是时候学习一波Lambda表达式了

是时候学习一波Lambda表达式了

Android N预览版的发布, 支持了一些java 8的新特性, lambda表达式算是最重要的新特性之一. 本篇文章将会探讨及使用Lambda表达式, 跟紧Google粑粑的脚步

什么是Lambda

首先Lambda并不是新鲜事物, 其为java8最重要的新特性之一. 我们Android开发者开始一直用java7, 直到AndroidN的发布终于能过使用Lambda.

要明白什么是Lambda, 先要知道什么是闭包(Closure).

闭包来源于函数式编程, 关于闭包的概念各类定义总是深(bu)奥(shuo)难(ren)懂(hua). 用人话来说就是:

“定义在函数内部的函数”, 在本质上，闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁
–来自阮一峰技术博客

而Lambda表达式是java对闭包这一特性的实现方式.

在java中实际使用时就是将函数参数中某类匿名内部类改写成不明觉屌的Lambda表达式.

等等, 这个某类匿名内部类是神马意思?

这类能用Lambda表达式替代的匿名内部类有两个条件: 必须是接口类型; 只有一个抽象方法.

Lambda的使用

语法

基本语法

(parameters) -> { expression or statements }

下面是一些例子:

// 无参数, 返回1+2的结果 
() -> 1+2  

// 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值  
x -> 2 * x

// 接收2个参数(数字),返回表达式运算的结果 
(x, y) -> x + y

// 多个语句要用大括号包裹, 并且返回值要用return指明
(x, y) -> {
    int result = x + y;
    System.out.print(result);
    return result;
}

// 接收string 对象, 并在控制台打印 
s -> System.out.print(s)

其中参数的类型可以不声明, 编译器会结合上下文智能推断, 比如这句

s -> System.out.print(s)

等价于

(String s) -> System.out.print(s)

注意: 无参数时()不能省略

语法非常简单, 就是因为简单, 反而更让人摸不着头脑, 接下来开始介绍具体使用

java中使用Lambda

先看看我们常写的Runnable接口如何改写成Lambda形式

使用匿名内部类的写法

new Thread(new Runnable() {  
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("Hello Lambda!");  
    }  
}).start();  

使用Lambda表达式

new Thread(() -> System.out.println("Hello Lambda!")).start(); 

改写过程一目了然, 就是原本写匿名内部类的地方, 改写成了

参数 -> 表达式或者代码库块

再来总结一下Lambda表达式的使用条件:

1. 函数(可以是构造函数)的参数是接口
2. 这个接口只包含一个抽象方法

这样就可以使用酷炫拽的Lambda表达式了

自定义接口使用Lambda

下面尝试自定义接口使用Lambda, 对使用方式理解更清晰

第一步, 创建一个Person类

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

第二步, 创建一个接口, 用来打印Person

public interface IPersonPrinter {
    void printPerson(Person p);
}

第三步, 创建方法打印Person

private static void printPerson(Person p, IPersonPrinter personPrinter){
    personPrinter.printPerson(p);
}

接下来要在main函数中调用第三步的方法, 先来看不使用Lambda表达式的代码

Person person = new Person("Smarx", 23);
printPerson(person, new IPersonPrinter() {
    @Override
    public void printPerson(Person p) {
        System.out.println(p.toString());
    }
});

很简单的操作却要使用这么多行代码, 只有一行代码是有效的. 而使用Lambda表达式后, 只需要一行代码:

printPerson(person, p -> System.out.println(p.toString()));

完整的调用代码如下:

public class LambdaDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Smarx", 23);
        printPerson(person, p -> System.out.println(p.toString()));
    }

    private static void printPerson(Person p, IPersonPrinter personPrinter){
        personPrinter.printPerson(p);
    }
}

如何使Android Studio支持Lambda

在Android N出现之前, 大家都是使用gradle-retrolambda插件支持的. 网上相关的文章很多, 如果需要可自行学习这个库的配置及使用.

