JAVA8 Lambda表达式完全解析

JAVA8 新特性

在学习JAVA8 Lambda之前，必须先了解一下JAVA8中与Lambda相关的新特性，不然对于一些概念会感到比较陌生。

1、 接口的默认方法和静态方法
Java 8允许我们给接口添加一个默认方法，用default修饰即可。默认方法可以重写，也可以不用重写。这就是和抽象方法的区别，在用法上，没有其他区别。

public interface IMyInterface {
    void onMethond(String str);//这是一个抽象方法
    default String onDefalutMethod(){//这是一个默认方法 
        return "这是一个默认方法";
    }
}
//重写默认方法
public class MyImpl1 implements IMyInterface {

    @Override
    public void onMethond(String str) {
        // TODO Auto-generated method stub

    }
    @Override
    public String onDefalutMethod() {
        return "重写默认方法";
    }

}
//不重写默认方法
public class MyImpl2 implements IMyInterface {

    @Override
    public void onMethond(String str) {
        // TODO Auto-generated method stub
    }
}

此外Java 8还允许我们给接口添加一个静态方法，用static修饰即可。

public interface IMyInterface {

    void onMethond(String str);//这是一个抽象方法

    default String onDefalutMethod(){//这是一个默认方法 
        return "这是一个默认方法";
    }

    static String onStaticMethod(){
        return "这是一个静态方法";
    }

}

2、 函数式接口（Functional Interface）
什么叫函数式接口？他和普通接口有什么区别？
“函数式接口”是指仅仅只包含一个抽象方法的接口（可以包含默认方法和静态方法），其他特征和普通接口没有任何区别，Java中Runnalbe,Callable等就是个函数式接口；。我们可以给一个符合函数式接口添加@FunctionalInterface注解，这样就显式的指明该接口是一个函数式接口，如果不是，编译器会直接提示错误。当然你也可以不用添加此注解。添加的好处在于，由于Lambda表达式只支持函数式接口，如果恰好这个接口被应用于Lambda表达式，某天你手抖不小心添加了个抽象方法，编译器会提示错误。

//显式指明该接口是函数式接口
@FunctionalInterface
public interface IMyInterface {

    void onMethond(String str);//这是一个抽象方法

    default String onDefalutMethod(){//这是一个默认方法 
        return "这是一个默认方法";
    }

    static String onStaticMethod(){
        return "这是一个静态方法";
    }

}

3、方法与构造函数引用
Java 8 允许你使用::关键字来引用已有Java类或对象的方法或构造器。::的诞生和Lambda一样都是来简化匿名内部类的写法的，所以::必须配合函数式接口一起用。使用::操作符后，会返回一个函数式接口对象，这个接口可以自己定义，也可以直接使用系统提供的函数式接口，系统提供的后面会单独介绍。请注意，这一节的内容会让你觉得这些用法蛋疼无比，这是因为还没有开始介绍Lambda表达式，::和Lambda结合使用才是王道，希望你还能坚持到介绍Lambda表达式^_^。

假如有个Person类如下,以下的例子都以这个Person类为基础讲解。

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(){

    }
    public Person(String name,int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

   public static String show(String str){
        System.out.println("----->输入"+str);
        return "----->返回"+str;
    }
}

• 使用::关键字初始化构造函数,返回的是一个函数式接口，这个接口可以自己定义，也可以直接使用系统提供的函数式接口。现在先来定义一个函数式接口

@FunctionalInterface
public interface PersonSupply {
    Person get();
}
PersonSupply sp=Person::new;
Person person=sp.get();

PersonSupply sp=Person::new;等价于下面

PersonSupply sp=new PersonSupply{

  public Person get(){
      Person person=new Person();
      return person;
  }
}

怎么定义这个函数式接口呢？首先我们要看::后面，可知，默认构造不需要参数，所以我们的get()定义为无参，但是我们需要Person对象，所以返回值为Person。
当然为了使这个接口更通用，我们可以定义成如下形式

@FunctionalInterface
public interface PersonSupply<T> {
    T get();
}

PersonSupply<Person> sp=Person::new;
Person person=sp.get();

java自带Supplier的接口就是这样的，后面会做介绍。直接使用Supplier如下

Supplier<Person> sp=Person::new;
Person person=sp.get();

