Java 8 新特性——Lambdas 表达式

本文内容

• 引入
• 测试数据
• collect(toList())
• map
• filter
• flatMap
• max 和 min
• reduce
• 整合操作
• 参考资料

Java 8 对核心类库的改进主要包括集合类的 API 和新引入的流（Stream）。流使得程序员得以站在更高的抽象层次上对集合进行操作。

本文主要介绍 java.util.stream 中 Lambdas 表达式的使用。

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引入

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假设有个艺术家的列表集合，后面会给出定义（艺术家包含名字，歌曲，国籍等属性），在此先借用一下。若计算来自 UK 的艺术家的人数，如下代码所示：

int count = 0;

for (Artist artist : allArtists) {

    if (artist.isFrom("UK")) {

        count++;

    }

}

很“简单”、很“标准”的写法，无非是遍历一遍，如果是来自 UK 的，计数就增 1。

这段代码是命令式的编程，包含太多样板代码，但样板代码模糊了代码的本意，无法流畅地表达程序员的意图。总体来看，for 循环会将行为和方法混为一谈。个人认为，行为比方法抽象层次要高，一个行为可以由多个方法构成，也就是说，一个行为可能会经由多个方法来完成。

for 循环其实是一个封装了迭代的语法糖。如下代码所示：

int count = 0;

Iterator<Artist> iterator = allArtists.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

    Artist artist = iterator.next();

    if (artist.isFrom("UK")) {

        count++;

    }

}

无论如何，上面的方式都不能达到抽象的目的，无法流程地表达意图，而且，本质上都是一种串行化的操作。

下面用 Java 8 新特性 Stream 的方式实现上面功能，如下代码所示：

long count = allArtists.stream().filter(artist -> artist.isFrom("UK")).count();

能够清晰地表达意图；如果想并行，可以在 Stream 上调用 Parallel 方法，再执行后续操作。

整个过程被分解为两个更简单的操作：过滤和计数，看似化简为繁，多了一步，好像是执行了两次循环，而事实上，类库设计更精妙，只需对艺术家集合迭代一次。

这也是函数式编程的思想，假如给定一个名称列表，有的只有一个字符。现要求用逗号做分割符，并返回列表中的名称，字符串中不包含单字母名称，每个名称的首字母都大写。代码很容易写，关键在于用什么思想。这里本质上执行了三个任务：筛选，列表以消除单字符，将列表中每个名称的首字母变换 为大写，然后将列表转化 为一个字符串。在命令式语言中，不得不为三个任务都使用同一低级机制（对列表进行迭代）。函数式语言将筛选、变换和转化视为常见操作，因此它们提供给您从不同视角解决问题的方式。

Scala 分别为筛选、变换和转化概念使用了行业通用的名称，即 filter、map 和 reduce。你会下接下来的 Java 8 中看到类似的类库。

测试数据

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Track、Album、Artist 类的具体定义，查看 Demo。你可以想象，假设你有一张 CD，Album 是专辑，就是这张 CD；一个 Album 包含多个音乐，Track 就是每个音乐，其包含音乐名和时长；Artist 就是张 CD 的艺术家，他可能是个人，也可能是团队。

package com.example.java8lambdas.data;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

import java.util.stream.Stream;

import com.example.java8lambdas.base.Album;

import com.example.java8lambdas.base.Artist;

import com.example.java8lambdas.base.Track;

import static java.util.Arrays.asList;

public class SampleData {

    public static final Artist johnColtrane = new Artist("John Coltrane", "US");

    public static final Artist johnLennon = new Artist("John Lennon", "UK");

    public static final Artist paulMcCartney = new Artist("Paul McCartney", "UK");

    public static final Artist georgeHarrison = new Artist("George Harrison", "UK");

    public static final Artist ringoStarr = new Artist("Ringo Starr", "UK");

    public static final List<Artist> membersOfTheBeatles = Arrays.asList(johnLennon, paulMcCartney, georgeHarrison,

            ringoStarr);

    public static final Artist theBeatles = new Artist("The Beatles", membersOfTheBeatles, "UK");

    public static final Album aLoveSupreme = new Album("A Love Supreme",

            asList(new Track("Acknowledgement", 467), new Track("Resolution", 442)), asList(johnColtrane));

    public static final Album sampleShortAlbum = new Album("sample Short Album", asList(new Track("short track", 30)),

            asList(johnColtrane));

    public static final Album manyTrackAlbum = new Album(

            "sample Short Album", asList(new Track("short track", 30), new Track("short track 2", 30),

                    new Track("short track 3", 30), new Track("short track 4", 30), new Track("short track 5", 30)),

            asList(johnColtrane));

    public static Stream<Album> albums = Stream.of(aLoveSupreme);

    public static Stream<Artist> threeArtists() {

        return Stream.of(johnColtrane, johnLennon, theBeatles);

