Java Lambda 表达式详解

Java Lambda 表达式详解

Lambda 表达式是 Java 8 引入的一项核心功能，旨在通过简洁的方式表达行为。它是函数式编程的基础，常与 函数式接口 配合使用。

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Lambda 表达式的语法

基本形式：

(parameters) -> { body }

语法细节

1. 参数列表
   参数列表可以是空的（()），也可以包含一个或多个参数：

   • 无参数：() -> { System.out.println("Hello Lambda!"); }
   • 单参数：x -> x * x
   • 多参数：(x, y) -> x + y

2. 箭头符号
   -> 用于分隔参数列表和 Lambda 表达式主体。

3. 方法体

   • 如果方法体只有一行，可以省略大括号 {} 和 return 关键字：

     x -> x * x  // 单行表达式
     

   • 如果方法体包含多行，需要用 {} 包裹，并显式使用 return：

     (x, y) -> {
         int sum = x + y;
         return sum * 2;
     }
     

4. 类型推断
   参数类型可以省略，编译器会自动推断：

   (int x, int y) -> x + y // 显式类型
   (x, y) -> x + y        // 类型推断
   

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Lambda 表达式的使用场景

1. 替代匿名类

在使用匿名类时，代码往往显得冗长，而 Lambda 表达式可以让代码更简洁。
匿名类：

Runnable runnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running in a thread!");
    }
};
new Thread(runnable).start();

Lambda 表达式：

Runnable runnable = () -> System.out.println("Running in a thread!");
new Thread(runnable).start();

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2. 与函数式接口结合

Lambda 表达式的核心应用是实现 函数式接口，这些接口通常位于 java.util.function 包中。

函数式接口	说明	Lambda 示例
Predicate<T>	判断一个条件是否成立	x -> x > 0
Function<T, R>	接受一个参数，返回一个结果	x -> x * x
Consumer<T>	接受一个参数，无返回值	x -> System.out.println(x)
Supplier<T>	无参数，返回一个结果	() -> Math.random()

示例：

// Predicate 示例：判断数字是否大于 10
Predicate<Integer> isGreaterThanTen = x -> x > 10;
System.out.println(isGreaterThanTen.test(15)); // 输出 true

// Function 示例：将字符串转换为大写
Function<String, String> toUpperCase = s -> s.toUpperCase();
System.out.println(toUpperCase.apply("hello")); // 输出 HELLO

// Consumer 示例：打印每个元素
Consumer<String> printElement = s -> System.out.println(s);
printElement.accept("Java Lambda"); // 输出 Java Lambda

// Supplier 示例：生成随机数
Supplier<Double> randomSupplier = () -> Math.random();
System.out.println(randomSupplier.get()); // 输出随机数

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3. Stream API

Lambda 表达式与 Java 的 Stream API 是完美的搭档，可以用来处理集合数据。

示例：过滤和打印列表中的元素

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");

// 过滤名字以 A 开头的元素并打印
names.stream()
     .filter(name -> name.startsWith("A"))
     .forEach(System.out::println);

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4. 事件监听器

在 GUI 编程中，Lambda 可以简化事件监听器的代码。

传统方式：

button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("Button clicked!");
    }
});

Lambda 表达式：

button.addActionListener(e -> System.out.println("Button clicked!"));

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Lambda 表达式的底层原理

1. 通过匿名类实现
   Lambda 表达式本质上会被编译为一个隐式的匿名类实现。

2. invokedynamic 字节码指令
   Java 8 使用了 invokedynamic 指令来动态生成 Lambda 表达式实例，减少了传统匿名类的开销。

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Lambda 表达式的优缺点

优点

1. 简洁：减少冗长的匿名类代码，代码更清晰。
2. 高效：结合 Stream API，使集合操作更加直观。
3. 灵活：与函数式接口完美结合，适用场景广泛。

缺点

1. 可读性下降：在过于复杂的表达式中，可能导致可读性变差。
2. 调试困难：匿名表达式难以调试或添加断点。
3. 局限性：仅适用于函数式接口，无法直接替代普通接口。

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常见问题与注意事项

1. 只能用于函数式接口
   Lambda 表达式只能实现一个抽象方法的接口，否则会报错。

2. 变量作用域
   Lambda 表达式中的变量必须是隐式最终的（即不能被修改）：

   String message = "Hello";
   Runnable r = () -> System.out.println(message);
   // message = "Hi"; // 编译错误，变量在 Lambda 中必须为最终的
   

3. 方法引用替代
   如果 Lambda 表达式只是调用一个现有方法，可以使用方法引用替代：

   Consumer<String> print = System.out::println; // 等价于 s -> System.out.println(s)
   

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总结

Lambda 表达式是 Java 函数式编程的核心，能够简化代码、提升开发效率。其主要用途包括替代匿名类、实现函数式接口、结合 Stream API 操作集合等。在使用时需要注意其适用场景及局限性，以便更好地编写简洁高效的代码。