王爵的技术博客

跟上Java8 - 了解lambda

· biezhi · 跟上Java8 ·

java8出现以来lambda是最重要的特性之一,它可以让我们用简洁流畅的代码完成一个功能。 很长一段时间java被吐槽是冗余和缺乏函数式编程能力的语言,随着函数式编程的流行java8种也引入了 这种编程风格。在此之前我们都在写匿名内部类干这些事,但有时候这不是好的做法,本文中将介绍和使用lambda, 带你体验函数式编程的魔力。

什么是lambda?

lambda表达式是一段可以传递的代码,它的核心思想是将面向对象中的传递数据变成传递行为。 我们回顾一下在使用java8之前要做的事,之前我们编写一个线程时是这样的:

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("do something.");      
    }
}

也有人会写一个类去实现Runnable接口,这样做没有问题,我们注意这个接口中只有一个run方法, 当把Runnable对象给Thread对象作为构造参数时创建一个线程,运行后将输出do something.。 我们使用匿名内部类的方式实现了该方法。

这实际上是一个代码即数据的例子,在run方法中是线程要执行的一个任务,但上面的代码中任务内容已经被规定死了。 当我们有多个不同的任务时,需要重复编写如上代码。

设计匿名内部类的目的,就是为了方便 Java 程序员将代码作为数据传递。不过,匿名内部 类还是不够简便。 为了执行一个简单的任务逻辑,不得不加上 6 行冗繁的样板代码。那如果是lambda该怎么做?

Runnable r = () -> System.out.println("do something.");

嗯,这代码看起来很酷,你可以看到我们用()->的方式完成了这件事,这是一个没有名字的函数,也没有人和参数,再简单不过了。 使用->将参数和实现逻辑分离,当运行这个线程的时候执行的是->之后的代码片段,且编译器帮助我们做了类型推导; 这个代码片段可以是用{}包含的一段逻辑。下面一起来学习一下lambda的语法。

基础语法

lambda中我们遵循如下的表达式来编写:

expression = (variable) -> action
  • variable: 这是一个变量,一个占位符。像x,y,z,可以是多个变量。
  • action: 这里我称它为action, 这是我们实现的代码逻辑部分,它可以是一行代码也可以是一个代码片段

可以看到Java中lambda表达式的格式:参数、箭头、以及动作实现,当一个动作实现无法用一行代码完成,可以编写 一段代码用{}包裹起来。

lambda表达式可以包含多个参数,例如:

int sum = (x, y) -> x + y;

这时候我们应该思考这段代码不是之前的x和y数字相加,而是创建了一个函数,用来计算两个操作数的和。 后面用int类型进行接收,在lambda中为我们省略去了return

函数式接口

函数式接口是只有一个方法的接口,用作lambda表达式的类型。前面写的例子就是一个函数式接口,来看看jdk中的Runnable源码

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * <code>run</code> method to be called in that separately executing
     * thread.
     * <p>
     * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see     java.lang.Thread#run()
     */
    public abstract void run();
}

这里只有一个抽象方法run,实际上你不写public abstract也是可以的,在接口中定义的方法都是public abstract的。 同时也使用注解@FunctionalInterface告诉编译器这是一个函数式接口,当然你不这么写也可以,标识后明确了这个函数中 只有一个抽象方法,当你尝试在接口中编写多个方法的时候编译器将不允许这么干。

尝试函数式接口

我们来编写一个函数式接口,输入一个年龄,判断这个人是否是成人。

public class FunctionInterfaceDemo {

    @FunctionalInterface
    interface Predicate<T> {
        boolean test(T t);
    }

    /**
     * 执行Predicate判断
     *
     * @param age       年龄
     * @param predicate Predicate函数式接口
     * @return          返回布尔类型结果
     */
    public static boolean doPredicate(int age, Predicate<Integer> predicate) {
        return predicate.test(age);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        boolean isAdult = doPredicate(20, x -> x >= 18);
        System.out.println(isAdult);
    }
}

