Java 8 Lambda

为什么需要Lambda表达式

不要纠结什么是Lambda表达式，什么是函数式编程，先来看一下Java8新的语法特性带来的便利之处，相信你会过目不忘的。

在有Lambda表达式之前，要新建一个线程，需要这样写：

package com.lambdatest;/** * Created by root on 3/6/17. */public class Main {    public static void main(String[] args) {        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                System.out.println("Thread run()");            }        }).start();    }}

有Lambda表达式之后，则可以这样写：

package com.lambdatest;/** * Created by root on 3/6/17. */public class Main {    public static void main(String[] args) {        new Thread(                () -> System.out.println("Thread run()")        ).start();    }}

正如你所见，之前无用的模板代码不见了！如上所示，Lambda表达式一个常见的用法是取代(某些)匿名内部类，但Lambda表达式的作用不限于此。

Lambda表达式的原理

刚接触Lambda表达式可能觉得它很神奇：不需要声明类或者方法的名字，就可以直接定义函数。这看似是编译器为匿名内部类简写提供的一个小把戏，但事实上并非如此，Lambda表达式实际上是通过invokedynamic指令来实现的。先别管这么多，下面是Lambda表达式几种可能的书写形式，“看起来”并不是很难理解。

        Runnable run = () -> System.out.println("Hello World");        ActionListener listener = event -> System.out.println("button clicked");        Runnable multiline = () -> {            System.out.println("Hello");            System.out.println("World");        };        BinaryOperator<Long> add = (Long x, Long y) -> x + y;        BinaryOperator<Long> addImplicit = (x, y) -> x + y;

通过上面的代码可以发现：

• Lambda表达式是有类型的，赋值操作的左边就是类型。Lambda表达式的类型实际上是对应接口的类型。
• Lambda表达式可以包含多行代码，需要用大括号把代码块括起来，就像写函数一样。
• 大多数时候，Lambda表达式的参数表可以省略类型，这得益于javac的类型推导机制，编译器可以根据上下文推导出类型信息。

表面上看起来每个Lambda表达式都是原来匿名内部类的简写形式，该内部类实现了某个函数接口(Functional Interface)，但事实上比这稍微复杂一些，这里不再展开。所谓函数接口是指内部只有一个接口函数的接口。Java是强类型语言，无论有没有显式指明，每个变量和对象都必须有明确的类型，没有显式指定的时候编译器会尝试确定类型。Lambda表达式的类型就是对应函数接口的类型。

Lambda表达式和Stream

Lambda表达式的另一个重要的用法，是和Stream一起使用。Stream is a sequence of elements supporting sequential and parallel aggregate operations。Stream就是一组元素的序列，支持对这些元素进行各种操作，而这些操作是通过Lambda表达式指定的。可以把Stream看作Java Collection的一种视图，就像迭代器是容器的一种视图那样(但Stream不会修改容器中的内容)。下面例子展示了Stream的常见用法：

例子1

假设需要从一个字符串列表中选出以数字开头的字符串并输出，Java 7之前是这样写的：

package com.lambdatest;import java.util.Arrays;import java.util.List;/** * Created by root on 3/6/17. */public class Main {    public static void main(String[] args) {        List<String> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");        for(String str : list) {            if(Character.isDigit(str.charAt(0))) {                System.out.println(str);            }        }    }}

而Java 8需要这样写：

package com.lambdatest;import java.util.Arrays;import java.util.List;/** * Created by root on 3/6/17. */public class Main {    public static void main(String[] args) {        List<String> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");        list.stream()   // 得到容器的Stream                .filter(str -> Character.isDigit(str.charAt(0)))    // 选出以数字开头的字符串                .forEach(str -> System.out.println(str));   // 输出字符串    }}

上述代码首先调用list.stream()方法得到容器的Stream，然后调用filter()方法过滤出以数字开头的字符串，最后调用forEach()方法输出结果。

使用Stream有两个明显的好处：

1. 减少了模板代码，只用Lambda表达式指名所需操作，代码语义更加明确，便于阅读。
2. 将外部迭代改成了Stream的内部迭代，方便了JVM本身对迭代过程进行优化(比如可以并行迭代)。

例子2

假设要从一个字符串列表中，选出所有不以数字开头的字符串，并将其转换成大写形式，并把结果放到新的集合当中。Java 8的书写代码如下：

package com.lambdatest;import java.util.Arrays;import java.util.List;import java.util.Set;import java.util.stream.Collectors;/** * Created by root on 3/6/17. */public class Main {    public static void main(String[] args) {        List<String> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");        Set<String> strSet = list.stream()   // 得到容器的Stream                .filter(str -> !Character.isDigit(str.charAt(0)))    // 选出不以数字开头的字符串                .map(String::toUpperCase)   // 转换成大写形式                .collect(Collectors.toSet());   // 生成结果集    }}

上面的代码首先调用list.stream()方法得到容器的Stream，然后调用filter()方法选出不以数字开头的字符串，之后调用map()方法将字符串转换成大写形式，最后调用collect()方法将结果转换成Set。这个例子还向我们展示了方法引用(method references)，以及收集器(collector)的用法，这里不再展开说明。

通过这个例子我们看到了Stream链式操作，即多个操作可以连成一串。不用担心这会导致对容器的多次迭代，因为不是每个Stream操作都会立即执行的。Stream的操作分为两类，一类是中间操作(intermediate operations)，另一类是结束操作(terminal operations)，只有结束操作才会导致真正的代码执行，中间操作只会做一些标记，表示需要对Stream进行某种操作，这意味着可以在Stream上通过关联多种操作，但最终只需要一次迭代。如果你熟悉Spark RDD，对这些概念应该不陌生。