怎么初始化带参构造函数？
首先写一个函数式接口,由于需要参数所以get()里面输入参数，返回Person，如下。

@FunctionalInterface
public interface PersonSupply<P extends Person> {
    P get(String name, int age);
}


PersonSupply<Person> sp=Person::new;
Person person=sp.get("maplejaw",20);

PersonSupply<Person> sp=Person::new;等价于下面

PersonSupply<Person> sp=new PersonSupply<Person>{

  public Person get(String name, int age);{
      Person person=new Person(name,age);
      return person;
  }
}

• 使用::关键字引用静态方法
  同样，写一个函数式接口，该静态方法需要参数，所以get()里传入参数，需要返回参数，所以返回String。

@FunctionalInterface
public interface PersonFactory {
    String get(String str);
}
PersonFactory pf=Person::show;
pf.show("哈哈哈");

PersonFactory pf=Person::show;等价于下面

PersonFactory pf=new PersonFactory{

  public String get(String str){
      return Person.show(str);
  }
}

• 使用::关键字引用普通方法比较特殊。
  如果要调用的方法没有参数，可以用Class::method形式调用,但是这时需要传入一个Person实例，这时函数式接口这样写，在get()中传入Person类的实例，返回String。

@FunctionalInterface
public interface PersonFactory {
    String get(Person person);
}
 PersonSupply<Person> sp=Person::new;
 Person person=sp.get("maplejaw", 20);
 PersonFactory pf=Person::getName;      
 System.out.println("--->"+sp.get(penson));

PersonFactory pf=Person::getName;等价于下面

PersonFactory pf=new PersonFactory{

  public String get(Person person){
      return person.getName();
  }
}

也可以以instance::method形式调用。这时get()不需要传参。返回String。

@FunctionalInterface
public interface PersonFactory {
    String get();
}

 PersonSupply<Person> sp=Person::new;
 Person person=sp.get("maplejaw", 20);
 PersonFactory pf=person::getName;      
 System.out.println("--->"+pf.get());

PersonFactory pf=person::getName;等价于下面

Person person=new Person("maplejaw",20);
PersonFactory pf=new PersonFactory{

  public String get( ){
      return person.getName();
  }
}

如果要调用的方法有参数，必须用instance::method形式调用,这时函数式接口这样写,set传入参数。

@FunctionalInterface
public interface PersonFactory {
    void set(String name);
}

PersonSupply<Person> sp=Person::new;
Person person=sp.get("maplejaw", 20);
PersonFactory pf=person::setName;
pf.set("maplejaw");

PersonFactory pf=person::setName;等价于下面

Person person=new Person("maplejaw",20);
PersonFactory pf=new PersonFactory{

  public void set(String name){
      return person.setName(name);
  }
}

4、JAVA8 API内建的函数式接口
还记得前面提到的Supplier函数式接口吗，它就是API内建的函数式接口之一，下面将介绍一些常用的内建函数式接口。

• Supplier
  Supplier 提供者，不接受参数，有返回值

    Supplier<Person> Supplier=new Supplier<Person>() {

            @Override
            public Person get() {
                return new Person();
            }

        };

    Supplier<Person> sp=Person::new;

• Function 一个参数，一个返回值。常用于数据处理。

Function<String, Integer> function=new Function<String, Integer>(){

            @Override
            public Integer apply(String s) {

                return Integer.parseInt(s);
            }

        } ;
Function<String, Integer> function=Integer::parseInt;

• Consumer 消费者，只有一个参数，没有返回值

Consumer<String> consumer=new Consumer<String>() {

            @Override
            public void accept(String t) {

            }
        };

• Comparator 比较类

        Comparator<Integer> comparator=new Comparator<Integer>() {

            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                // TODO Auto-generated method stub
                return o1-o2;
            }


        };

• Predicate
  Predicate 接口，抽象方法只有一个参数，返回boolean类型。该接口包含多种默认方法来将Predicate组合成其他复杂的逻辑（比如：与，或，非）：

Predicate<String> predicate=new Predicate<String>() {

            @Override
            public boolean test(String t) {

                return t.startsWith("h");
            }
        };
boolean b=predicate.test("hahaha");//判断是否符合条件

