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什么是 Lambda,Lambda 表达式你用对了吗?

Java 8 于 2014 年 3 月 18 日发布以来,Lambdas 现在已经成为 Java 环境中熟悉的一部分。带来了期待已久的 Lambda 表达式(又名闭包)特性。它们对我们用 Java 编程的影响比平台历史上的任何其他变化都要大。

什么是 Lambda 表达式?

在数学和计算中,Lambda 表达式通常是一个函数:对于某些或所有输入值的组合,它指定一个输出值。Java 中的 Lambda 表达式将函数的概念引入到语言中。在传统的 Java 术语中,Lambdas 可以理解为一种具有更紧凑语法的匿名方法,它还允许省略修饰符、返回类型,在某些情况下还允许省略参数类型。

语法

Lambda 的基本语法是:

(parameters) -> expression

或者

(parameters) -> { statements; }

例子

// 1
(int x, int y) -> x + y                          // 接受两个整数并返回它们的和
// 2
(x, y) -> x - y                                  // 接受两个数字并返回它们的差值
// 3
() -> 42                                         // 不接受任何值并返回 42
// 4
(String s) -> System.out.println(s)              // 接受一个字符串,将其值打印到控制台,然后什么也不返回
// 5
x -> 2 * x                                       // 接受一个数字,并返回加倍的结果
// 6
c -> { int s = c.size(); c.clear(); return s; }  // 获取一个集合,清除它,并返回它以前的大小

笔记

  • 参数类型可以显式声明(例 1、4),也可以隐式推断(例 2、5、6)。声明型和推断型参数不能混合在一个 Lambda 表达式中;

  • 主体可以是块(用括号括起来,例 6)或表达式(例 1 - 5)。块体可以返回一个值(例 6),也可以什么都不返回。在块体中使用或省略 return 关键字的规则与普通方法体的规则相同;

  • 如果主体是一个表达式,它可能返回一个值(例如 1、2、3、5)或什么也不返回(例如4);

  • 单个推断类型参数可以省略括号(例如5、6);

  • 例 6 的注释应该被理解为 Lambda 可以作用于一个集合。同样,根据它出现的上下文,它可以作用于其他类型的对象,这些对象具有方法大小和 clear,以及适当的参数和返回类型。

为什么 Lambda 表达式被添加到 Java 中?

在 Java 8 中,其目的是为集合提供方法,这些方法将获取函数并以不同的方式使用它们来处理它们的元素。我们将使用一个非常简单的方法 forEach 作为示例,它获取一个函数并将其应用于每个元素。这种变化带来的好处是集合现在可以在内部组织自己的迭代,将并行化的责任从客户端代码转移到库代码。 但是,要让客户机代码利用这一点,需要有一种简单的方法为集合方法提供函数。目前,实现此目的的标准方法是通过适当接口的匿名类实现。但是,用于定义匿名内部类的语法太过笨拙,无法实现这一目的。

例如,集合上的 forEach 方法将获取消费者接口的一个实例,并为每个元素调用它的 accept 方法:

interface Consumer<T> { void accept(T t); }

假设我们要使用 forEach 来转置 java.awt.Point 列表中每个元素的 x 和 y 坐标。使用匿名内部类实现的消费者,我们将传递在像这样的换位函数:

pointList.forEach(new Consumer<Point>() { 
    public void accept(Point p) { 
        p.move(p.y, p.x);
    } 
});

然而,使用 Lambda 可以更精确地实现相同的效果:

pointList.forEach(p -> p.move(p.y, p.x));

那么我们可以在哪里使用 Lambda 表达式呢?

Lambda 表达式可以写在任何具有目标类型的上下文中:

  • 变量声明、赋值和数组初始化器,目标类型是赋值给的类型(或数组类型);
  • 返回语句,其目标类型为方法的返回类型;
  • 方法或构造函数参数,其目标类型是相应参数的类型。如果方法或构造函数被重载,则在 Lambda 表达式与目标类型匹配之前使用重载解析的常用机制(在重载解析之后,仍然可能有多个匹配方法或构造函数签名接受具有相同函数类型的不同函数接口。在这种情况下,Lambda 表达式必须转换为这些功能接口之一的类型);
  • Lambda表达式主体,其目标类型是主体所期望的类型,该类型又派生自外部目标类型:
    Callable<Runnable> c = () -> () -> { System.out.println("hi"); };
    
    这里的外部目标类型是 Callable,它具有函数类型:
    Runnable call() throws Exception;
    
    因此,Lambda 体的目标类型是 Runnable 的函数类型,即 run 方法。它不接受任何参数,也不返回任何值,因此与上面的内部 Lambda 相匹配;
  • 三元运算符。例如:
    Callable<Integer> c = flag ? (() -> 23) : (() -> 42);
    
  • 强制转换表达式,显式提供目标类型。例如:
    Object o = () -> { System.out.println("hi"); };                 // 不合法:可能是Runnable 或 Callable
    Object o = (Runnable) () -> { System.out.println("hi"); };      // 合法:因为消除了歧义
    

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