Lambda 表达式详解

函数式编程

函数式接口（functional interface 也叫功能性接口，其实是同一个东西）。简单来说，函数式接口是只包含一个方法的接口。比如Java标准库中的java.lang.Runnable和 java.util.Comparator都是典型的函数式接口。java 8提供 @FunctionalInterface作为注解,这个注解是非必须的，只要接口符合函数式接口的标准（即只包含一个方法的接口），虚拟机会自动判断，但最好在接口上使用注解@FunctionalInterface进行声明，以免团队的其他人员错误地往接口中添加新的方法。
Java中的lambda无法单独出现，它需要一个函数式接口来盛放，lambda表达式方法体其实就是函数接口的实现。

Lambda语法

包含三个部分

• 一个括号内用逗号分隔的形式参数，参数是函数式接口里面方法的参数
• 一个箭头符号：->
• 方法体，可以是表达式和代码块，方法体函数式接口里面方法的实现，如果是代码块，则必须用{}来包裹起来，且需要一个return 返回值，但有个例外，若函数式接口里面方法返回值是void，则无需{}

(parameters) -> expression
(parameters) -> { statements; }

例子如下：

public class TestLambda {

    public static void runThreadUseLambda() {
        //Runnable是一个函数接口，只包含了有个无参数的，返回void的run方法；
        //所以lambda表达式左边没有参数，右边也没有return，只是单纯的打印一句话
        new Thread(() ->System.out.println("lambda实现的线程")).start();
    }

    public static void runThreadUseInnerClass() {
        //这种方式就不多讲了，以前旧版本比较常见的做法
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("内部类实现的线程");
            }
        }).start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestLambda.runThreadUseLambda();
        TestLambda.runThreadUseInnerClass();
    }
}

可以看出，使用lambda表达式设计的代码会更加简洁，而且还可读.

方法引用

其实是lambda表达式的一个简化写法，所引用的方法其实是lambda表达式的方法体实现，语法也很简单，左边是容器（可以是类名，实例名），中间是"::"，右边是相应的方法名。如下所示：

bjectReference::methodName

一般方法的引用格式是

• 如果是静态方法，则是ClassName::methodName。如 Object ::equals
• 如果是实例方法，则是Instance::methodName。如Object obj=new Object();obj::equals;
• 构造函数.则是ClassName::new

例子如下：

public class TestMethodReference {

    public static void main(String[] args) {

        JFrame frame = new JFrame();
        frame.setLayout(new FlowLayout());
        frame.setVisible(true);

        JButton button1 = new JButton("点我!");
        JButton button2 = new JButton("也点我!");

        frame.getContentPane().add(button1);
        frame.getContentPane().add(button2);
        //这里addActionListener方法的参数是ActionListener，是一个函数式接口
        //使用lambda表达式方式
        button1.addActionListener(e -> { System.out.println("这里是Lambda实现方式"); });
        //使用方法引用方式
        button2.addActionListener(TestMethodReference::doSomething);

    }
    /**
     * 这里是函数式接口ActionListener的实现方法
     * @param e
     */
    public static void doSomething(ActionEvent e) {

        System.out.println("这里是方法引用实现方式");

    }
}

可以看出，doSomething方法就是lambda表达式的实现，这样的好处就是，如果你觉得lambda的方法体会很长，影响代码可读性，方法引用就是个解决办法。

lambda表达式使用实例

1. lambda表达式实现Runnable

// Java 8之前：
new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("Before Java8, too much code for too little to do");
  }
}).start();
//Java 8方式：
new Thread( () -> System.out.println("In Java8, Lambda expression rocks !!") ).start();

使用lambda表达式代替匿名类，可以使代码更简短、清晰易于阅读。

2. lambda表达式进行事件处理

// Java 8之前：
JButton show =  new JButton("Show");
show.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    System.out.println("Event handling without lambda expression is boring");
    }
});

// Java 8方式：
show.addActionListener((e) -> {
    System.out.println("Light, Camera, Action !! Lambda expressions Rocks");
});

3. lambda表达式对列表进行迭代

// Java 8之前：
List features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");
for (String feature : features) {
    System.out.println(feature);
}
// Java 8之后：
List features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");
features.forEach(n -> System.out.println(n));

// 使用Java 8的方法引用更方便，方法引用由::双冒号操作符标示，
// 看起来像C++的作用域解析运算符
features.forEach(System.out::println);

由于 Java是命令式语言，Java 8之前的所有循环代码都是顺序的，即可以对其元素进行并行化处理。如果你想做并行过滤，就需要自己写代码，这并不是那么容易。通过引入lambda表达式 和默认方法，将做什么和怎么做的问题分开了，这意味着Java集合现在知道怎样做迭代，并可以在API层面对集合元素进行并行处理。

4. lambda表达式和函数式接口Predicate

public static void main(String [] args){
    List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Scala", "C++", "Haskell", "Lisp");

    System.out.println("Languages which starts with J :");
    filter(languages, (str)-> str.startsWith("J"));

    System.out.println("Languages which ends with a ");
    filter(languages, (str)->str.endsWith("a"));

    System.out.println("Print all languages :");
    filter(languages, (str)->true);

    System.out.println("Print no language : ");
    filter(languages, (str)->false);

