2023-05-23 10:30 清华大学 Java

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Java·Lambda

⚽️1 背景⚽️

Lambda表达式是Java SE 8中一个重要的新特性。lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。 Lambda 表达式（Lambda expression），基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。

🍏1.1 Lambda表达式的语法🍏

基本语法: (parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

Lambda表达式由三部分组成：

paramaters：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
->：可理解为“被用于”的意思
方法体：可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不反回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不反回。

// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s)
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🍎1.2 函数式接口🍎

要了解Lambda表达式,首先需要了解什么是函数式接口，函数式接口定义：一个接口有且只有一个抽象方法。

注意：

如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口
如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。

定义方式：

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    //注意：只能有一个方法
    void test();
}
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但是这种方式也是可以的：

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
    default void test2() {
        System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");
    }
}
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🏀2 Lambda表达式的基本使用🏀

首先，我们实现准备好几个接口：

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a,int b);
}
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我们在上面提到过，Lambda可以理解为：Lambda就是匿名内部类的简化，实际上是创建了一个类，实现了接口，重写了接口的方法。

没有使用lambda表达式的时候的调用方式：

    NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn(){
        @Override
        public void test() {
            System.out.println("hello");
        }
    };
noParameterNoReturn.test();
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具体使用见以下示例代码：

    public class TestDemo {
        public static void main(String[] args) {
            NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
                System.out.println("无参数无返回值");
            };
            noParameterNoReturn.test();
            OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a)->{
                System.out.println("一个参数无返回值："+ a);
            };
            oneParameterNoReturn.test(10);
            MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a,int b)->{
                System.out.println("多个参数无返回值："+a+" "+b);
            };
            moreParameterNoReturn.test(20,30);
            NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{
                System.out.println("有返回值无参数！");
                return 40;
            };
//接收函数的返回值
            int ret = noParameterReturn.test();
            System.out.println(ret);
            OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a)->{
                System.out.println("有返回值有一个参数！");
                return a;
            };
            ret = oneParameterReturn.test(50);
            System.out.println(ret);
            MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a,int b)->{
                System.out.println("有返回值多个参数！");
                return a+b;
            };
            ret = moreParameterReturn.test(60,70);
            System.out.println(ret);
        }
    }
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🍈2.1 语法精简🍈

参数类型可以省略，如果需要省略，每个参数的类型都要省略。
参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略
如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略
如果方法体中只有一条语句，且是return语句，那么大括号可以省略，且去掉return关键字。

示例代码：

    public static void main(String[] args) {
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = ( a, b)->{
            System.out.println("无返回值多个参数，省略参数类型："+a+" "+b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20,30);
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = a ->{
            System.out.println("无参数一个返回值,小括号可以胜率："+ a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->System.out.println("无参数无返回值，方法体中只有一行代码");
        noParameterNoReturn.test();
//方法体中只有一条语句，且是return语句
        NoParameterReturn noParameterReturn = ()-> 40;
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
    }
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Lambda 表达式中存在变量捕获，了解了变量捕获之后，我们才能更好的理解Lambda 表达式的作用域。Java当中的匿名类中，会存在变量捕获。

🏆3.1 匿名内部类🏆

匿名内部类就是没有名字的内部类。我们这里只是为了说明变量捕获，所以，匿名内部类只要会使用就好，那么下面我们来，简单的看看匿名内部类的使用就好了。

具体想详细了解的同学戳这里：https://www.cnblogs.com/SQP51312/p/6100314.html

我们通过简单的代码来学习一下：

class Test {
    public void func(){
        System.out.println("func()");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
            }
        };
    }
}
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在上述代码当中的main函数当中，我们看到的就是一个匿名内部类的简单的使用。

🥇3.2 匿名内部类的变量捕获🥇

class Test {
    public void func(){
        System.out.println("func()");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
                System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
                        +" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
            }
        };
    }
}
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在上述代码当中的变量a就是，捕获的变量。这个变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的你要保证在使用之前，没有修改。如下代码就是错误的代码。

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                a = 99;
                System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
                System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
                        +" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
            }
        };
    }
}
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该代码直接编译报错。

🥈3.3 Lambda的变量捕获🥈

在Lambda当中也可以进行变量的捕获，具体我们看一下代码。

    @FunctionalInterface
    interface NoParameterNoReturn {
        void test();
    }
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
// a = 99; error
            System.out.println("捕获变量："+a);
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
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⚾️4 Lambda在集合当中的使用⚾️

为了能够让Lambda和Java的集合类集更好的一起使用，集合当中，也新增了部分接口，以便与Lambda表达式对接。

以上方法的作用可自行查看我们发的帮助手册。我们这里会示例一些方法的使用。注意：Collection的forEach()方法是从接口 java.lang.Iterable 拿过来的。

🏄‍♀️4.1 Collection接口🏄‍♀️

forEach() 方法演示

该方法在接口 Iterable 当中，原型如下：

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
    Objects.requireNonNull(action);
    for (T t : this) {
        action.accept(t);
    }
}
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该方法表示：对容器中的每个元素执行action指定的动作。

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.forEach(new Consumer<String>(){
            @Override
            public void accept(String str){
//简单遍历集合中的元素。
                System.out.print(str+" ");
            }
        });
    }
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输出结果：

我们可以修改为如下代码：

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
//表示调用一个，不带有参数的方法，其执行花括号内的语句，为原来的函数体内容。
        list.forEach(s -> {
            System.out.println(s);
        });
    }
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输出结果：

🏊‍♀️4.2 List接口🏊‍♀️

sort()方法的演示

sort方法源码：该方法根据c指定的比较规则对容器元素进行排序。

public void sort(Comparator<? super E> c) {
    final int expectedModCount = modCount;
    Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
    if (modCount != expectedModCount) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
    modCount++;
}
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使用示例：

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String str1, String str2){
//注意这里比较长度
                return str1.length()-str2.length();
            }
        });
        System.out.println(list);
    }
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输出结果：

修改为lambda表达式：

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
//调用带有2个参数的方法，且返回长度的差值
        list.sort((str1,str2)-> str1.length()-str2.length());
        System.out.println(list);
    }
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输出结果：

🤽‍♀️4.3 Map接口🤽‍♀️

HashMap 的 forEach()

该方法原型如下：

    default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
            K k;
            V v;
            try {
                k = entry.getKey();
                v = entry.getValue();
            } catch(IllegalStateException ise) {
// this usually means the entry is no longer in the map.
                throw new ConcurrentModificationException(ise);
            }
            action.accept(k, v);
        }
    }
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作用是对Map中的每个映射执行action指定的操作。

代码示例：

public static void main(String[] args) {
    HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "hello");
    map.put(2, "bit");
    map.put(3, "hello");
    map.put(4, "lambda");
    map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>(){
        @Override
        public void accept(Integer k, String v){
            System.out.println(k + "=" + v);
        }
    });
}
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输出结果：使用lambda表达式后的代码：

public static void main(String[] args) {
    HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "hello");
    map.put(2, "bit");
    map.put(3, "hello");
    map.put(4, "lambda");
    map.forEach((k,v)-> System.out.println(k + "=" + v));
}
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输出结果：🥎5 总结🥎