    }

    public static List<Artist> getThreeArtists() {

        return Arrays.asList(johnColtrane, johnLennon, theBeatles);

    }

    public static List<Album> getAlbum() {

        return Arrays.asList(aLoveSupreme, sampleShortAlbum, manyTrackAlbum);

    }

}

collect(toList())

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由Stream 里的值生成一个列表，这是一个及早求值操作。很多 Stream 操作都是惰性求值，因此，调用 Stream 上的一系列方法后，还需要最后再调用一个类似 collect 的及早求值方法。

所谓，惰性求值方法，最终不产生新集合的方法，Stream 大部分方法都是惰性求值；而像 count 这样最终会从 Stream 产生值的方法是及早求值方法。判断一个操作是惰性求值还是及早求值，只需看它的返回值。如果返回值是 Stream，那么就是惰性求值；否则，就是及早求值。

Stream.of(johnColtrane, johnLennon, theBeatles).collect(toList())

把三个艺术家变成一个 List<Artist> 集合。

map

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将一种类型的值转换成另一种类型，也就是，将一个流中的值转换成一个新的流。若有一个 List<Artist> 列表 artists，则

List<String> collects = artists.stream().map(artist -> artist.getName()).collect(toList());

返回所有艺术家的名字。注意，返回的是字符串列表。艺术家包含众多属性，但最后我需要的只是他们的名字。

Java 8 引入了方法引用的概念，因此，上面的代码也可以写成，“类名::方法”的形式：

artists.stream().map(Artist::getName).collect(toList());

map，映射，也可以完成数据类型转换，如下面代码，将字符串转换成大写；将字符串转换成整型；将十六进制转换成十进制：

List<String> strArr = Stream.of("a", "b", "c").map(s -> s.toUpperCase()).collect(toList());

Assert.assertEquals(Arrays.asList("A", "B", "C"), strArr);

List<Integer> iArr = Stream.of("1", "2", "3").map(s -> Integer.valueOf(s)).collect(toList());

Assert.assertEquals(Arrays.asList(1, 2, 3), iArr);

List<Integer> iArr2 = Stream.of("0A", "0B", "0C").map(s -> Integer.valueOf(s, 16)).collect(toList());

Assert.assertEquals(Arrays.asList(10, 11, 12), iArr2);

filter

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遍历并检查元素。保留 Stream 中的一些元素，而过滤掉其他的。若有一个 List<Artist> 列表 artists，则

List<Artist> collect = artists.stream().filter(artist -> "UK".equals(artist.getNationality())).collect(toList());

返回所有国籍为 UK 的艺术家列表。

flatMap

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可用 Stream 替换值，将多个 Stream 连接成一个 Stream。若有两个艺术家 List<Artist> 列表 artists1 和 artists2，则

List<Artist> collect = Stream.of(artists1, artists2).flatMap(numbers -> numbers.stream()).collect(toList());

返回两个艺术家列表的集合。

max 和 min

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求最大值和最小值。若有三首音乐，则

List<Track> tracks = Arrays.asList(new Track("Bakai", 524), new Track("Violets for Your Furs", 378),

        new Track("Time Was", 541));

Track shortestTrack = tracks.stream().min(Comparator.comparing(track -> track.getLength())).get();

返回时长最小的音乐。

reduce

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归约，可以实现从一组值中生成一个值。Stream 的 count、min、max 方法，事实上，都是 reduce 操作。如下所示，累加：

int sum = Stream.of(1, 2, 3).reduce(0, (acc, element) -> acc + element);

整合操作

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下面再看另一个例子。假如，找出某张专辑上所有乐队的国籍。可将这个问题分解为如下步骤：

1. 找出专辑上的所有表演者；
2. 分辨哪些表演者是乐队；
3. 找出每个乐队的国籍；
4. 将找到的国籍放入一个集合。

Set<String> collect = album.getMusicians().filter(artist -> artist.getName().startsWith("The"))

        .map(artist -> artist.getNationality()).collect(toSet());

说明：

• 艺术家列表既有个人，也有乐队，可以认为“The”开头的是乐队。
• Album 类的 getMusicians 方法返回的是 Stream 对象。这让我们看到，暴露 Stream 集合也许要比暴露 List 或 Set 对象更好，其最大优点在于，很好地封装了内部实现的数据结构。用户在实际操作中无论如何使用，对不会影响到内部的 List 或 Set。

参考资料

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• Java 终于有 Lambda 表达式啦~Java 8 语言变化——Lambda 表达式和接口类更改
• Java 下一代: 函数式编码风格——Groovy、Scala 和 Clojure 共享的函数结构及其优势

 

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