    System.out.println("Print language whose length greater than 4:");
    filter(languages, (str)->str.length() > 4);
}

public static void filter(List<String> names, Predicate<String> condition) {
    for(String name: names)  {
        if(condition.test(name)) {
            System.out.println(name + " ");
        }
    }
}
// 更好的办法
public static void batterFilter(List names, Predicate condition) {
    names.stream().filter((name) -> (condition.test(name))).forEach((name) -> {
        System.out.println(name + " ");
    });
}

除了在语言层面支持函数式编程风格，Java 8也添加了一个包，叫做 java.util.function。它包含了很多类，用来支持Java的函数式编程。其中一个便是Predicate，使用 java.util.function.Predicate 函数式接口以及lambda表达式，可以向API方法添加逻辑，用更少的代码支持更多的动态行为

5. 在lambda表达式中加入Predicate

java.util.function.Predicate 允许将两个或更多的 Predicate 合成一个。它提供类似于逻辑操作符AND和OR的方法，名字叫做and()、or()和xor()，用于将传入 filter() 方法的条件合并起来。例如，要得到所有以J开始，长度为四个字母的语言，可以定义两个独立的 Predicate 示例分别表示每一个条件，然后用 Predicate.and() 方法将它们合并起来，如下所示：

/ 甚至可以用and()、or()和xor()逻辑函数来合并Predicate，
// 例如要找到所有以J开始，长度为四个字母的名字，你可以合并两个Predicate并传入
Predicate<String> startsWithJ = (n) -> n.startsWith("J");
Predicate<String> fourLetterLong = (n) -> n.length() == 4;
names.stream()
    .filter(startsWithJ.and(fourLetterLong))
    .forEach((n) ->
    System.out.print("nName, which starts with 'J' and four letter long is : " + n));

6. lambda表达式的Map和Reduce示例

// 不使用lambda表达式为每个订单加上12%的税
List<Integer> costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
for (Integer cost : costBeforeTax) {
    double price = cost + .12*cost;
    System.out.println(price);
}
// 使用lambda表达式
costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).forEach(System.out::println);

在上个例子中，可以看到map将集合类（例如列表）元素进行转换的。还有一个 reduce() 函数可以将所有值合并成一个。Map和Reduce操作是函数式编程的核心操作，因为其功能，reduce 又被称为折叠操作。另外，reduce 并不是一个新的操作，你有可能已经在使用它。SQL中类似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函数，实际上就是 reduce 操作，因为它们接收多个值并返回一个值。流API定义的 reduceh() 函数可以接受lambda表达式，并对所有值进行合并。IntStream这样的类有类似 average()、count()、sum() 的内建方法来做 reduce 操作，也有mapToLong()、mapToDouble() 方法来做转换。这并不会限制你，你可以用内建方法，也可以自己定义。在这个Java 8的Map Reduce示例里，我们首先对所有价格应用 12% 的VAT，然后用 reduce() 方法计算总和。

// 为每个订单加上12%的税
// 老方法：
List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
double total = 0;
for (Integer cost : costBeforeTax) {
    double price = cost + .12*cost;
    total = total + price;
}
System.out.println("Total : " + total);

// 新方法：
List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);
double bill = costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).reduce((sum, cost) -> sum + cost).get();
System.out.println("Total : " + bill);

7. 通过过滤创建一个String列表

// 创建一个字符串列表，每个字符串长度大于2
List<String> filtered = strList.stream().filter(x -> x.length()> 2).collect(Collectors.toList());
System.out.printf("Original List : %s, filtered list : %s %n", strList, filtered);

过滤是Java开发者在大规模集合上的一个常用操作，而现在使用lambda表达式和流API过滤大规模数据集合是惊人的简单。流提供了一个 filter() 方法，接受一个 Predicate 对象，即可以传入一个lambda表达式作为过滤逻辑

8. 对列表的每个元素应用函数

// 将字符串换成大写并用逗号链接起来
List<String> G7 = Arrays.asList("USA", "Japan", "France", "Germany", "Italy", "U.K.","Canada");
String G7Countries = G7.stream().map(x -> x.toUpperCase()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println(G7Countries);

我们通常需要对列表的每个元素使用某个函数，例如逐一乘以某个数、除以某个数或者做其它操作。这些操作都很适合用 map() 方法，可以将转换逻辑以lambda表达式的形式放在 map() 方法里，就可以对集合的各个元素进行转换了

9. 复制不同的值，创建一个子列表

// 用所有不同的数字创建一个正方形列表
List<Integer> numbers = Arrays.asList(9, 10, 3, 4, 7, 3, 4);
List<Integer> distinct = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
System.out.printf("Original List : %s,  Square Without duplicates : %s %n", numbers, distinct);

利用流的 distinct() 方法来对集合进行去重

10. 计算集合元素的最大值、最小值、总和以及平均值

//获取数字的个数、最小值、最大值、总和以及平均值
List<Integer> primes = Arrays.asList(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29);
IntSummaryStatistics stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
System.out.println("Highest prime number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest prime number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all prime numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all prime numbers : " + stats.getAverage());

IntStream、LongStream 和 DoubleStream 等流的类中，有个非常有用的方法叫做 summaryStatistics() 。可以返回 IntSummaryStatistics、LongSummaryStatistics 或者 DoubleSummaryStatistic s，描述流中元素的各种摘要数据。在本例中，我们用这个方法来计算列表的最大值和最小值。它也有 getSum() 和 getAverage() 方法来获得列表的所有元素的总和及平均值