下面介绍使用Android N支持Lambda表达式

首先确保你的jdk已经升级到了1.8, 然后在将工程根目录的build.gradle中的gradle版本改成最新版本, 目前最新的版本是2.1.0-alpha4

dependencies {
    classpath 'com.android.tools.build:gradle:2.1.0-alpha4'
}

module目录的build.gradle配置如下:

android {
    compileSdkVersion 'android-N'
    // buildTools必须用24以上
    buildToolsVersion "24.0.0 rc3"

    defaultConfig {
        applicationId "com.github.smarxpan"
        minSdkVersion 'N'  //使用Android N最小版本也要是Android N
        targetSdkVersion 'N'
        versionCode 1
        versionName "1.0"

        // 使用jack(Java Android Compiler Kit)工具链
        jackOptions{
            enabled true
        }
    }
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }
    // 配置JDK为1.8
    compileOptions {
        sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8
        targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8
    }
}

这样就能愉快的将我们常写的某些匿名内部类写成Lambda表达式了, such as:

findViewById(R.id.btn).setOnClickListener( view -> {
    Toast.makeText(MainActivity.this, "Hello Lambda", Toast.LENGTH_SHORT).show();
});

Lambda和匿名内部类的区别

看起来Lambda表达式只是简化了匿名内部类的书写, 事实上Lambda并非匿名内部类的语法糖, Lambda的效率比匿名内部类要高.

*以下内容主要学习自深入探索Java 8 Lambda表达式
, 我不过拾人牙慧, 不值一哂*

匿名内部类形式

我们依旧使用前面自定义Lambda表达式的例子研究, 先来看匿名内部类的代码:

public class LambdaDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Smarx", 23);
        printPerson(person, new IPersonPrinter() {
            public void printPerson(Person p) {
                System.out.println(p.toString());
            }
        });
    }

    private static void printPerson(Person p, IPersonPrinter personPrinter){
        personPrinter.printPerson(p);
    }
}

进入这个文件所在的目录, 使用命令行编译

javac LambdaDemo.java

再使用javap命令查看字节码

javap -c -v LambdaDemo

可以看到匿名内部类生成的字节码如下:

12: aload_1
13: new           #5                  // class LambdaDemo$1
16: dup
17: invokespecial #6                  // Method LambdaDemo$1."<init>":()V
20: invokestatic  #7                  // Method printPerson:(LPerson;LIPersonPrinter;)V
23: return

上述字节码的含义如下：

• 第13行，使用字节码操作new创建了类型LambdaDemo$1的一个对象，同时将新创建的对象的的引用压入栈中。
• 第16行，使用dup操作复制栈上的引用。
• 第17行，上面的复制的引用被指令invokespecial消耗使用，用来初始化匿名内部类实例。
• 第20行，调用本类的静态方法printPerson

Lambdas表达式和invokedynamic

将匿名内部类改写成Lambda

printPerson(person, p -> System.out.println(p.toString()));

重新编译后再查看字节码

12: aload_1
13: invokedynamic #5,  0              // InvokeDynamic #0:printPerson:()LIPersonPrinter;
18: invokestatic  #6                  // Method printPerson:(LPerson;LIPersonPrinter;)V
21: return

可以看到字节码与匿名内部类的版本并不相同, Lambda表达式转化成字节码实际上做了如下两步:

1. 生成一个invokedynamic调用点，也叫做Lambda工厂。当调用时返回一个Lambda表达式转化成的函数式接口实例。
2. 将Lambda表达式的方法体转换成方法供invokedynamic指令调用。

也就是说, Lambda表达式其实被翻译成了本类的一个静态方法, 比如我们上面的代码, 会被翻译成类似这样的方法:

static void lambda$1(String s){
    System.out.println(p.toString());
} 

需要注意的是，这里的$1并不是代表内部类，这里仅仅是为了展示编译后的代码而已。

需要注意的是编译器对于Lambda表达式的翻译策略并非固定的，因为这样invokedynamic可以使编译器在后期使用不同的翻译实现策略。比如，被捕获的变量可以放入数组中。如果Lambda表达式用到了类的实例的属性，其对应生成的方法可以是实例方法，而不是静态方法，这样可以避免传入多余的参数。

总结

经过上述的学习, 相信大家对Lambda表达式的使用已经有了清晰了了解. 目前Lambda的支持还未能向下兼容, 还处于预览版的状态, 相信Google很快会推出支持方案.

参考链接

深入理解Java 8 Lambda（语言篇——lambda，方法引用，目标类型和默认方法）

深入探索Java 8 Lambda表达式

Lambda Expressions

Java 8 Language Features

在 Android N 预览版中使用 Java 8 的新特性