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本文將介紹 Java 8 新增的 Lambda 表達(dá)式，包括 Lambda 表達(dá)式的常見(jiàn)用法以及方法引用的用法，并對(duì) Lambda 表達(dá)式的原理進(jìn)行分析，最后對(duì) Lambda 表達(dá)式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)總結(jié)。

1. 概述

Java 8 引入的 Lambda 表達(dá)式的主要作用就是簡(jiǎn)化部分匿名內(nèi)部類的寫(xiě)法。

能夠使用 Lambda 表達(dá)式的一個(gè)重要依據(jù)是必須有相應(yīng)的函數(shù)接口。所謂函數(shù)接口，是指內(nèi)部有且僅有一個(gè)抽象方法的接口。

Lambda 表達(dá)式的另一個(gè)依據(jù)是類型推斷機(jī)制。在上下文信息足夠的情況下，編譯器可以推斷出參數(shù)表的類型，而不需要顯式指名。

2. 常見(jiàn)用法

2.1 無(wú)參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

無(wú)參函數(shù)就是沒(méi)有參數(shù)的函數(shù)，例如 Runnable 接口的 run() 方法，其定義如下：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

在 Java 7 及之前版本，我們一般可以這樣使用：

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

從 Java 8 開(kāi)始，無(wú)參函數(shù)的匿名內(nèi)部類可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下方式：

() -> {
    執(zhí)行語(yǔ)句
}

這樣接口名和函數(shù)名就可以省掉了。那么，上面的示例可以簡(jiǎn)寫(xiě)成：

new Thread(() -> {
    System.out.println("Hello");
    System.out.println("Jimmy");
}).start();

當(dāng)只有一條語(yǔ)句時(shí)，我們還可以對(duì)代碼塊進(jìn)行簡(jiǎn)寫(xiě)，格式如下：

() -> 表達(dá)式

注意這里使用的是表達(dá)式，并不是語(yǔ)句，也就是說(shuō)不需要在末尾加分號(hào)。

那么，當(dāng)上面的例子中執(zhí)行的語(yǔ)句只有一條時(shí)，可以簡(jiǎn)寫(xiě)成這樣：

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

2.2 單參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

單參函數(shù)是指只有一個(gè)參數(shù)的函數(shù)。例如 View 內(nèi)部的接口 OnClickListener 的方法 onClick(View v)，其定義如下：

public interface OnClickListener {
    /**
     * Called when a view has been clicked.
     *
     * @param v The view that was clicked.
     */
    void onClick(View v);
}

在 Java 7 及之前的版本，我們通?？赡軙?huì)這么使用：

view.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        v.setVisibility(View.GONE);
    }
});

從 Java 8 開(kāi)始，單參函數(shù)的匿名內(nèi)部類可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下方式：

([類名 ]變量名) -> {
    執(zhí)行語(yǔ)句
}

其中類名是可以省略的，因?yàn)?Lambda 表達(dá)式可以自己推斷出來(lái)。那么上面的例子可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下兩種方式：

view.setOnClickListener((View v) -> {
    v.setVisibility(View.GONE);
});
view.setOnClickListener((v) -> {
    v.setVisibility(View.GONE);
});

單參函數(shù)甚至可以把括號(hào)去掉，官方也更建議使用這種方式：

變量名 -> {
    執(zhí)行語(yǔ)句
}

那么，上面的示例可以簡(jiǎn)寫(xiě)成：

view.setOnClickListener(v -> {
    v.setVisibility(View.GONE);
});

當(dāng)只有一條語(yǔ)句時(shí)，依然可以對(duì)代碼塊進(jìn)行簡(jiǎn)寫(xiě)，格式如下：

([類名 ]變量名) -> 表達(dá)式

類名和括號(hào)依然可以省略，如下：

變量名 -> 表達(dá)式

那么，上面的示例可以進(jìn)一步簡(jiǎn)寫(xiě)成：

view.setOnClickListener(v -> v.setVisibility(View.GONE));

2.3 多參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

多參函數(shù)是指具有兩個(gè)及以上參數(shù)的函數(shù)。例如，Comparator 接口的 compare(T o1, T o2) 方法就具有兩個(gè)參數(shù)，其定義如下：

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
}

在 Java 7 及之前的版本，當(dāng)我們對(duì)一個(gè)集合進(jìn)行排序時(shí)，通常可以這么寫(xiě)：

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() {
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1.compareTo(o2);
    }
});

從 Java 8 開(kāi)始，多參函數(shù)的匿名內(nèi)部類可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下方式：

