理解lambda表达式中形参的来源，返回值的去向了。
借助Java多态特性，以及JVM动态生成匿名实现类实例的功能，lambda表达式才表现得那么像是函数式编程。
