1. 引言

java.util.function包

我们发现使用lambda表达式的时候，经常需要定义一些接口用来辅助我们的编码，这样就会使得本应轻量级的lambda表达式又变得重量级。那是否存在解决方案呢？其实Java8本身已经为我们提供了一些常见的函数式接口，就在java.util.function包下面。

接口	描述
Function<T,R>	接受一个输入参数，返回一个结果
Supplier	无参数，返回一个结果
Consumer	接受一个输入参数，并且不返回任何结果
BiFunction<T,U,R>	接受两个输入参数的方法，并且返回一个结果
BiConsumer<T,U>	接受两个输入参数的操作，并且不返回任何结果

在 Java 8 以前，若我们想要把某些功能传递给某些方法，总要去写匿名类。以前注册事件监听器的写法与下面的示例代码就很像：

manager.addScheduleListener(new ScheduleListener() {@Overridepublic void onSchedule(ScheduleEvent e) {        // Event listener implementation goes here...}
});

这里我们添加了一些自定义代码到 Schedule 监听器中，需要先定义匿名内部类，然后传递一些功能到 onSchedule 方法中。

正是 Java 在作为参数传递普通方法或功能的限制，Java 8 增加了一个全新语言级别的功能，称为 Lambda 表达式。

2. 为什么 Java 需要 Lambda 表达式

Java 是面向对象语言，除了原始数据类型之处，Java 中的所有内容都是一个对象。而在函数式语言中，我们只需要给函数分配变量，并将这个函数作为参数传递给其它函数就可实现特定的功能。JavaScript 就是功能编程语言的典范（闭包）。

Lambda 表达式的加入，使得 Java 拥有了函数式编程的能力。在其它语言中，Lambda 表达式的类型是一个函数；但在 Java 中，Lambda 表达式被表示为对象，因此它们必须绑定到被称为功能接口的特定对象类型。

3. Lambda 表达式简介

Lambda 表达式是一个匿名函数（对于 Java 而言并不很准确，但这里我们不纠结这个问题）。简单来说，这是一种没有声明的方法，即没有访问修饰符，返回值声明和名称。

在仅使用一次方法的地方特别有用，方法定义很短。它为我们节省了，如包含类声明和编写单独方法的工作。

Java 中的 Lambda 表达式通常使用语法是 (argument) -> (body)，比如：

(arg1, arg2...) -> { body }(type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }

以下是 Lambda 表达式的一些示例：

(int a, int b) -> {  return a + b; }() -> System.out.println("Hello World");(String s) -> { System.out.println(s); }() -> 42() -> { return 3.1415 };

3.1 Lambda 表达式的结构

Lambda 表达式的结构：

Lambda 表达式可以具有零个，一个或多个参数。
可以显式声明参数的类型，也可以由编译器自动从上下文推断参数的类型。例如 (int a) 与刚才相同 (a)。
参数用小括号括起来，用逗号分隔。例如 (a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)。
空括号用于表示一组空的参数。例如 () -> 42。
当有且仅有一个参数时，如果不显式指明类型，则不必使用小括号。例如 a ->return a*a。
Lambda 表达式的正文可以包含零条，一条或多条语句。
如果 Lambda 表达式的正文只有一条语句，则大括号可不用写，且表达式的返回值类型要与匿名函数的返回类型相同。
如果 Lambda 表达式的正文有一条以上的语句必须包含在大括号（代码块）中，且表达式的返回值类型要与匿名函数的返回类型相同。

4. 方法引用

4.1 从 Lambda 表达式到双冒号操作符

使用 Lambda 表达式，我们已经看到代码可以变得非常简洁。

例如，要创建一个比较器，以下语法就足够了

Comparator c = (Person p1, Person p2) -> p1.getAge().compareTo(p2.getAge());

然后，使用类型推断：

Comparator c = (p1, p2) -> p1.getAge().compareTo(p2.getAge());

但是，我们可以使上面的代码更具表现力和可读性吗？我们来看一下：

Comparator c = Comparator.comparing(Person::getAge);

