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1. 背景 ?
? Lambda 表达式 是JDK8新增的特性,Lambda 表达式 可以取代大部分匿名内部类,写出更优雅的Java代码,尤其在集合的遍历和其他集合操作中,可以将函数作为一个方法的参数,也就是函数作为参数传递到方法中,极大地优化代码结构JDK也提供了大量的内置函数式接口供开发者使用,使得 Lambda 表达式 的运用更加方便、高效。
Lambda 表达式(Lambda expression)可以看作是一个匿名函数,基于数学中的λ演算得名,也可称为闭包(Closure)Lambda 表达式 的使用场景:用以简化接口实现2. 基本使用 ?
? 1. 语法格式
? Lambda表达式的基本语法:由 参数列表(parameters)、箭头符号(一>) 和方法体(expression 或者 statements)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返回,这里的代码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返回。
其中,表达式会被执行,然后返回执行结果;语句块中的语句会被依次执行,就像方法中的语句一样。
Lambda表达式常用的语法格式如下所示:
语法格式 | 描述 |
() -> System.out.println("Hello IsLand1314"); | 无参数,无返回值 |
(x) -> System.out.println(x); | 有一个参数,无返回值 |
x -> System.out.println(x); | 若只有一个参数,小括号可以省略不写 |
Comparator<Integer>com = (x,y) -> { System.out.priniln("函数式接口"); return Integer,compare(x,y); }; | 有两个以上的参数,有返回值,并且Lambda方法体中有多条语句 |
Comparator<Integer>com = (x,y) -> Integer,compare(x,y);); | 若Lambda方法体中只有一条语句,return和大括号都可以省略不写 |
(Integer x, Integer y) -> Integer.compare(x, y): | Lambda表达式的参数列表的数据类型可以省略不写,因为 Java 虚拟机的编译器可以通过上下文推断出数据类型,即 "类型推断" |
? 2. 函数式接口
? 虽然说,Lambda 表达式 可以在⼀定程度上简化接口的实现。但是,并不是所有的接口都可以使用lambda表达式来简洁实现的。
? Lambda 表达式 毕竟只是⼀个匿名方法。当实现的接口中的方法过多或者多少的时候,lambda表达式都是不适用的。
lambda表达式,只能实现函数式接口,函数式接口定义:一个接口有且只有一个抽象方法如下:
//有且只有一个实现类必须要实现的抽象方法,所以是函数式接口interface Test{ public void test();}
⼀个接口中,要求实现类必须实现的抽象方法,有且只有⼀个!这样的接口,就是函数式接口 补充:
? @FunctionalInterface
是⼀个注解,用在接口之前,判断这个接口是否是⼀个函数式接口。如果是函数式接口,没有任何问题。如果不是函数式接口,则会报错功能类似于 @Override@FunctionalInterfaceinterface NoParameterNoReturn {//注意:只能有一个方法void test();}
但是这种方式也是可以的:
@FunctionalInterfaceinterface 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");}}
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Lambda 表达式 只能简化函数式接口的匿名内部类的写法
? 3. 具体使用
? 我们在上面提到过,Lambda表达式本质是一个匿名函数,函数的方法是:返回值 方法名 参数列表 方法体
在 Lambda 表达式 中我们只需要关心:参数列表 方法体首先,我们实现准备好几个接口:
//无返回值无参数@FunctionalInterfaceinterface NoParameterNoReturn { void test();}//无返回值一个参数@FunctionalInterfaceinterface OneParameterNoReturn { void test(int a);}//无返回值两个参数@FunctionalInterfaceinterface MoreParameterNoReturn { void test(int a,int b);}//有返回值无参数@FunctionalInterfaceinterface NoParameterReturn { int test();}//有返回值一个参数@FunctionalInterfaceinterface OneParameterReturn { int test(int a);}//有返回值多个参数@FunctionalInterfaceinterface MoreParameterReturn { int test(int a,int b);}
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();
使用 Lambda 表达式 的时候的调用方式 public class Test { public static void main(String[] args) { NoParameterNoReturn n = ()->{ System.out.println("无参数无返回值"); }; n.test(); OneParameterNoReturn o = (a)-> { System.out.println("无返回值一个参数 "+a); }; o.test(666); MoreParameterNoReturn m = (int a,int b)->{ System.out.println("无返回值两个参数 "+a+" "+b); }; m.test(666,999); System.out.println("================"); NoParameterReturn n1 = ()->{ return 666; }; int ret1 = n1.test(); System.out.println(ret1); System.out.println("================"); OneParameterReturn o1 = (int a)->{ return a; }; int ret2 = o1.test(999); System.out.println(ret2); System.out.println("================"); MoreParameterReturn m1 = (int a,int b)-> { return a+b; }; int ret3 = m1.test(10,90); System.out.println(ret3); }}// 打印结果:无参数无返回值无返回值一个参数 666无返回值两个参数 666 999================666================999================100
? Lambda 表达式 的语法还可以精简,显得非常有逼格,但是可读性就非常差,之前我们上面说过 Lambda 表达式 的语法格式表格。
