浅析Java 8新特性Lambda Expression

什么是Lambda Expression

对于Lambda Expression，我的理解是，它是一个函数表达式，如下：

(int x, int y) -> x - y

符号左边定义了函数的输入，右边定义了输出。在上面的例子中，我们定义了一个关于x,y的函数，这个函数的作用是计算两者之差。那么它的类型是什么呢？比如1+1这个表达式它的（返回值）类型是int。对于函数表达式，它的类型一般是由上下文定的。

把上面的例子放到具体使用环境中，如下所示，我们可以根据上下文语义判断，该Lambda Expression的（返回值）类型是Comparator。

Arrays.sort(input[], (int x, int y) -> x - y );

为什么要引入Lambda Expression

Lambda Expression是Java 8引入的一个非常重要的新特性，它也是Java第一次尝试引入函数式编程的相关内容。

关于函数式编程，我想类比javascript，在js中函数也可以作为变量的基本类型之一，并且可以当做值一样进行传递。但是在Java中，函数是绑定在对象上的，如果需要调用一个函数foo()，需要先实例化一个对象Obj，然后再调用这个对象里的该函数Obj.foo()。如果Java中可以像js一样，直接传递函数，岂不是很酷？

为了实现这个功能，用到了：
- Functional Interface 函数式编程的概念
- Java8新增的接口 Function
- Java8新增的语法 Lambda Expression

具体怎么实现呢？本质上来说是，新创建一个对象，然后实现Function接口。这个对象即可以看成是一个函数。

除此之外，Lambda Expression还可以快速地创建匿名对象并实现接口方法。

下面，对这两种模式具体讲解。

Lambda Expression的使用 - 创建对象

在面向接口的编程中，我们会遇到许多函数式接口（Functional Interface），即只包含一个抽象方法的接口，比如java.lang.Runnable和java.util.Comparator都是典型的函数式接口。在实际使用过程中，我们需要新建一个对象，然后implements这个接口，再实现该接口的抽象方法。如下所示：

// 常规方法

button.addActionListener(new ActionListener() {

    public void actionPerformed(ActionEvent e) {

        log(e.getActionCommand());

    }

});

这段代码实现的功能是给这个button加一个ActionListener，然后在这个button有操作的时候,log该操作的名称。这样写起来有点复杂，实际上我们真正关心的只是那一行log的代码而已。如果使用Lambda Expression，可以大大简化代码量，如下所示：

// Lambda Expression方法

button.addActionListener(e -> log(e.getActionCommand()));

下面，再给出一个经典的Comparator的例子参考。

// 常规方法

Arrays.sort(input[], new Comparator<Integer>() {

    @Override

    public int compare(int a, int b) {

        return (a-b); // in ascending order

    }

});

// Lambda Expression方法

Arrays.sort(input[], (int a, int b) -> a-b );

下面，再给出一个常用的Runnable的例子参考。

Thread thread = new Thread(() -> {

    System.out.println("Hello " + Thread.currentThread().getName());

});

thread.start();

Lambda Expression的使用 - 传递函数

前面已经提到过了，Java不能传递函数，只能传递对象。为了实现传递函数的功能，设计上采取了一个折中的方法，创建了一个Function的接口。这样一来需要被传递的函数就可以作为一个新的对象，实现这个Function接口，来进行传递。如下示例：

在该例中，(String v) -> v.length()这个Lambda表达式就是传递的方法（函数）。

public class CollectionUtils {

　　// 对传入的参数input进行processor操作，依旧以list的形式返回

　　public static List map(List input, Function processor) {

　　　　ArrayList result = new ArrayList();

　　　　for (T obj : input) {

　　　　　　result.add(processor.apply(obj));

　　}

　　return result;

}

public static void main(String[] args) {

　　List input = Arrays.asList(new String[] {"apple", "orange", "pear"});

　　// 统计字符串的长度

　　List lengths = CollectionUtils.map(input, (String v) -> v.length());

　　// 将字符串转换为大写

　　List uppercases = CollectionUtils.map(input, (String v) -> v.toUpperCase());

}

下面，再给出一个Callable的例子。例中，delayFeedback("task", 1)就是传递的方法（函数）。

Callable<String> delayFeedback(String feedback, long sleepSeconds) {

    return () -> {

        TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepSeconds);

        return feedback;

    };

}

ExecutorService executor = Executors.newWorkStealingPool();

List<Callable<String>> tasks = Arrays.asList(

    delayFeedback("task1", 1),

    delayFeedback("task2", 2),

    delayFeedback("task3", 3));

String result = executor.invokeAny(tasks);

反思与总结

从上面的例子中，我们大概对Lambda Expression是什么，怎么使用有了一个大概的了解。

回到最初的问题，再次反思Lambda Expression到底是个什么东西。我觉得，首先，可以把它看作一个Anonymous Class。其次，这个Class一定继承了某个Function Interface。至于这Class是什么类型的，需要根据上下文判断。

那么，什么地方可以用Lambda Expression？答案是FunctionalInterface。什么是FunctionalInterface？官方的回答是：

Conceptually, a functional interface has exactly one abstract method.

举几个常见的FunctionalInterface的例子：

@FunctionalInterface

public interface Comparator<T>

@FunctionalInterface

public interface Function<T,R>

@FunctionalInterface

public interface Predicate<T>

public Interface ActionListener

这正好对应了文中之前出现的例子。（说明：对于第1，2，3个，Java 8 API已经用Annotation标明了它是FunctionalInterface，对于第4个，虽然没有标，但是它符合FunctionalInterface的定义，所以也是。）

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