Java Lambda 解析和使用技巧

2023-02-16 14:53:15 浏览数 (1)

lambda 是包着一个函数的对象 lambda 表达式非常简洁优雅。是把动态语言的特性嫁接到静态语言的一个典范。

在 java 中,我更加愿意认为 lambda 实际上是是包着一个函数的对象,我们在使用 lambda 表达式的时候,实际上定义了一个闭包的函数对象,这是 lambda 最大的意义所在。在过去,我们在函数之间传递一个函数,必须手动把它包装成类的对象,并用接口加以规范。现在,我们可以直接用 lambda 自动生成一个这样的对象。

如果你用过 Javascript/Python,你可以把刚刚定义的函数当做对象传给别的函数。现在,你用 lambda 也可以在 java 的里面传参时把函数用 lambda 形式“打包”传给别的函数,并且符合强类型的面向对象要求。

我们先用面向对象的方法理解 lambda 函数,他首先是一个对象,但是不需要我们手动 new,他的类型是 一个接口

// 这是 Runnable 接口 public interface Runnable {

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void run();

}

// 在以前,我们可能要这样创建一个 Runnable 对象(当然也可以用匿名内部类) class taskClass implements Runnable {

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@Override
public void run() {
    System.out.println("test");
}

} Runnable task = new taskClass(); // 对象可以使用接口的方法 task.run(); // 输出 test

// 现在,有了 lambda,系统用了些黑魔法,自动实例化了类,并且给我们创建好了对象 // 其实,这个task不是内部类而真的是一个私有的函数,是的,编译器就是可以为所欲为 Runnable task = () -> {

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System.out.println("test");

};

// 你可以表面地理解成,系统把 小括号 和 大括号的内容,复制粘贴到上面去了 看到这里,你可能会问,系统依据什么来创建这个函数对象呢?如果一个接口里面有许多方法,我们的 lambda 表达式应该应用到(复制、粘贴到)哪个方法上面呢?lambda 的输出类型怎么定义呢?

答案就是,这种接口,有且只能有一个抽象方法,系统会自动找到这一个方法(虽然这样看起来有些随意)作为创建这个函数对象的模板。

lambda 传参数和返回值 和 Runnable 接口一样,JDK 还给我们带来了几个比较常见的接口:如 Consumer 接口 和 Supplier 接口

// 这个接口的特点是,有一个参数,无返回值 public interface Consumer {

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void accept(T t);

}

// 用 lambda创建一个 consumer 对象 Consumer consumer = (String item) -> {

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System.out.println(item);

};

// 这个接口的特点是,无参数,有返回值 public interface Supplier {

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T get();

}

// 用 lambda 创建一个 supplier 对象 Supplier supplier = () -> {

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 return "test";

} java.util.function 下有大量 JDK8 带来的接口

Predicate – a boolean-valued property of an object | 输入 T,返回 boolean Consumer – an action to be performed on an object | 输入 T,返回 void Function<T,R> – a function transforming a T to a R | 输入 T 返回 R Supplier – provide an instance of a T (such as a factory) | 输入() 返回 T UnaryOperator – a function from T to T | 输入 T 返回 T BinaryOperator – a function from (T, T) to T | 输入 (T,T) 返回 T IntSupplier 等基础数值非泛型接口 我们在使用的时候,只用关心接口下面的唯一抽象方法的输入值和返回值即可,不用太关心名字

lambda 的语法糖 如果函数体只有一行,不需要大括号 如果函数的参数只有一个,不需要小括号 如果函数的参数可以由上下文推导,则不需要写参数类型 如果函数体只有一行,不用写 return 这四个比较好理解,比如,这样写是合法的:

Consumer consumer = item -> System.out.println(item); Supplier supplier = () -> "test"; 还有我个人感觉做的比较随意的 双冒号 :: 语法糖,这种形式叫做方法引用(method references) 引用静态方法 Integer::sum 引用某个对象的方法 list::add 引用某个类的方法 String::length 引用构造方法 HashMap::new 比如,原来我们这么写

Consumer consumer = item -> System.out.println(item); 现在用双冒号语法可以这么写,这样写也有好处,让你看起来这更像是传了一个方法进去

Consumer consumer = System.out::println; lambda 局部变量使用机制 lambda 中使用上下文定义的局部变量,必须是 final 的,当然,如果你忘了加 final,编译器会帮你自动加上。 当然,如果是类变量则没有这个限制

String x = "Hello "; // 如果下文有 lambda 使用了 x,这句等价于 final String x = "Hello " x = "test"; // 这句非法,无法通过编译 Function<String,String> func1 = y -> y x; System.out.println(func1.apply("luan.ma")); lambda 底层实现 Lambda 表达式通过 invokedynamic 指令实现,书写 Lambda 表达式不会产生新的类。他在 class 文件中是一个私有函数

public class MainLambda {

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public static void main(String[] args) {
    new Thread(
            () -> System.out.println("Lambda Thread run()")
        ).start();;
}

} // javap -c -p MainLambda.class public class MainLambda { ... public static void main(java.lang.String[]);

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Code:
   0: new           #2                  // class java/lang/Thread
   3: dup
   4: invokedynamic #3,  0              // InvokeDynamic #0:run:()Ljava/lang/Runnable; /*使用invokedynamic指令调用*/
   9: invokespecial #4                  // Method java/lang/Thread."<init>":(Ljava/lang/Runnable;)V
  12: invokevirtual #5                  // Method java/lang/Thread.start:()V
  15: return

private static void lambdamain0(); /Lambda表达式被封装成主类的私有方法/

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Code:
   0: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   3: ldc           #7                  // String Lambda Thread run()
   5: invokevirtual #8                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   8: return