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,其是return语句,那么大括号可以省略,且去掉return关键字public class Test { 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,小括号可以省略:"+ 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); }}// 结果如下:无返回值多个参数,省略参数类型:20 30无参数一个返回值,小括号可以省略:10无参数无返回值,方法体中只有 一行代码40
可能还不直观,一般来说,大家只要向下面这样使用就行
interface T{ public int test(String name,int age);}public class Test { public static void main(String[] args) { T t = (name, age) -> { System.out.println(name + " "+ age + " 岁了"); return age + 1; }; int age = t.test("qian", 18); System.out.println(age); }}// 输出如下:qian 18 岁了19
4. 变量捕获
? 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。
? 1. 匿名内部类变量捕获
匿名内部类就是没有名字的内部类 。在前面的博客——>【Java 学习】:内部类详解 中提到了匿名内部类中变量的捕获。
而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匿名内部类中:一定是程序在运行的过程当中没有发生改变的量那么下面我们来,下面就来看看匿名内部类的使用及其变量捕获
//有参 有返回值class T{ public void func(){ System.out.println("func()"); }}public class Test { public static void main(String[] args) { int a = 100; new T(){ // a = 666; // 如果把 a 在匿名内部类修改,就会报错 @Override public void func() { System.out.println("a= " + a); }}.func(); }}// 输出a= 100
注意: 上面在匿名内部类注释的 a = 666,代码中会报错
原因如下:
匿名内部类中可以访问外部方法的局部变量(如 a),但这个变量必须是 final 或 隐式 final,这里的 a 由于没有被修改,因此是隐式 final,所以可以安全访问。
你注释掉的代码 a = 666; 会导致编译错误,因为局部变量 a 在 Lambda 或匿名内部类中不可修改,必须保持其初始值
? 2. Lambda的变量捕获
在 Lambda 表达式当中也可以进行变量的捕获
Lambda 表达式的变量捕获,同样也是不能捕获放生改变的,如果发生改变就会报错具体我们看一下代码
public class Test { @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(); }}
注意事项:
这里类似于局部内部类、匿名内部类,依然存在闭包的问题。如果在 Lambda 表达式中,使用到了局部变量,那么这个局部变量会被隐式的声明为 final。是⼀个常量,不能修改值。5. 函数引用
? Lambda 表达式是为了简化接口的实现的。在Lambda 表达式中,不应该出现比较复杂的逻辑。
如果在 Lambda 表达式中出现了过于复杂的逻辑,会对程序的可读性造成非常大的影响。如果在 Lambda 表达式中需要处理的逻辑比较复杂,⼀般情况会单独的写⼀个方法。在 Lambda 表达式中直接引用这个方法即可。函数引用:引用⼀个已经存在的方法,使其替代lambda表达式完成接口的实现
? 1. 静态方法引用
语法
类::静态方法
案例如下:
interface T{ int test(int a,int b);}class Cal{ public static int add(int a,int b ){ return a + b; }}public class Test { public static void main(String[] args) { //实现多个参数,一个返回值的接口 //对一个静态方法的引用,语法:类::静态方法 T t = Cal::add; System.out.println(t.test(4,5)); }}// 输出结果:9
注意事项
在引用的方法后面,不要添加小括号。引用的这个方法,参数(数量、类型)和返回值,必须要跟接口中定义的⼀致
? 2. 非静态方法引用
语法
对象::非静态方法
案例如下:
interface T{ int test(int a,int b);}public class Test { private static class Cal{ public int add(int a, int b) { return a+b; } } public static void main(String[] args) { // //对非静态方法的引用,需要使用对象来完成 // 两种方法 // 方法一 Cal cal = new Cal(); T t = cal::add; // 方法二: //T t = new Cal()::add; System.out.println(t.test(4,5)); }}
注意事项
在引用的方法后面,不要添加小括号。引用的这个方法, 参数(数量、类型) 和 返回值, 必须要跟接口中定义的⼀致
? 3. 构造方法引用
使用场景
如果某⼀个函数式接口中定义的方法,仅仅是为了得到⼀个类的对象。此时我们就可以使用构造方法的引用,简化这个方法的实现。语法:
类名::new
案例如下:
public class Test { private static class Student { String name; int age; //无参构造 public Student() { System.out.println("学生对象的无参构造"); } //有参构造 public Student(String name, int age) { System.out.println("学生对象的有参构造"); this.name = name; this.age = age; } } //定义一个函数式接口,用以获取无参的对象 @FunctionalInterface private interface GetStudent { //若此方法仅仅是为了获得一个Student对象,而且通过无参构造去获取一个Student对象作为返回值 Student s(); } //定义一个函数式接口,用以获取有参的对象 @FunctionalInterface private interface GetStudentWithParameter { //若此方法仅仅是为了获得一个Student对象,而且通过有参构造去获取一个Student对象作为返回值 Student a(String name, int age); } // 测试 public static void main(String[] args) { //lambda表达式实现接口 GetStudent lm = Student::new; //引用到学生类中的无参构造方法,获取到一个学生对象 Student s1 = lm.s(); System.out.println("学生的名字:" + s1.name + " 学生的年龄:" + s1.age); //学生的名字:null 学生的年龄:0 System.out.println("--------------------------------"); GetStudentWithParameter lm2 = Student::new;//引用到Student类中的有参构造,来获取一个学生对象 Student s2 = lm2.s("IsLand", 18); System.out.println("学生的名字:" + s2.name + " 学生的年龄:" + s2.age);//学生的名字:IsLand 学生的年龄:18 }}