Predicate<String> predicate = String::isEmpty;
boolean b=predicate.test("hahaha");//判断是否符合条件

• UnaryOperator 接收一个参数，返回一个参数，且参数类型相同

    UnaryOperator<String> unaryOperator=new UnaryOperator<String>() {

            @Override
            public String apply(String s) {
                // TODO Auto-generated method stub
                return s;
            }
        };

• BinaryOperator 接收两个参数，返回一个参数，且参数类型相同

BinaryOperator<String> binaryOperator=new BinaryOperator<String>() {


            @Override
            public String apply(String t, String u) {
                // TODO Auto-generated method stub
                return t+u;
            }
        };

5、三个API

• Optional
  Optional 这是个用来防止NullPointerException异常而引入的。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

Optional<String> optional = Optional.of("给你一个值");
        optional.isPresent(); //判断是否为空值
        optional.get();      //获取值 ，如果空值直接抛异常。
        optional.orElse("返回空值");  //获取值 ，如果空值返回指定的值。

• Stream（流）
  最新添加的Stream API（java.util.stream）把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。
  接触过RxJava的可能对下面的代码风格比较眼熟，Stream 的创建需要指定一个数据源，比如 java.util.Collection的子类，List或者Set， Map不支持。Stream的操作可以串行执行或者并行执行。
  怎么用Stream？Stream必须有数据源。那就给一个数据源。

  List<String> list = new ArrayList<>();
      list.add("ddd2");
      list.add("aaa2");
      list.add("bbb1");
      list.add("aaa1");
      list.add("aaa3");
      list.add("bbb3");
      list.add("ccc");
      list.add("bbb2");
      list.add("ddd1");

  • forEach list新增的for循环方法,forEach是一个最终操作（只能放在最后）

    //遍历打印数据
    list.forEach(new Consumer<String>() {
    
                @Override
                public void accept(String t) {
                 System.out.println("---->"+t);
    
                }
            });

    打印结果如下

    ---->ddd2
    ---->aaa2
    ---->bbb1
    ---->aaa1
    ---->aaa3
    ---->bbb3
    ---->ccc
    ---->bbb2
    ---->ddd1
    

  • filter 过滤

    list.stream()
       .filter(new Predicate<String>() {
    
                @Override
                public boolean test(String t) {
    
                    return t.startsWith("a");
                }
            })
        .forEach(new Consumer<String>() {
    
                @Override
                public void accept(String t) {
                 System.out.println("---->"+t);
    
                }
            });

    打印结果如下

    ---->aaa2
    ---->aaa1
    ---->aaa3
    

  • Sort 排序

     list.stream()
            .sorted()//排序，如果不实现Comparator接口，则按默认规则排序
             .filter(new Predicate<String>() {
    
                @Override
                public boolean test(String t) {
    
                    return t.startsWith("a");
                }
            })
             .forEach(new Consumer<String>() {
    
                @Override
                public void accept(String t) {
                 System.out.println("---->"+t);
    
                }
            });
    
        list.stream()
             .sorted(new Comparator<String>() {
    
                @Override
                public int compare(String o1, String o2) {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    return o1.compareTo(o2);
                }
            })
             .filter(new Predicate<String>() {
    
                @Override
                public boolean test(String t) {
    
                    return t.startsWith("a");
                }
            })
             .forEach(new Consumer<String>() {
    
                @Override
                public void accept(String t) {
                 System.out.println("---->"+t);
    
                }
            });

  • map

    
         list.stream()
            .sorted(new Comparator<String>() {
    
                @Override
                public int compare(String o1, String o2) {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    return o1.compareTo(o2);
                }
            })
             .filter(new Predicate<String>() {
    
                @Override
                public boolean test(String t) {
    
                    return t.startsWith("a");
                }
            })
             .map(new Function<String, String>() {
    
                @Override
                public String apply(String t) {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    return t+"--->被我处理过了";
                }
            })
             .forEach(new Consumer<String>() {
    
                @Override
                public void accept(String t) {
                 System.out.println("---->"+t);
    
                }
            });
    