使用 :: 运算符作为 Lambda 调用特定方法的缩写，并且拥有更好的可读性。

4.2 使用方式

双冒号（::）操作符是 Java 中的方法引用。它们使用一个方法的引用时，目标引用放在 :: 之前，目标引用提供的方法名称放在 :: 之后，即 目标引用::方法。比如：

Person::getAge;

在 Person 类中定义的方法 getAge 的方法引用。

然后我们可以使用 Function 对象进行操作：

// 获取 getAge 方法的 Function 对象
Function<Person, Integer> getAge = Person::getAge;
// 传参数调用 getAge 方法
Integer age = getAge.apply(p);

我们引用 getAge，然后将其应用于正确的参数。

目标引用的参数类型是 Function，T 表示传入类型，R 表示返回类型。比如，表达式 person -> person.getAge();，传入参数是 person，返回值是 person.getAge()，那么方法引用 Person::getAge 就对应着 Function 类型。

5. 什么是功能接口（Functional interface）

在 Java 中，功能接口（Functional interface）指只有一个抽象方法的接口。

java.lang.Runnable 是一个功能接口，在 Runnable 中只有一个方法的声明 void run()。我们使用匿名内部类实例化功能接口的对象，而使用 Lambda 表达式，可以简化写法。

每个 Lambda 表达式都可以隐式地分配给功能接口。例如，我们可以从 Lambda 表达式创建 Runnable 接口的引用，如下所示：

Runnable r = () -> System.out.println("hello world");

当我们不指定功能接口时，这种类型的转换会被编译器自动处理。例如：

new Thread(() -> System.out.println("hello world")
).start();

在上面的代码中，编译器会自动推断，Lambda 表达式可以从 Thread 类的构造函数签名（public Thread(Runnable r) { }）转换为 Runnable 接口。

@FunctionalInterface 是在 Java 8 中添加的一个新注解，用于指示接口类型，声明接口为 Java 语言规范定义的功能接口。Java 8 还声明了 Lambda 表达式可以使用的功能接口的数量。当您注释的接口不是有效的功能接口时， @FunctionalInterface 会产生编译器级错误。

以下是自定义功能接口的示例：

package com.wuxianjiezh.demo.lambda;@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {public void doSomeWork();
}

正如其定义所述，功能接口只能有一个抽象方法。如果我们尝试在其中添加一个抽象方法，则会抛出编译时错误。例如：

package com.wuxianjiezh.demo.lambda;@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {public void doWork();public void doMoreWork();
}

错误：

Error:(3, 1) java: 意外的 @FunctionalInterface 注释com.wuxianjiezh.demo.lambda.WorkerInterface 不是函数接口在 接口 com.wuxianjiezh.demo.lambda.WorkerInterface 中找到多个非覆盖抽象方法

一旦定义了功能接口，我们就可以利用 Lambda 表达式调用。例如：

package com.wuxianjiezh.demo.lambda;@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {public void doWork();
}class WorkTest {public static void main(String[] args) {// 通过匿名内部类调用WorkerInterface work = new WorkerInterface() {@Overridepublic void doWork() {System.out.println("通过匿名内部类调用");}};work.doWork();// 通过 Lambda 表达式调用// Lambda 表达式实际上是一个对象。// 我们可以将 Lambda 表达式赋值给一个变量，就可像其它对象一样调用。work = ()-> System.out.println("通过 Lambda 表达式调用");work.doWork();}
}

运行结果：

通过匿名内部类调用
通过 Lambda 表达式调用

6. Lambda 表达式的例子

6.1 线程初始化

线程可以初始化如下：

// Old way
new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello world");}
}).start();// New way
new Thread(() -> System.out.println("Hello world")
).start();

我们在使用IDEA的时候，如果写出Old way的代码，IDEA会提示我们将其转换为Lambda表达式的形式，为IDEA点赞！

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LM90jM8R-1589969362425)(https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/iaIdQfEric9Tysj9HDw7ZSDrkn4L1wZqOiaZbkakLgv9n0T1AbUjGqSEeicc3TyRbEhlwXVAv2qPpVWvEoa6oibibvmw/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1)]IDEA自动检测并提示转换为Lambda表达式形式

