Java Lambda 表達(dá)式是 Java 8 引入的一個新的功能，可以說是模擬函數(shù)式編程的一個語法糖，類似于 Javascript 中的閉包，但又有些不同，主要目的是提供一個函數(shù)化的語法來簡化我們的編碼。

Lambda 基本語法

Lambda 的基本結(jié)構(gòu)為 (arguments) -> body，有如下幾種情況：

1. 參數(shù)類型可推導(dǎo)時，不需要指定類型，如 (a) -> System.out.println(a)
2. 當(dāng)只有一個參數(shù)且類型可推導(dǎo)時，不強(qiáng)制寫 (), 如 a -> System.out.println(a)
3. 參數(shù)指定類型時，必須有括號，如 (int a) -> System.out.println(a)
4. 參數(shù)可以為空，如 () -> System.out.println(“hello”)

body 需要用 {} 包含語句，當(dāng)只有一條語句時 {} 可省略

常見的寫法如下：

(a) -> a * a
(int a, int b) -> a + b
(a, b) -> {return a - b;}
() -> System.out.println(Thread.currentThread().getId())

函數(shù)式接口 FunctionalInterface

概念

Java Lambda 表達(dá)式以函數(shù)式接口為基礎(chǔ)。什么是函數(shù)式接口（FunctionalInterface）？ 簡單說來就是只有一個方法（函數(shù)）的接口，這類接口的目的是為了一個單一的操作，也就相當(dāng)于一個單一的函數(shù)了。常見的接口如：Runnable, Comparator 都是函數(shù)式接口，并且都標(biāo)注了注解 @FunctionalInterface 。

舉例

以 Thread 為例說明很容易理解。Runnable 接口是我們線程編程時常用的一個接口，就包含一個方法 void run()，這個方法就是線程的運(yùn)行邏輯。按照以前的語法，我們新建線程一般要用到 Runnable 的匿名類，如下：

new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getId());
  }

}).start();

如果寫多了，是不是很無聊，而基于 Lambda 的寫法則變得簡潔明了，如下：

new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getId())).start();

注意 Thread 的參數(shù)，Runnable 的匿名實現(xiàn)就通過一句就實現(xiàn)了出來，寫成下面的更好理解

Runnable r = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getId());
new Thread(r).start();

當(dāng)然 Lambda 的目的不僅僅是寫起來簡潔，更高層次的目的等體會到了再總結(jié)。

再看一個比較器的例子，按照傳統(tǒng)的寫法，如下：

Integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5};
Arrays.sort(a, new Comparator<Integer>() {
  @Override
  public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    return o1 - o2;
  }
});

Lambda 表達(dá)式寫法如下：

Integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5};
Arrays.sort(a, (o1, o2) -> o1 - o2);

JDK中的函數(shù)式接口

為了現(xiàn)有的類庫能夠直接使用 Lambda 表達(dá)式，Java 8 以前存在一些接口已經(jīng)被標(biāo)注為函數(shù)式接口的：

1. java.lang.Runnable
2. java.util.Comparator
3. java.util.concurrent.Callable
4. java.io.FileFilter
5. java.security.PrivilegedAction
6. java.beans.PropertyChangeListener
   

Java 8 中更是新增加了一個包 java.util.function，帶來了常用的函數(shù)式接口：

1. Function<T, R> - 函數(shù)：輸入 T 輸出 R
2. BiFunction<T, U, R> - 函數(shù)：輸入 T 和 U 輸出 R 對象
3. Predicate<T> - 斷言/判斷：輸入 T 輸出 boolean
4. BiPredicate<T, U> - 斷言/判斷：輸入 T 和 U 輸出 boolean
5. Supplier<T> - 生產(chǎn)者：無輸入，輸出 T
6. Consumer<T> - 消費(fèi)者：輸入 T，無輸出
7. BiConsumer<T, U> - 消費(fèi)者：輸入 T 和 U 無輸出
8. UnaryOperator<T> - 單元運(yùn)算：輸入 T 輸出 T
9. BinaryOperator<T> - 二元運(yùn)算：輸入 T 和 T 輸出 T
   

另外還對基本類型的處理增加了更加具體的函數(shù)是接口，包括：BooleanSupplier, DoubleBinaryOperator, DoubleConsumer, DoubleFunction<R>, DoublePredicate, DoubleSupplier, DoubleToIntFunction, DoubleToLongFunction, DoubleUnaryOperator, IntBinaryOperator, IntConsumer, IntFunction<R>, IntPredicate, IntSupplier, IntToDoubleFunction, IntToLongFunction, IntUnaryOperator, LongBinaryOperator, LongConsumer,LongFunction<R>, LongPredicate, LongSupplier, LongToDoubleFunction,LongToIntFunction, LongUnaryOperator, ToDoubleBiFunction<T, U>, ToDoubleFunction<T>,ToIntBiFunction<T, U>, ToIntFunction<T>, ToLongBiFunction<T, U>, ToLongFunction<T> 。結(jié)合上面的函數(shù)式接口，對這些基本類型的函數(shù)式接口通過類名就能一眼看出接口的作用。

