Java的 lambda表达式

本文深入探讨Java SE 8中引入的Lambda表达式,包括其定义、使用场景、组成部分,以及如何通过函数式接口和方法引用进行操作。同时,文章详细解释了Lambda表达式的闭包特性、延迟执行概念,并提供了常见函数式接口的表格,帮助读者更好地理解和应用Lambda表达式。

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      Java SE8 中引入了lambda表达式。

定义:带参数变量的表达式就被称为lambda表达式。

解决问题:

将一个代码块传递到某个对象(一个定时器,或者一个sort方法)。这个代码块会在将来某个时间调用。

一、lambda表达式的组成部分:

    (String first, String second) -> first.length() -second.length()

    参数,箭头(->)以及一个表达式。如果要完成的计算无法放在一个表达式中,就可以像写方法一样,把这些代码放在{}中,并包含显式的return语句。

 (String first, String second) ->
  {
    if (first.length() < second.length()) return -1;
    else if(first.length() > second.length()) return 1;
    else return 0;
  }

       即使lambda表达式没有参数,仍然要提供空括号,就像无参数方法一样:

() -> {for(int i = 100; i >= 0; i--) System.out.println(i);}

        如果可以推导出一个lambda表达式的参数类型,则可以忽略其类型。例如

Comparator<String> comp =
  (first, second) -> first.length() - second.length();

       如果只有一个参数,甚至可以省略小括号。例如:

ActionListener listener = event -> System.out.println("The time is " + new Date());

       无需指定lambda表达式的返回类型,lambda 表达式的返回类型总是会由上下文推导得出。例如:

(String first, String second) -> first.length() - second.length()

二、如何才能使用lambda表达式

     对于只有一个抽象方法的接口,需要这种接口的对象时,就可以提供个lambda表达式。这种接口称为函数式接口。

接口中声明Object类中的方法时,这些方法不会称之为抽象方法,因为“类优先”原则,这些方法抽象方法不会起作用。

    想要用lambda表达式做某些处理,还要及谨记表达式的用途,为它建立一个特定的函数式接口。

类似comparator的接口往往有一个特定的用途,而不只是提供一个又特定参数和返回类型的方法。

三、方法引用

      如果有现成的方法可以完成想要传递到其他代码的某个动作。可以使用方法的引用。

     语法:用 :: 操作符分隔方法名与对象或类名。

方法的引用有三种情况:

      object::instanceMethod

      Class::staticMethod

      Class::instanceMethod

前两种情况,方法引用等价于提供方法参数的lambda表达式。如:

Timer t2 = new Timer(1000, System.out::println);

等价于

Timer t = new Timer(1000, event -> System.out.println(event));

第三种情况,第1个参数会成为调用方法的目标。例如:

String[] a = {"abc","aace","basec"};

Arrays.sort(a, String::compareToIgnoreCase);

等价于

String[] a = {"abc","aace","basec"};

Arrays.sort(a, (x,y)->x.compareToIgnoreCase(y));

另一个案例:

People::getName 等价于 x->x.getName()

方法引用中使用:this和super

      this::equals 等同于 x->this.equals(x)

     super::instanceMethod  等同于 x->super.instanceMethod(x)

 

四、加深对lambda表达式的理解

    lambda表达式有三部分:1)一个代码块;2)参数;3)自由变量,这里指非参数而且不在代码中定义的变量。

    代码块以及自由变量有一个术语,叫闭包。lambda表达式就是闭包。

  • lambda表达式可以捕获外围作用域中变量的值;(在lambda中,只能引用值不会改变的变量。)
  • 如果在lambda表达式中引用变量,而这个变量可能在外部改变,这也是不合法的;
  • lambda表达式中捕获的变量必须实际上是最终变量,指这个变量初始化之后就不会再为它赋新值;;
  • 在lambda表达式中声明与一个局部变量同名的参数或局部变量是不合法的。
  • lambda表达式中同样也不能有同名的局部变量。
  • 在lambda表达式中使用this关键字时,是指创建这个lambda表达式的方法的this参数。

如: public class Application{ public void init(){ ActionListener listener = event->{System.out.println(this.toString());}}}这里面的this指的是Application对象的toString方法。

五、使用lambda表达式

     使用lambda表达式的重点是延迟执行。

 例如: repeat(10, ()->System.out.println("Hello, World!"));

  使用一个lambda表达式,需要选择(偶尔可能需要提供)一个函数式接口。

表1 常用函数式接口
函数式接口参数类型返回类型抽象方法名描述其他方法
Runnablevoidrun作为无参数或返回值的动作运行 
Supplier<T>T

get

(供应商,供应者)提供一个T类型的值 
Consumer<T>Tvoidaccept(消费者) 处理一个T类型的值andThen
BiConsumer<T,U>T,Uvoidaccept处理T和U类型的值andThen
Function<T,R>TRapply有一个T类型参数的函数