([類名1 ]變量名1, [類名2 ]變量名2[, ...]) -> {
    執(zhí)行語(yǔ)句
}

同樣類名可以省略，那么上面的例子可以簡(jiǎn)寫(xiě)成：

Collections.sort(list, (Integer o1, Integer o2) -> {
    return o1.compareTo(o2);
});
Collections.sort(list, (o1, o2) -> {
    return o1.compareTo(o2);
});

當(dāng)只有一條語(yǔ)句時(shí)，依然可以對(duì)代碼塊進(jìn)行簡(jiǎn)寫(xiě)，格式如下：

([類名1 ]變量名1, [類名2 ]變量名2[, ...]) -> 表達(dá)式

此時(shí)類名也是可以省略的，但括號(hào)不能省略。如果這條語(yǔ)句需要返回值，那么 return 關(guān)鍵字是不需要寫(xiě)的。

因此，上面的示例可以進(jìn)一步簡(jiǎn)寫(xiě)成：

Collections.sort(list, (o1, o2) -> o1.compareTo(o2));

最后呢，這個(gè)示例還可以簡(jiǎn)寫(xiě)成這樣：

Collections.sort(list, Integer::compareTo);

咦，這是什么特性？這就是我們下面要講的內(nèi)容：方法引用。

3. 方法引用

方法引用也是一個(gè)語(yǔ)法糖，可以用來(lái)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)。

在我們使用 Lambda 表達(dá)式的時(shí)候，如果“->”的右邊要執(zhí)行的表達(dá)式只是調(diào)用一個(gè)類已有的方法，那么就可以用「方法引用」來(lái)替代 Lambda 表達(dá)式。

方法引用可以分為 4 類：

引用靜態(tài)方法；
引用對(duì)象的方法；
引用類的方法；
引用構(gòu)造方法。

下面按照這 4 類分別進(jìn)行闡述。

3.1 引用靜態(tài)方法

當(dāng)我們要執(zhí)行的表達(dá)式是調(diào)用某個(gè)類的靜態(tài)方法，并且這個(gè)靜態(tài)方法的參數(shù)列表和接口里抽象函數(shù)的參數(shù)列表一一對(duì)應(yīng)時(shí)，我們可以采用引用靜態(tài)方法的格式。

假如 Lambda 表達(dá)式符合如下格式：

([變量1, 變量2, ...]) -> 類名.靜態(tài)方法名([變量1, 變量2, ...])

我們可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下格式：

類名::靜態(tài)方法名

注意這里靜態(tài)方法名后面不需要加括號(hào)，也不用加參數(shù)，因?yàn)榫幾g器都可以推斷出來(lái)。下面我們繼續(xù)使用 2.3 節(jié)的示例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

首先創(chuàng)建一個(gè)工具類，代碼如下：

public class Utils {
    public static int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1.compareTo(o2);
    }
}

注意這里的 compare() 函數(shù)的參數(shù)和 Comparable 接口的 compare() 函數(shù)的參數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的。然后一般的 Lambda 表達(dá)式可以這樣寫(xiě)：

Collections.sort(list, (o1, o2) -> Utils.compare(o1, o2));

如果采用方法引用的方式，可以簡(jiǎn)寫(xiě)成這樣：

Collections.sort(list, Utils::compare);

3.2 引用對(duì)象的方法

當(dāng)我們要執(zhí)行的表達(dá)式是調(diào)用某個(gè)對(duì)象的方法，并且這個(gè)方法的參數(shù)列表和接口里抽象函數(shù)的參數(shù)列表一一對(duì)應(yīng)時(shí)，我們就可以采用引用對(duì)象的方法的格式。

假如 Lambda 表達(dá)式符合如下格式：

([變量1, 變量2, ...]) -> 對(duì)象引用.方法名([變量1, 變量2, ...])

我們可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下格式：

對(duì)象引用::方法名

下面我們繼續(xù)使用 2.3 節(jié)的示例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。首先創(chuàng)建一個(gè)類，代碼如下：

public class MyClass {
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1.compareTo(o2);
    }
}

當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)該類的對(duì)象，并在 Lambda 表達(dá)式中使用該對(duì)象的方法時(shí)，一般可以這么寫(xiě)：

MyClass myClass = new MyClass();
Collections.sort(list, (o1, o2) -> myClass.compare(o1, o2));

注意這里函數(shù)的參數(shù)也是一一對(duì)應(yīng)的，那么采用方法引用的方式，可以這樣簡(jiǎn)寫(xiě)：

MyClass myClass = new MyClass();
Collections.sort(list, myClass::compare);