这里 Student::new 是对 Student 类中无参构造方法的引用,使用它来实现 GetStudent 接口的 test() 方法。因此,lm.test() 会调用 Student 类的无参构造器,返回一个 Student 对象。在这种情况下,Student 对象的 name 和 age 字段会保持默认值:null 和 0。
注意事项:可以通过接口中的方法的参数, 区分引用不同的构造方法。
6. Lambda 在集合中的使用
? 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。
多提一句:要用Lambda遍历集合就一定要看懂源码注意:Collection的forEach()方法是从接口 java.lang.Iterable 拿过来的
? 1. Collection 接口
forEach() 方法演示
? forEach()方法遍历集合。如果要打印元素,它需要的实现 Consumer接口,同时要实现重写 accept() 方法,它会把数组里的每一个元素都交给 accept()方法。
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);}}
该方法表示:对容器中的每个元素执行action指定的动作 public class Test { public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("Hello");list.add("IsLand");list.add("Hello");list.add("lambda");// 两种遍历遍历list.forEach(new Consumer<String>() {@Overridepublic void accept(String str) {//简单遍历集合中的元素。System.out.print(str + " ");}});System.out.println();System.out.println("----------------------------");//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.print(s + " ");});}}// 输出:Hello IsLand Hello lambda ----------------------------Hello IsLand Hello lambda
? 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++;}
使用示例:
public class Test { public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("Hello");list.add("IsLand");list.add("Hello");list.add("lambda");// 两种排序方式list.sort(new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {//注意这里比较长度return s1.length() - s2.length();}});System.out.println(list);System.out.println("----------------------------");// 修改为 Lambda 表达式//调用带有2个参数的方法,且返回长度的差值list.sort((s1, s2)->s1.length() - s2.length());System.out.println(list);}}// 输出如下:[Hello, Hello, IsLand, lambda]----------------------------[Hello, Hello, IsLand, lambda]
? 3. Arrays 接口
public class Test { public static void main(String[] args) {String[] a = {"program", "creek", "is", "a", "java", "site"};Arrays.sort(a, (m,n)->Integer.compare(m.length(), n.length())) ;System.out.println("Lambda 语句体只有一条语句,参数类型可推断: " + Arrays.toString(a));Arrays.sort(a, (String m, String n)->{if( m.length() > n.length()) return -1;else return 0;});System.out.println("Lambda 语句体有多条语句,参数类型可推断: " + Arrays.toString(a));}}// 输出结果如下:Lambda 语句体只有一条语句,参数类型可推断: [a, is, java, site, creek, program]Lambda 语句体有多条语句,参数类型可推断: [program, creek, java, site, is, a]
? 4. 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);}}
作用是对Map中的每个映射执行action指定的操作 代码示例
public class Test { public static void main(String[] args) { HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>(); map.put(1, "Hello");map.put(2, "IsLand"); 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); } }); System.out.println("--------------------------------------");// 改为 Lambda 表达式map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "=" + v)); }}// 运行结果如下:1=Hello2=IsLand3=Hello4=lambda--------------------------------------1=Hello2=IsLand3=Hello4=lambda
7. 小结
Lambda表达式的优点很明显,在代码层次上来说,使代码变得非常的简洁。缺点也很明显,代码不易读
优点:
简化代码:使得代码更加简洁,尤其是在处理集合、并行处理和事件监听时。增强可读性:通过将代码行为和逻辑传递给方法,减少了冗长的匿名类实现。支持函数式编程:Lambda 使得 Java 更加符合函数式编程范式,增强了代码的表达能力。能够与 Stream API 结合:Lambda 表达式与 Java 8 引入的 Stream API 配合使用,可以更方便地进行集合的操作(如过滤、映射、聚合等)。缺点:
调试困难:Lambda 表达式是匿名的,难以在调试时逐步跟踪。尤其是复杂的 Lambda 表达式可能使得代码的可调试性下降。过度使用 Lambda:如果 Lambda 表达式过于复杂或滥用,可能会导致代码的可读性下降,尤其是当 Lambda 的行为变得不直观时。性能问题:虽然 Lambda 表达式的引入让代码更加简洁,但在某些情况下,Lambda 的性能可能不如传统的匿名类或普通方法调用,因为每次调用 Lambda 都涉及到对象的创建(比如生成函数式接口的代理)。Lambda表达式有什么使用前提: 必须是接口的匿名内部类,接口中只能有一个抽象方法
隐式 final:如果局部变量没有明确声明为 final
,但在 Lambda 表达式中没有改变它的值,则编译器会隐式将其视为 final