Lambda表达式超详解

小鱼儿 2024-02-05 18:32 48阅读 0赞

**目录**

背景

Lambda表达式的用法

函数式接口

Lambda表达式的基本使用

语法精简

变量捕获

匿名内部类

匿名内部类中的变量捕获

Lambda的变量捕获

Lambda表达式在类集中的使用

Collection接口

List接口

Map接口

总结

--------------------

## 背景 ##

> Lambda表达式是Java SE 8中的一个重要的新特性.**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表达式基于数学中的λ演算得名,也可以称为闭包.

### Lambda表达式的用法 ###

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

Lambda表达式由三个部分组成:

> 1.parameters:**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声明也可不声明而由JVM隐含的判断.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**,是在函数式接口里方法的实现.代码块可返回一个值或什么都不返回,这里的代码块等同于方法中的方法体,如果是表达式,可以返回一个值或者什么都不返回.

举个栗子:

> //1.不需要参数,返回值为2
> 
> ()->2
> 
> //2.接收一个参数(数字类型),返回其两倍的值
> 
> x -> 2 \* x
> 
> //3.接收两个参数(数字),并返回它们的和
> 
> (x, y) -> x + y
> 
> //4.接收2个int型整数,返回它们的乘积
> 
> (int x, int y) -> x \* y
> 
> //5.接收一个string对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来是返回void)
> 
> (String s) -> System.out.println(s)

### 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.**如果一个接口有且只有一个抽象方法,那么该接口就是函数式接口**
> 
> 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:

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

但是这种方法也是可以的:

@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");
        }
    }

## Lambda表达式的基本使用 ##

首先,我们事先准备好几个接口:

//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);
    }

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表达式时的调用方式:

NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn(){
        @Override
        public void test() {
            System.out.println("hello");
        }
    };

具体使用见以下代码:

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("一个参数一个返回值: " + 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("有返回值且有一个参数");
                return a;
            };
            ret = oneParameterReturn.test(50);
            System.out.println(ret);
    
            MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a, int b) -> {
                System.out.println("有返回值且有多个参数");
                return a + b;
            };
            ret = moreParameterReturn.test(70, 60);
            System.out.println(ret);
        }
    }

### 语法精简 ###

> 1.参数类型可以省略,**如果需要省略,每个参数的类型都需要省略**.
> 
> 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:

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);
        }

## 变量捕获 ##

Lambda表达式中存在标量捕获,了解变量捕获之后,我们才能更好地理解Lambda表达式的作用域.

**Java当中的匿名类中,会存在变量捕获**.

### 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即可,那么下面来简单看看匿名内部类的使用就好了.

举个简单的例子:

class Test {
        public void func() {
            System.out.println("func()");
        }
    }
    
    public class TestDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Test t = new Test() {
                @Override
                public void func() {
                    System.out.println("我是匿名内部类,且重写了func这个方法! ");
                }
            };
    
            t.func();
        }
    }

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使用.

### 匿名内部类中的变量捕获 ###

在匿名内部类中,在使用内外的变量时,有两个条件:(**要么是常量,要么是未修改的变量**)

来看一下代码:

public class TestDemo1 {
        public static void main(String[] args) {
            int a = 100;
            Test t1 = new Test() {
                @Override
                public void func() {
                    System.out.println("我是匿名内部类,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! ");
                }
            };
    
            t1.func();
        }
    }

在上述代码当中变量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 TestDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            int a = 100;
            Test t2 = new Test() {
                @Override
                public void func() {
                    a = 99;
                    System.out.println("我是匿名内部类,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.

### Lambda的变量捕获 ###

**lambda其实就是可以认为是匿名内部类的实现**

在lambda表达式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 class TestDemo3 {
        public static void main(String[] args) {
            int a = 10;
            NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> {
                //a = 99;error
                System.out.println("捕获变量" + a);
            };
            noParameterNoReturn.test();
        }
    }

## Lambda表达式在类集中的使用 ##

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

<table style="width:700px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>对应的接口</strong></td> 
   <td><strong>新增的方法</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Collection</td> 
   <td>removelf() spliterator() stream() parallelStream() forEach()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>List</td> 
   <td>replaceAll() sort()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Map</td> 
   <td> <p>getOrDefault() forEach() replaceAll() putlfAbsent() remove() replace()</p> <p>computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge()</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上方法的作用可自行查看javaapi.

### 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);
        }
    }

该方法表示:对容器中的每个元素执行action指定动作.

public class TestDemo4 {
        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 s) {
                    //简单遍历集合中元素
                    System.out.println(s + " ");
                }
            });
        }
    }

输出结果:

![c0f98c02785e45408689d9017d5ab228.png][]

我们可以修改为如下代码:

public class TestDemo4 {
        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));
        }
    }

### 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 ConcurrentModificationExpection();
        }
        modCount++;
    }

使用示例:

public class TestDemo5 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("hello");
            list.add("bit");
            list.add("lambda");
            System.out.println(list);
            list.sort(new Comparator<String>() {
                @Override
                public int compare(String o1, String o2) {
                    //这里比较长度
                    return o1.length() - o2.length();
                }
            });
            System.out.println(list);
        }
    }

输出结果:

![e5df845a96454fc1ace8fa5734db8bcf.png][]

修改为lambda表达式:

public class TestDemo5 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("hello");
            list.add("bit");
            list.add("lambda");
            System.out.println(list);
            //调用带有两个参数的方法,且返回长度的差值
            list.sort((str1, str2) -> str1.length() - str2.length());
            System.out.println(list);
        }
    }

### Map接口 ###

**HashMap的forEach()**

该方法的原型如下:

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 {
                //this usually means the entry is no longer in the map.
                throw new ConcurrentModificationExpection(ise);
            }
            action.accept(k, v);
        }
    }

作用是对Map中的每个映射执行action指定操作.

代码示例:

public class TestDemo6 {
        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 integer, String s) {
                    System.out.println(integer + " = " + s);
                }
            });
        }
    }

输出结果:

![7aef05246379446b90d00505e00086c4.png][]

使用lambda表达式之后的代码:

## 总结 ##

lambda表达式的优点很明显,在代码层次上来说,使代码变得非常地简洁.缺点也不明显,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.非常容易进行并行运算
> 
> 4.Java引入了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,很多计算未有传统的for性能要高
> 
> 3.不容易进行调试

[c0f98c02785e45408689d9017d5ab228.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/c62eb5149b1f44bfbc64194b33169fb1.png
[e5df845a96454fc1ace8fa5734db8bcf.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/c6ea703de1304c069d317ce5690b43ab.png
[7aef05246379446b90d00505e00086c4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/c2275dfe60ec44248ab311ebc334fb55.png