    ---->aaa1--->被我处理过了
    ---->aaa2--->被我处理过了
    ---->aaa3--->被我处理过了

  • Match 匹配，是一个最终操作

    boolean b= list.stream()
                .anyMatch(new Predicate<String>() {
    
                    @Override
                    public boolean test(String t) {
                        // TODO Auto-generated method stub
                        return t.startsWith("a");
                    }
                });
    
        System.out.println("----->"+b);//true
        boolean b= list.stream()
                .allMatch(new Predicate<String>() {
    
                    @Override
                    public boolean test(String t) {
                        // TODO Auto-generated method stub
                        return t.startsWith("a");
                    }
                });
    
        System.out.println("----->"+b);//false

  • Count 计数,是一个最终操作

    long count = list.stream()
                  .filter(new Predicate<String>() {
    
                        @Override
                        public boolean test(String t) {
    
                            return t.startsWith("a");
                        }
                    })
                  .count();
            System.out.println(count);    // 3
    

  • Reduce 规约，最终操作

         Optional<String> optional = 
                    list
                        .stream()
                         .sorted()
                        .reduce(new BinaryOperator<String>() {
    
                            @Override
                            public String apply(String t, String u) {
    
                                return t+u;
                            }
                        });
         System.out.println("---->"+optional.get());
         //---->aaa1aaa2aaa3bbb1bbb2bbb3cccddd1ddd2

  • findFirst 提取第一个，最终操作

     Optional<String> optional = 
                    list
                        .stream()
                         .sorted()
                        .findFirst();
         System.out.println("---->"+optional.get()); //aaa1
    

• parallelStream（并行流）
  并行化之后和之前的代码区别并不大。并且并行操作下，速度会比串行快。但是需要注意的是不用在并行流下排序，并行流做不到排序。

 list.parallelStream()
            .filter(new Predicate<String>() {

                @Override
                public boolean test(String t) {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    return t.startsWith("a");
                }
            })
            .forEach(new Consumer<String>() {

                @Override
                public void accept(String t) {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    System.out.println("--->"+t);
                }
            });

    list.parallelStream()
            .sorted()
            .forEach(new Consumer<String>() {

                @Override
                public void accept(String t) {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    System.out.println("--->"+t);
                }
            });
            //打印出来的并没有排序

Lambda 表达式

在上面你是不是觉得::有时候挺好用的？可以不用再new接口，再也不用写烦人的匿名内部类了，比如

    Supplier<Person> sp=Person::new;

但是::的使用场景还是比较有限的。Lambda表达式的诞生就是为了解决匿名内部类中饱受诟病的问题的。

• 什么是Lambda表达式
  Lambda表达式是Java8的一个新特性，它提供了一种更加清晰和简明的方式使用函数式接口（以前被叫作单一方法接口）。使用Lambda表达式能够更加方便和简单的使用匿名内部类，比如对于集合的遍历、比较、过滤等等。

• Lambda表达式格式
  (type1 arg1, type2 arg2…) -> { body }
  每个lambda都包括以下三个部分：
  参数列表：(type1 arg1, type2 arg2…)
  箭头： ->
  方法体：{ body }

  方法体既可以是一个表达式，也可以是一个语句块：

  • 表达式：表达式会被执行然后返回执行结果。
  • 语句块：语句块中的语句会被依次执行，就像方法中的语句一样,return语句会把控制权交给匿名方法的调用者。
    表达式函数体适合小型lambda表达式，它消除了return关键字，使得语法更加简洁。

以下是一些例子

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

• 一个 Lambda 表达式可以有零个或多个参数
• 参数的类型既可以明确声明，也可以根据上下文来推断。例如：(int a)与(a)效果相同
• 所有参数需包含在圆括号内，参数之间用逗号相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b)
• 空圆括号代表参数集为空。例如：()->{System.out.println(“s”);};
• 当只有一个参数，且其类型可推导时，圆括号（）可省略。
• 如果 Lambda 表达式的主体只有一条语句，花括号{}可省略，且不能以分号结尾
• 如果 Lambda 表达式的主体包含一条以上语句，则表达式必须包含在花括号{}中，每条语句必须以分号结尾。