此外，當(dāng)我們要執(zhí)行的表達(dá)式是調(diào)用 Lambda 表達(dá)式所在的類的方法時(shí)，我們還可以采用如下格式：

this::方法名

例如我在 Lambda 表達(dá)式所在的類添加如下方法：

private int compare(Integer o1, Integer o2) {
    return o1.compareTo(o2);
}

當(dāng) Lambda 表達(dá)式使用這個(gè)方法時(shí)，一般可以這樣寫(xiě)：

Collections.sort(list, (o1, o2) -> compare(o1, o2));

如果采用方法引用的方式，就可以簡(jiǎn)寫(xiě)成這樣：

Collections.sort(list, this::compare);

3.3 引用類的方法

引用類的方法所采用的參數(shù)對(duì)應(yīng)形式與上兩種略有不同。如果 Lambda 表達(dá)式的“->”的右邊要執(zhí)行的表達(dá)式是調(diào)用的“->”的左邊第一個(gè)參數(shù)的某個(gè)實(shí)例方法，并且從第二個(gè)參數(shù)開(kāi)始（或無(wú)參）對(duì)應(yīng)到該實(shí)例方法的參數(shù)列表時(shí)，就可以使用這種方法。

可能有點(diǎn)繞，假如我們的 Lambda 表達(dá)式符合如下格式：

(變量1[, 變量2, ...]) -> 變量1.實(shí)例方法([變量2, ...])

那么我們的代碼就可以簡(jiǎn)寫(xiě)成：

變量1對(duì)應(yīng)的類名::實(shí)例方法名

還是使用 2.3 節(jié)的例子，當(dāng)我們使用的 Lambda 表達(dá)式是這樣時(shí)：

Collections.sort(list, (o1, o2) -> o1.compareTo(o2));

按照上面的說(shuō)法，就可以簡(jiǎn)寫(xiě)成這樣：

Collections.sort(list, Integer::compareTo);

3.4 引用構(gòu)造方法

當(dāng)我們要執(zhí)行的表達(dá)式是新建一個(gè)對(duì)象，并且這個(gè)對(duì)象的構(gòu)造方法的參數(shù)列表和接口里函數(shù)的參數(shù)列表一一對(duì)應(yīng)時(shí)，我們就可以采用「引用構(gòu)造方法」的格式。

假如我們的 Lambda 表達(dá)式符合如下格式：

([變量1, 變量2, ...]) -> new 類名([變量1, 變量2, ...])

我們就可以簡(jiǎn)寫(xiě)成如下格式：

類名::new

下面舉個(gè)例子說(shuō)明一下。Java 8 引入了一個(gè) Function 接口，它是一個(gè)函數(shù)接口，部分代碼如下：

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    /**
     * Applies this function to the given argument.
     *
     * @param t the function argument
     * @return the function result
     */
    R apply(T t);
        // 省略部分代碼
}

我們用這個(gè)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能，創(chuàng)建一個(gè)指定大小的 ArrayList。一般我們可以這樣實(shí)現(xiàn)：

Function<Integer, ArrayList> function = new Function<Integer, ArrayList>() {
    @Override
    public ArrayList apply(Integer n) {
        return new ArrayList(n);
    }
};
List list = function.apply(10);

使用 Lambda 表達(dá)式，我們一般可以這樣寫(xiě)：

Function<Integer, ArrayList> function = n -> new ArrayList(n);

使用「引用構(gòu)造方法」的方式，我們可以簡(jiǎn)寫(xiě)成這樣：

Function<Integer, ArrayList> function = ArrayList::new;

4. 自定義函數(shù)接口

自定義函數(shù)接口很容易，只需要編寫(xiě)一個(gè)只有一個(gè)抽象方法的接口即可，示例代碼：

@FunctionalInterface
public interface MyInterface<T> {
    void function(T t);
}

上面代碼中的 @FunctionalInterface 是可選的，但加上該注解編譯器會(huì)幫你檢查接口是否符合函數(shù)接口規(guī)范。就像加入 @Override 注解會(huì)檢查是否重寫(xiě)了函數(shù)一樣。

5. 實(shí)現(xiàn)原理

經(jīng)過(guò)上面的介紹，我們看到 Lambda 表達(dá)式只是為了簡(jiǎn)化匿名內(nèi)部類書(shū)寫(xiě)，看起來(lái)似乎在編譯階段把所有的 Lambda 表達(dá)式替換成匿名內(nèi)部類就可以了。但實(shí)際情況并非如此，在 JVM 層面，Lambda 表達(dá)式和匿名內(nèi)部類其實(shí)有著明顯的差別。