从这个例子我们很轻松的完成 是否是成人 的动作,其次判断是否是成人,在此之前我们的做法一般是编写一个 判断是否是成人的方法,是无法将 判断 共用的。而在本例只,你要做的是将 行为 (判断是否是成人,或者是判断是否大于30岁) 传递进去,函数式接口告诉你结果是什么。

实际上诸如上述例子中的接口,伟大的jdk设计者为我们准备了java.util.function

{% image /static/img/article/java8-util-function-package.png 300 500 %}

我们前面写的Predicate函数式接口也是JDK种的一个实现,他们大致分为以下几类:

接口参数返回值类别示例
ConsumerTvoid消费型接口输出一个值
SupplierNoneT供给型接口工厂方法
Function<T, R>TR函数型接口获得 Artist 对象的名字
PredicateTboolean断言型接口这张唱片已经发行了吗

消费型接口示例

public static void donation(Integer money, Consumer<Integer> consumer){
    consumer.accept(money);  
}

public static void main(String[] args) {
    donation(1000, money -> System.out.println("好心的麦乐迪为Blade捐赠了"+money+"元")) ;
}

供给型接口示例

public static List<Integer> supply(Integer num, Supplier<Integer> supplier){
       List<Integer> resultList = new ArrayList<Integer>()   ;
       for(int x=0;x<num;x++)  
           resultList.add(supplier.get());
       return resultList ;
}

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = supply(10,() -> (int)(Math.random()*100));
    list.forEach(System.out::println);
}

函数型接口示例

转换字符串为Integer

public static Integer convert(String str, Function<String, Integer> function) {
    return function.apply(str);
}

public static void main(String[] args) {
    Integer value = convert("28", x -> Integer.parseInt(x));
}

断言型接口示例

筛选出只有2个字的水果

public static List<String> filter(List<String> fruit, Predicate<String> predicate){
    List<String> f = new ArrayList<>();
    for (String s : fruit) {
        if(predicate.test(s)){
            f.add(s);
        }
    }
    return f;
}

public static void main(String[] args) {
    List<String> fruit = Arrays.asList("香蕉", "哈密瓜", "榴莲", "火龙果", "水蜜桃");
    List<String> newFruit = filter(fruit, (f) -> f.length() == 2);
    System.out.println(newFruit);
}

默认方法

在Java语言中,一个接口中定义的方法必须由实现类提供实现。但是当接口中加入新的API时, 实现类按照约定也要修改实现,而Java8的API对现有接口也添加了很多方法,比如List接口中添加了sort方法。 如果按照之前的做法,那么所有的实现类都要实现sort方法,JDK的编写者们一定非常抓狂。

幸运的是我们使用了Java8,这一问题将得到很好的解决,在Java8种引入新的机制,支持在接口中声明方法同时提供实现。 这令人激动不已,你有两种方式完成 1.在接口内声明静态方法 2.指定一个默认方法。

我们来看看在JDK8中上述List接口添加方法的问题是如何解决的

default void sort(Comparator<? super E> c) {
    Object[] a = this.toArray();
    Arrays.sort(a, (Comparator) c);
    ListIterator<E> i = this.listIterator();
    for (Object e : a) {
        i.next();
        i.set((E) e);
    }
}

翻阅List接口的源码,其中加入一个默认方法default void sort(Comparator<? super E> c)。 在返回值之前加入default关键字,有了这个方法我们可以直接调用sort方法进行排序。

List<Integer> list = Arrays.asList(2, 7, 3, 1, 8, 6, 4);
list.sort(Comparator.naturalOrder());
System.out.println(list);

Comparator.naturalOrder()是一个自然排序的实现,这里可以自定义排序方案。 你经常看到使用Java8操作集合的时候可以直接foreach的原因也是在Iterable接口中也新增了一个默认方法:forEach , 该方法功能和 for 循环类似,但是允许 用户使用一个Lambda表达式作为循环体。

在后面的章节中我们再次通过案例来展示函数式编程的魅力 :)


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