【JAVA-数据结构】Lambda表达式

还是老规矩，继续进行，有需要的大家持续关注。

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：

1. 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。

2. ->：可理解为“被用于”的意思

3. 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。

java">// 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)

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：

1. 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

2. 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：

java">@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {//注意：只能有一个方法void test();
}

但是这种方式也是可以的：

java">@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");}
}

2 Lambda表达式的基本使用

首先，我们实现准备好几个接口：

java">//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);
}

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：

java">NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn(){@Overridepublic void test() {System.out.println("hello");}
};
noParameterNoReturn.test();

具体使用见以下示例代码：

java">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);}
}

2.1 语法精简

1. 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。

2. 参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略

3. 如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略

4. 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：

java">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);
}

3 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。

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。

我们通过简单的代码来学习一下：

java">class Test {public void func(){System.out.println("func()");}
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {new Test(){@Overridepublic void func() {System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");}};}
}

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

java">class Test {public void func(){System.out.println("func()");}
}
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {int a = 100;new Test(){@Overridepublic 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！");}};}
}

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。

java">public class TestDemo {public static void main(String[] args) {int a = 100;new Test(){@Overridepublic 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！");}}}}

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。

java">@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {void test();
}
public static void main(String[] args) {int a = 10;NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{// a = 99; errorSystem.out.println("捕获变量："+a);};noParameterNoReturn.test();
}

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。

对应的接口	新增的方法
Collection	removeIf() spliterator() stream() parallelStream() forEach()
List	replaceAll() sort()
Map	getOrDefault() forEach() replaceAll() putIfAbsent() remove() replace() computeIfAbsent()computeIfPresent() compute() merge()

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：

java">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。

java">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>(){@Overridepublic void accept(String str){//简单遍历集合中的元素。System.out.print(str+" ");}});
}

输出结果：Hello bit hello lambda

我们可以修改为如下代码：

java">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);});
}

输出结果：Hello bit hello lambda

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。

java">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：

java">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>() {@Overridepublic int compare(String str1, String str2){//注意这里比较长度return str1.length()-str2.length();}});System.out.println(list);
}

输出结果：bit, Hello, hello, lambda

修改为lambda表达式：

java">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);
}

输出结果：bit, Hello, hello, lambda

4.3 Map接口

HashMap 的 forEach()

该方法原型如下：

java">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：

java">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>(){@Overridepublic void accept(Integer k, String v){System.out.println(k + "=" + v);}});
}

输出结果：

1=hello 2=bit 3=hello 4=lambda

使用lambda表达式后的代码：

java">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));
}

输出结果：

1=hello 2=bit 3=hello 4=lambda

5 总结

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：

1. 代码简洁，开发迅速

2. 方便函数式编程

3. 非常容易进行并行计算

4. Java 引入 Lambda，改善了集合操作

缺点：

1. 代码可读性变差

2. 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高

3. 不容易进行调试