compose,anThen,identity

BiFunction<T,U,R>T,URapply有T和U类型参数的函数andThen
UnaryOperator<T>TTapply类型T上的一元操作符

compose,

andThen,

identity

BinaryOperator<T>T,TTapply类型T上的二元操作符

andThen,

maxBy,

minBy

Predicate<T>Tbooleantest(断言)布尔函数

and,or,

negate,

isEqual

BiPredicate<T,U>T,Ubooleantest有两个参数的布尔值函数

and,

or,negate

最好使用特殊化规范来减少自动装箱。

表2 基本类型的函数式接口(注:p,q为int,long,double;P,Q为Integer,Long,Dobule)
函数式接口参数类型返回类型抽象方法名

BooleanSupplier

nonebooleangetAsBoolean
PSuppliernonepgetAsP
PConsumerpvoidaccept
ObjPConsumer<T>T,pvoidaccept
PFunction<T>pTapply
PToQFunctionpqapplyAsQ
ToPFunction<T>TpapplyAsP
ToPBiFunction<T,U>T,UpapplyAsP
PUnaryOperatorppapplyAsP
PBinaryOperatorp,ppapplyAsP
PPredicatepbooleantest

 

<think>我们被要求提供Java Lambda表达式的使用指南。根据引用内容,Lambda表达式Java 8引入的函数式编程特性,用于简化函数式接口的实现。 我们将按照以下结构组织回答: 1. Lambda表达式简介(概念、作用) 2. Lambda表达式语法结构 3. 函数式接口(Lambda表达式的基础) 4. 与集合框架结合使用(结合Stream API,展示常见操作) 5. Lambda表达式的变量作用域 6. 方法引用(进一步简化) 7. 实际应用示例 8. 注意事项和最佳实践 同时,我们会在回答中自然地引用提供的引用内容,并在末尾生成相关问题。 注意:由于用户要求使用中文,并且需要按照系统级指令处理数学公式(虽然本问题不涉及数学公式,但也要注意格式),但我们这里主要是代码示例,所以按照代码块展示。</think>### Java Lambda 表达式使用指南 #### 1. Lambda 表达式基础 Lambda 表达式Java 8 引入的函数式编程特性,本质是**匿名函数**,用于简化实现单一抽象方法接口(函数式接口)的代码[^1]: ```java // 传统写法 Runnable r1 = new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("传统写法"); } }; // Lambda 写法(等效) Runnable r2 = () -> System.out.println("Lambda写法"); ``` **语法结构**: ```java (parameters) -> expression // 或 (parameters) -> { statements; } ``` #### 2. 函数式接口 Lambda 需要配合**函数式接口**(只有一个抽象方法的接口)使用: ```java @FunctionalInterface interface MathOperation { int operate(int a, int b); // 唯一抽象方法 } // Lambda 实现 MathOperation add = (a, b) -> a + b; System.out.println(add.operate(5, 3)); // 输出 8 ``` #### 3. 集合操作(结合 Stream API) Lambda 与 Stream API 结合可实现高效集合处理[^2]: **遍历集合**: ```java List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"); names.forEach(name -> System.out.println(name)); // Lambda names.forEach(System.out::println); // 方法引用 ``` **过滤与映射**: ```java List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6); // 过滤偶数 List<Integer> evens = numbers.stream() .filter(n -> n % 2 == 0) .collect(Collectors.toList()); // [2,4,6] // 数值转换 List<String> squared = numbers.stream() .map(n -> "Squared: " + n*n) .collect(Collectors.toList()); ``` **排序**: ```java List<String> words = Arrays.asList("banana", "apple", "pear"); words.sort((s1, s2) -> s1.length() - s2.length()); // 按长度排序 ``` #### 4. 变量作用域规则 - 可访问 final 或等效 final 的局部变量 - 不能修改外部局部变量(编译错误) - 可以修改实例变量和静态变量 ```java int outerNum = 10; // 等效 final Runnable r = () -> System.out.println(outerNum); // 合法 // outerNum = 20; // 若取消注释会导致编译错误 ``` #### 5. 方法引用 进一步简化 Lambda 表达式: | 类型 | 示例 | 等效 Lambda | |---------------------|-----------------------|---------------------| | 静态方法引用 | `Math::max` | `(a,b) -> Math.max(a,b)` | | 实例方法引用 | `System.out::println` | `x -> System.out.println(x)` | | 类构造器引用 | `ArrayList::new` | `() -> new ArrayList<>()` | #### 6. 实际应用场景 1. **事件处理**(GUI 编程): ```java button.addActionListener(e -> System.out.println("按钮被点击")); ``` 2. **线程初始化**: ```java new Thread(() -> System.out.println("线程运行中")).start(); ``` 3. **条件过滤**(数据库查询): ```java userList.stream().filter(u -> u.getAge() > 18).forEach(...); ``` #### 7. 最佳实践 1. 保持 Lambda 简短(不超过 3 行) 2. 避免修改外部状态(保持无副作用) 3. 复杂逻辑封装到普通方法中 4. 优先使用方法引用提升可读性 5. 避免嵌套多层 Lambda(影响可维护性) > Lambda 表达式在 JVM 层通过 `invokedynamic` 指令实现,与模式匹配(Pattern Matching)等新特性协同可构建更健壮的系统[^3]。
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