創(chuàng)建函數(shù)式接口

有時候我們需要自己實現(xiàn)一個函數(shù)式接口，做法也很簡單，首先你要保證此接口只能有一個函數(shù)操作，然后在接口類型上標(biāo)注注解 @FunctionalInterface 即可。

類型推導(dǎo)

類型推導(dǎo)是 Lambda 表達(dá)式的基礎(chǔ)，類型推導(dǎo)的過程就是 Lambda 表達(dá)式的編譯過程。以下面的代碼為例：

Function<String, Integer> strToInt = str -> Integer.parseInt(str);
編譯期間，我理解的類型推導(dǎo)的過程如下：

1. 先確定目標(biāo)類型 Function
2. Function 作為函數(shù)式接口，其方法簽名為：Integer apply(String t)
3. 檢測 str -> Integer.parseInt(str) 是否與方法簽名匹配（方法的參數(shù)類型、個數(shù)、順序 和返回值類型）
4. 如果不匹配，則報編譯錯誤
   

這里的目標(biāo)類型是關(guān)鍵，通過目標(biāo)類型獲取方法簽名，然后和 Lambda 表達(dá)式做出對比。

方法引用

方法引用(Method Reference)的基礎(chǔ)同樣是函數(shù)式接口，可以直接作為函數(shù)式接口的實現(xiàn)，與 Lambda 表達(dá)式有相同的作用，同樣依賴于類型推導(dǎo)。方法引用可以看作是只調(diào)用一個方法的 Lambda 表達(dá)式的簡化。

方法引用的語法為： Type::methodName 或者 instanceName::methodName , 構(gòu)造函數(shù)對應(yīng)的 methodName 為 new。

例如上面曾用到例子：

Function<String, Integer> strToInt = str -> Integer.parseInt(str);

對應(yīng)的方法引用的寫法為

Function<String, Integer> strToInt = Integer::parseInt;

根據(jù)方法的類型，方法引用主要分為一下幾種類型，構(gòu)造方法引用、靜態(tài)方法引用、實例上實例方法引用、類型上實例方法引用等

構(gòu)造方法引用

語法為： Type::new 。 如下面的函數(shù)為了將字符串轉(zhuǎn)為數(shù)組

方法引用寫法

Function<String, Integer> strToInt = Integer::new;

Lambda 寫法

Function<String, Integer> strToInt = str -> new Integer(str);

傳統(tǒng)寫法

Function<String, Integer> strToInt = new Function<String, Integer>() {
  @Override
  public Integer apply(String str) {
    return new Integer(str);
  }
};

數(shù)組構(gòu)造方法引用

語法為： Type[]::new 。如下面的函數(shù)為了構(gòu)造一個指定長度的字符串?dāng)?shù)組

方法引用寫法

Function<Integer, String[]> fixedArray = String[]::new;

方法引用寫法

Function<Integer, String[]> fixedArray = length -> new String[length];

傳統(tǒng)寫法

Function<Integer, String[]> fixedArray = new Function<Integer, String[]>() {
  @Override
  public String[] apply(Integer length) {
    return new String[length];
  }
};

靜態(tài)方法引用

語法為： Type::new 。 如下面的函數(shù)同樣為了將字符串轉(zhuǎn)為數(shù)組

方法引用寫法

Function<String, Integer> strToInt = Integer::parseInt;

Lambda 寫法

Function<String, Integer> strToInt = str -> Integer.parseInt(str);

傳統(tǒng)寫法

Function<String, Integer> strToInt = new Function<String, Integer>() {
  @Override
  public Integer apply(String str) {
    return Integer.parseInt(str);
  }
};

實例上實例方法引用

語法為： instanceName::methodName 。如下面的判斷函數(shù)用來判斷給定的姓名是否在列表中存在

List<String> names = Arrays.asList(new String[]{"張三", "李四", "王五"});
Predicate<String> checkNameExists = names::contains;
System.out.println(checkNameExists.test("張三"));
System.out.println(checkNameExists.test("張四"));

類型上實例方法引用

語法為： Type::methodName 。運(yùn)行時引用是指上下文中的對象，如下面的函數(shù)來返回字符串的長度

Function<String, Integer> calcStrLength = String::length;
System.out.println(calcStrLength.apply("張三"));
List<String> names = Arrays.asList(new String[]{"zhangsan", "lisi", "wangwu"});
names.stream().map(String::length).forEach(System.out::println);