} 所以,在使用层面,lambda 中的 this 就是主类的 this,和主类的函数没有太大区别。而匿名内部类或者是内部类在使用中则要注意 this 的指向问题。

JDK 数据结构中使用 lambda JDK 中的数据结构

加入的 支持 lambda 的方法列表:

接口名 Java8 新加入的方法 Collection removeIf() spliterator() stream() parallelStream() forEach() List replaceAll() sort() Map getOrDefault() forEach() replaceAll() putIfAbsent() remove() replace() computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge() Collection: stream()方法 这是最强大的支持 lambda 的方法,List 所有 lambda 方法在 stream()中都可以完成,而且支持 set 和 queue 他还有一个可以自动多线程拆分、执行的兄弟 .parallelStream()

Tips: 上下限通配查看方法 看之前,我先说一下方法里面各种上下限通配的查看方法: <? extends T>用于方法返回,参数类型上界是 T,因此子类不能随意传入,只读 <? super T> 用于方法传入,参数的类型下界是 T,因此若传出只能是 Object 类型 既要传入,又要返回 ? 既不能传入,也不能返回

list: forEach()方法:void forEach(Consumer<? super E> action) 作用是对容器中的每个元素执行 action 指定的动作,其中 Consumer 是个函数接口,里面只有一个待实现方法 void accept(T t)

ArrayList list = new ArrayList<>(Arrays.asList("I", "love", "you", "too")); list.forEach( str -> {

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    if(str.length()>3)
        System.out.println(str);
});

遍历,并对每一项执行一个函数。forEach 方法和原来的 for()遍历,看起来更加简洁

list: removeIf()方法 boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) 删除容器中所有满足 filter 指定条件的元素,其中 Predicate 是一个函数接口,里面只有一个待实现方法 boolean test(T t)。传统,我们需要要迭代器来迭代删除数据,现在有了 removeIf 函数,我们可以传入一个 返回值 为 true 或者 false d lambda 表达式,如果 true,那么元素就会被删除

list.removeIf(str -> str.length()>3); list: replaceAll()方法 void replaceAll(UnaryOperator operator) 对数据集合的每个数据执行一个方法。在之前,我们需要遍历,get 出来,转换,再 set 回去,现在我们可以直接用 lambda 实现

list.replaceAll(str -> {

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if(str.length()>3)
    return str.toUpperCase();
return str;

}); list: sort()方法 void sort(Comparator<? super E> c) 排序方法,输入两个对象,返回一个 int 值,根据正负来确定排序位置

list.sort((str1, str2) -> str1.length()-str2.length()); map: forEach()方法 void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action) 作用是对 Map 中的每个映射执行 action 指定的操作,其中 BiConsumer 是一个函数接口,里面有一个待实现方法 void accept(T t, U u)。 原来的方法非常繁琐,现在变得非常简单

map.forEach((k, v) -> System.out.println(k "=" v)); map: replaceAll()方法 replaceAll(BiFunction<? super K,? super V,? extends V> function) 作用是对Map中的每个映射执行function指定的操作,并用function的执行结果替换原来的value,其中BiFunction是一个函数接口,里面有一个待实现方法R apply(T t, U u)

map.replaceAll((k, v) -> v.toUpperCase()); map: merge()方法 merge(K key, V value, BiFunction<? super V,? super V,? extends V> remappingFunction) 如果Map中key对应的映射不存在或者为null,则将value(不能是null)关联到key上; 否则执行remappingFunction,如果执行结果非null则用该结果跟key关联,否则在Map中删除key的映射. 传入的是 key, value,以及一个备选方案:有两个值要如何处理

map.merge(key, newMsg, (v1, v2) -> v1 v2); map: compute() 方法 compute(K key, BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction) 把remappingFunction的计算结果关联到key上,如果计算结果为null,则在Map中删除key的映射.

传入 key, value 由旧值的函数计算得到

要实现上述merge()方法中错误信息拼接的例子,使用compute()代码如下:

map.compute(key, (k,v) -> v==null ? newMsg : v.concat(newMsg)); map: computeIfAbsent()方法 V computeIfAbsent(K key, Function<? super K,? extends V> mappingFunction) 只有在当前Map中不存在key值的映射或映射值为null时,才调用mappingFunction,并在mappingFunction执行结果非null时,将结果跟key关联.

不存在才加,存在直接跳过

Function是一个函数接口,里面有一个待实现方法R apply(T t).

computeIfAbsent()常用来对Map的某个key值建立初始化映射.比如我们要实现一个多值映射,Map的定义可能是Map<K,Set>,要向Map中放入新值,可通过如下代码实现:

Map<Integer, Set> map = new HashMap<>(); // Java7及以前的实现方式 if(map.containsKey(1)){

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map.get(1).add("one");

}else{

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Set<String> valueSet = new HashSet<String>();
valueSet.add("one");
map.put(1, valueSet);

} // Java8的实现方式 map.computeIfAbsent(1, v -> new HashSet()).add("yi"); 使用computeIfAbsent()将条件判断和添加操作合二为一,使代码更加简洁.

map: computeIfPresent()方法 V computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction) 只有在当前Map中存在key值的映射且非null时,才调用remappingFunction,如果remappingFunction执行结果为null,则删除key的映射,否则使用该结果替换key原来的映射.

不存在直接跳过,存在才插进去

这个函数的功能跟如下代码是等效的:

// Java7及以前跟computeIfPresent()等效的代码 if (map.get(key) != null) {

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V oldValue = map.get(key);
V newValue = remappingFunction.apply(key, oldValue);
if (newValue != null)
    map.put(key, newValue);
else
    map.remove(key);
return newValue;

} return null;

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