我们将光标移动到灰色代码区域(new Runnable这里)，使用快捷键alt+Enter就可以实现自动转换了。

自动转换为Lambda表达式

6.2 事件处理

事件处理可以用 Java 8 使用 Lambda 表达式来完成。以下代码显示了将 ActionListener 添加到 UI 组件的新旧方式：

// Old way
button.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {System.out.println("Hello world");}
});// New way
button.addActionListener( (e) -> {System.out.println("Hello world");
});

6.3 遍例输出（方法引用）

输出给定数组的所有元素的简单代码。请注意，还有一种使用 Lambda 表达式的方式。

// old way
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
for (Integer n : list) {System.out.println(n);
}// 使用 -> 的 Lambda 表达式
list.forEach(n -> System.out.println(n));// 使用 :: 的 Lambda 表达式
list.forEach(System.out::println);

这里顺便补充一下Arrays.asList()方法。Arrays.asList()将数组转换为集合后,底层其实还是数组，《阿里巴巴》Java 开发使用手册对于这个方法有如下描述：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dyJuC4Xd-1589969362430)(https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/iaIdQfEric9Tysj9HDw7ZSDrkn4L1wZqOiaHa32mjIMv7sRR04HjsUWicjs3e8pMXFSpR8ygnJnsgIrdBaUian9D3rw/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1)]阿里巴巴Java开发手-Arrays.asList()方法

如何正确的将数组转换为ArrayList？可以像下面这样(参见：stackoverflow- https://dwz.cn/vcBkTiTW)

List list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"))

6.4 逻辑操作

输出通过逻辑判断的数据。

package com.wuxianjiezh.demo.lambda;import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;public class Main {public static void main(String[] args) {List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);System.out.print("输出所有数字：");evaluate(list, (n) -> true);System.out.print("不输出：");evaluate(list, (n) -> false);System.out.print("输出偶数：");evaluate(list, (n) -> n % 2 == 0);System.out.print("输出奇数：");evaluate(list, (n) -> n % 2 == 1);System.out.print("输出大于 5 的数字：");evaluate(list, (n) -> n > 5);}public static void evaluate(List<Integer> list, Predicate<Integer> predicate) {for (Integer n : list) {if (predicate.test(n)) {System.out.print(n + " ");}}System.out.println();}
}

运行结果：

输出所有数字：1 2 3 4 5 6 7
不输出：
输出偶数：2 4 6
输出奇数：1 3 5 7
输出大于 5 的数字：6 7

6.4 Stream API 示例

java.util.stream.Stream接口和 Lambda 表达式一样，都是 Java 8 新引入的。所有 Stream 的操作必须以 Lambda 表达式为参数。Stream 接口中带有大量有用的方法，比如 map() 的作用就是将 input Stream 的每个元素，映射成output Stream 的另外一个元素。

下面的例子，我们将 Lambda 表达式 x -> x*x 传递给 map() 方法，将其应用于流的所有元素。之后，我们使用 forEach打印列表的所有元素。

// old way
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
for(Integer n : list) {int x = n * n;System.out.println(x);
}// new way
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
list.stream().map((x) -> x*x).forEach(System.out::println);

下面的示例中，我们给定一个列表，然后求列表中每个元素的平方和。这个例子中，我们使用了 reduce() 方法，这个方法的主要作用是把 Stream 元素组合起来。

// old way
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
int sum = 0;
for(Integer n : list) {int x = n * n;sum = sum + x;
}
System.out.println(sum);// new way
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
int sum = list.stream().map(x -> x*x).reduce((x,y) -> x + y).get();
System.out.println(sum);

7. Lambda 表达式和匿名类之间的区别

this 关键字。对于匿名类 this 关键字解析为匿名类，而对于 Lambda 表达式，this 关键字解析为包含写入 Lambda 的类。
编译方式。Java 编译器编译 Lambda 表达式时，会将其转换为类的私有方法，再进行动态绑定。

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