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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