又比如下面的函數(shù)已指定的分隔符分割字符串為數(shù)組

BiFunction<String, String, String[]> split = String::split;
String[] names = split.apply("zhangsan,lisi,wangwu", ",");
System.out.println(Arrays.toString(names));

Stream 對象

概念

什么是 Stream ? 這里的 Stream 不同于 io 中的 InputStream 和 OutputStream，Stream 位于包 java.util.stream 中， 也是 java 8 新加入的，Stream 只的是一組支持串行并行聚合操作的元素，可以理解為集合或者迭代器的增強(qiáng)版。什么是聚合操作？簡單舉例來說常見的有平均值、最大值、最小值、總和、排序、過濾等。

Stream 的幾個特征：

單次處理。一次處理結(jié)束后，當(dāng)前Stream就關(guān)閉了。
支持并行操作
常見的獲取 Stream 的方式

從集合中獲取

Collection.stream();
Collection.parallelStream();

靜態(tài)工廠

Arrays.stream(array)
Stream.of(T …)
IntStream.range()
這里只對 Stream 做簡單的介紹，下面會有具體的應(yīng)用。要說 Stream 與 Lambda 表達(dá)式有什么關(guān)系，其實并沒有什么特別緊密的關(guān)系，只是 Lambda 表達(dá)式極大的方便了 Stream 的使用。如果沒有 Lambda 表達(dá)式，使用 Stream 的過程中會產(chǎn)生大量的匿名類，非常別扭。

舉例

以下的demo依賴于 Employee 對象，以及由 Employee 對象組成的 List 對象。

public class Employee {

  private String name;
  private String sex;
  private int age;

  public Employee(String name, String sex, int age) {
    super();
    this.name = name;
    this.sex = sex;
    this.age = age;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }

  public String getSex() {
    return sex;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    builder.append("Employee {name=").append(name).append(", sex=").append(sex).append(", age=").append(age)
        .append("}");
    return builder.toString();
  } 
}
List<Employee> employees = new ArrayList<>();
employees.add(new Employee("張三", "男", 25));
employees.add(new Employee("李四", "女", 24));
employees.add(new Employee("王五", "女", 23));
employees.add(new Employee("周六", "男", 22));
employees.add(new Employee("孫七", "女", 21));
employees.add(new Employee("劉八", "男", 20));

打印所有員工

Collection 提供了 forEach 方法，供我們逐個操作單個對象。

employees.forEach(e -> System.out.println(e));
或者
employees.stream().forEach(e -> System.out.println(e));

按年齡排序

Collections.sort(employees, (e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge());
employees.forEach(e -> System.out.println(e));
或者
employees.stream().sorted((e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge()).forEach(e -> System.out.println(e));
打印年齡最大的女員工

max/min 返回指定排序條件下最大/最小的元素

Employee maxAgeFemaleEmployee = employees.stream()
    .filter(e -> "女".equals(e.getSex()))
    .max((e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge())
    .get();
System.out.println(maxAgeFemaleEmployee);

打印出年齡大于20 的男員工

filter 可以過濾出符合條件的元素

employees.stream()
        .filter(e -> e.getAge() > 20 && "男".equals(e.getSex()))
        .forEach(e -> System.out.println(e));
打印出年齡最大的2名男員工

limit 方法截取有限的元素

employees.stream()
    .filter(e -> "男".equals(e.getSex()))
    .sorted((e1, e2) -> e2.getAge() - e1.getAge())
    .limit(2)
    .forEach(e -> System.out.println(e));

打印出所有男員工的姓名，使用 , 分隔

map 將 Stream 中所有元素的執(zhí)行給定的函數(shù)后返回值組成新的 Stream

String maleEmployeesNames = employees.stream()
    .map(e -> e.getName())
    .collect(Collectors.joining(","));
System.out.println(maleEmployeesNames);

統(tǒng)計信息

IntSummaryStatistics, DoubleSummaryStatistics, LongSummaryStatistics 包含了 Stream 中的匯總數(shù)據(jù)。

IntSummaryStatistics stat = employees.stream()
    .mapToInt(Employee::getAge).summaryStatistics();
System.out.println("員工總數(shù)：" + stat.getCount());
System.out.println("最高年齡：" + stat.getMax());
System.out.println("最小年齡：" + stat.getMin());
System.out.println("平均年齡：" + stat.getAverage());

總結(jié)

Lambda 表達(dá)式確實可以減少很多代碼，能提高生產(chǎn)力，當(dāng)然也有弊端，就是復(fù)雜的表達(dá)式可讀性會比較差，也可能是還不是很習(xí)慣的緣故吧，如果習(xí)慣了，相信會喜歡上的。凡事都有兩面性，就看我們?nèi)绾稳テ胶膺@其中的利弊了，尤其是在一個團(tuán)隊中。

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