5.1 匿名內(nèi)部類的實(shí)現(xiàn)

匿名內(nèi)部類仍然是一個(gè)類，只是不需要我們顯式指定類名，編譯器會(huì)自動(dòng)為該類取名。比如有如下形式的代碼：

public class LambdaTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Hello World");
            }
        }).start();
    }
}

編譯之后將會(huì)產(chǎn)生兩個(gè) class 文件：

LambdaTest.class
LambdaTest$1.class

使用 javap -c LambdaTest.class 進(jìn)一步分析 LambdaTest.class 的字節(jié)碼，部分結(jié)果如下：

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
     0: new           #2                  // class java/lang/Thread
     3: dup
     4: new           #3                  // class com/example/myapplication/lambda/LambdaTest$1
     7: dup
     8: invokespecial #4                  // Method com/example/myapplication/lambda/LambdaTest$1."<init>":()V
    11: invokespecial #5                  // Method java/lang/Thread."<init>":(Ljava/lang/Runnable;)V
    14: invokevirtual #6                  // Method java/lang/Thread.start:()V
    17: return

可以發(fā)現(xiàn)在 4: new #3 這一行創(chuàng)建了匿名內(nèi)部類的對(duì)象。

5.2 Lambda 表達(dá)式的實(shí)現(xiàn)

接下來(lái)我們將上面的示例代碼使用 Lambda 表達(dá)式實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

public class LambdaTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> System.out.println("Hello World")).start();
    }
}

此時(shí)編譯后只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)文件 LambdaTest.class，再來(lái)看看通過(guò) javap 對(duì)該文件反編譯后的結(jié)果：

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
     0: new           #2                  // class java/lang/Thread
     3: dup
     4: invokedynamic #3,  0              // InvokeDynamic #0:run:()Ljava/lang/Runnable;
     9: invokespecial #4                  // Method java/lang/Thread."<init>":(Ljava/lang/Runnable;)V
    12: invokevirtual #5                  // Method java/lang/Thread.start:()V
    15: return

從上面的結(jié)果我們發(fā)現(xiàn) Lambda 表達(dá)式被封裝成了主類的一個(gè)私有方法，并通過(guò) invokedynamic 指令進(jìn)行調(diào)用。

因此，我們可以得出結(jié)論：Lambda 表達(dá)式是通過(guò) invokedynamic 指令實(shí)現(xiàn)的，并且書(shū)寫(xiě) Lambda 表達(dá)式不會(huì)產(chǎn)生新的類。

既然 Lambda 表達(dá)式不會(huì)創(chuàng)建匿名內(nèi)部類，那么在 Lambda 表達(dá)式中使用 this 關(guān)鍵字時(shí)，其指向的是外部類的引用。

6. 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

可以減少代碼的書(shū)寫(xiě)，減少匿名內(nèi)部類的創(chuàng)建，節(jié)省內(nèi)存占用。
使用時(shí)不用去記憶所使用的接口和抽象函數(shù)。

缺點(diǎn)：

易讀性較差，閱讀代碼的人需要熟悉 Lambda 表達(dá)式和抽象函數(shù)中參數(shù)的類型。
不方便進(jìn)行調(diào)試。

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Java 8：一文掌握 Lambda 表達(dá)式

Java 8：一文掌握 Lambda 表達(dá)式

1. 概述

2. 常見(jiàn)用法

2.1 無(wú)參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

2.2 單參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

2.3 多參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

3. 方法引用

3.1 引用靜態(tài)方法

3.2 引用對(duì)象的方法

3.3 引用類的方法

3.4 引用構(gòu)造方法

4. 自定義函數(shù)接口

5. 實(shí)現(xiàn)原理

5.1 匿名內(nèi)部類的實(shí)現(xiàn)

5.2 Lambda 表達(dá)式的實(shí)現(xiàn)

6. 優(yōu)缺點(diǎn)

參考

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Java 8：一文掌握 Lambda 表達(dá)式

1. 概述

2. 常見(jiàn)用法

2.1 無(wú)參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

2.2 單參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

2.3 多參函數(shù)的簡(jiǎn)寫(xiě)

3. 方法引用

3.1 引用靜態(tài)方法

3.2 引用對(duì)象的方法

3.3 引用類的方法

3.4 引用構(gòu)造方法

4. 自定義函數(shù)接口

5. 實(shí)現(xiàn)原理

5.1 匿名內(nèi)部類的實(shí)現(xiàn)

5.2 Lambda 表達(dá)式的實(shí)現(xiàn)

6. 優(yōu)缺點(diǎn)

參考

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