Lambda表达式可以用来简化内部类写法，比如

   //常规代码
   Runnable runable=new Runnable() {

        @Override
        public void run() {

            System.out.println("--->");
        }
    };

    //Lambda表达式
    Runnable runable=()->{System.out.println("--->");};
    //启动一个线程
    new Thread(()->{System.out.println("--->");}).start();

还记得前面介绍的Predicate接口吗？现在我们再来用Lambda表达式写一遍。

//一般写法
Predicate<String> predicate=new Predicate<String>() {

            @Override
            public boolean test(String t) {

                return t.startsWith("h");
            }

        };
//Lambda写法
Predicate<String> predicate=(String s)->{s.startsWith("h");};

你现在是不是觉得Lambda表达式太神奇了？居然可以写出这么简洁的代码。
还记得内部类使用局部变量时需要把变量声明为final吗，Lambda表达式则不需要。不过虽然不用声明final，但也不允许改变值。

        String s="sss";
        new Thread(()->{
            System.out.println(s);
        }).start();

此外，内部类引用外部类也不用使用MainActivity.this,这种操蛋的代码了。
在Lambda表达式中this,指的就是外部类，因为根本就没有内部类的概念啊。

  btn.setOnClickListener(()->{
            Toast.makeText(this,"xxx",Toast.LENGTH_SHORT).show();
        });

现在回过头来把前面Stream中的代码用Lambda表达式再写一遍。

         list.stream()
             .sorted((s1,s2)->s1.compareTo(s2))
             .filter((s)->s.startsWith("a"))
             .map((s)->s+"被我处理过了")
             .forEach(s->System.out.println(s));

代码简洁的简直让人窒息。但是能不能更简洁一点呢？当然是可以的，首先我们检查一下哪里可以替换成::关键字，然后作如下替换，是不是更简洁了。关于替换规则，请看前面的介绍。

 list.stream()
            .sorted((s1,s2)->s1.compareTo(s2))
             .filter((s)->s.startsWith("a"))
             .map((s)->s+"被我处理过了")
             .forEach(System.out::println);

打印结果如下

aaa1被我处理过了
aaa2被我处理过了
aaa3被我处理过了

• 显示指定目标类型
  如果Lambda表达式的目标类型是可推导的，就不用指定其类型，如果Lambda表达式的参数类型是可以推导，就不用指定参数类型。因为编译器可以根据上下文自动推导出其类型，然后进行隐式转换。但是，有些场景编译器是没法推导的。比如下面这样的，如果不显示指定类型，编译器就会提示错误

//接口一
public interface IMyInterface1 {
    void opreate(String str);
}
//接口二
public interface IMyInterface2 {
    void opreate(int i);
}
//Person类
public class Person类 {
    private String name;
    private int age;

    public Test(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void opreate(IMyInterface1 inter){
        inter.opreate(name);
    }

    public void opreate(IMyInterface2 inter){
        inter.opreate(age);
    }
}


 //这样写是错误的，因为编译器无法推导出其目标类型
  new Test("maplejaw",20).opreate((name)->System.out.println(name));

解决办法有两个
一、指定参数类型，但是如果两个接口的参数类型是一样的，就只能显示指定目标类型。

  new Test("maplejaw",20).opreate((String name)->System.out.println(name));

二、指定目标类型

  new Test("maplejaw",20).opreate((IMyInterface1) (s)->System.out.println(s));
  new Test("maplejaw",20).opreate((IMyInterface1) System.out::println);

由于目标类型必须是函数式接口，所以如果想赋值给Object对象时，也必须显示转型。

Object runnable=(Runnable)()->{System.out.print("--->");};

关于Lambda表达式的介绍到此为止，想更深入了解推荐【深入理解Java 8 Lambda】这篇文章。

最后

当初学习Lambda表达式的时候，由于网上的资料比较零散，且直接用了JAVA8的新API来做演示，由于对新API不是很熟导致学习的时候走了一些弯路，看得一头雾水。所以决定把我的学习路线给记录下来，或许可以帮助部分人。
Lambda表达式是把双刃剑，让代码简洁的同时，降低了代码的可读性。但是作为程序员，追逐新技术的脚步不能停下。

本文参考了【深入理解Java 8 Lambda】和【JAVA8 十大新特性详解】两篇文章