名词王国里的新政-解读Java8之lambda表达式

前几天在reddit上看到Java8 M8 Developer Preview版本已经发布了，难免想要尝鲜一把。Developer Preview版本已经全部Feature都完成了，Java8的特性能够在这里看到http://openjdk.java.net/projects/jdk8/features，下载地址：http://jdk8.java.net/download.html。Java8最值得期待的就是lambda表达式了，本文就将带你体验lambda表达式，并进行比较深刻的解析。

下载及配置

Intellij IDEA已经完美支持Java8了。首先打开Project Structure，在Project里设置新的JDK路径，并设置Modules=>Source=>Language Level为8.0便可。

如今咱们可使用Java8编写程序了！可是当咱们开开心心编写完，享受到高级的lambda表达式后，运行程序，会提示：java: Compilation failed: internal java compiler error！这是由于javacc的版本还不对，在Compiler=>Java Compiler里将项目对应的javacc版本选为1.8便可。

什么？你说你用Eclipse？好像目前尚未稳定版！想尝鲜的，能够看看这个地址http://stackoverflow.com/questions/13295275/programming-java-8-in-eclipse，大体是先checkout Eclipse JDT的beta java8分支，而后在Eclipse里运行这个项目，从而启动一个支持java8的Eclipse…不过应该难不倒做为geek的你吧！

体验lambda表达式

好了，咱们开始体验Java8的新特性-lambda表达式吧！如今咱们的匿名类能够写成这样子了：

<!-- lang: java -->
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Foo");
    }).start();

而以前的写法只能是这样子：

<!-- lang: java -->
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Foo");
        }
    }).start();

这样一看，咱们彷佛就是匿名类写起来简单了一点啊？而第二种方法，借助便捷的IDE，好像编写效率也没什么差异？博主开始也是这样认为，仔细学习以后，才知道其中的奥妙所在！

这里有一个重要的信息，就是**()->{}这里表明一个函数，而非一个对象。**可能这么说比较抽象，咱们仍是代码说话吧：

<!-- lang: java -->
public class LambdaTest {

    private static void bar(){
        System.out.println("bar");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(LambdaTest::bar).start();
    }

}

看懂了么？这里LambdaTest::bar表明一个函数(用C++的同窗笑了)，而new Thread(Runnable runnable)的参数，能够接受是一个函数做为参数！

是否是以为很神奇，颠覆了Java思惟？在剖析原理之前，博主暂且卖个关子，咱们先来说讲什么是lambda表达式。

什么是lambda表达式

lambda表达式的由来

絮叨几句，现代编程语言的lamdba表达式都来自1930年代初，阿隆佐·邱奇(Alonzo Church)提出的λ演算(Lambda calculus)理论。λ演算的核心思想就是“万物皆函数”。一个λ算子即一个函数，其通常形式是λx.x + 2。一个λ算子能够做为另外一个λ算子的输入，从而构建一个高阶的函数。λ演算是函数式编程的鼻祖，大名鼎鼎的编程语言Lisp就是基于λ演算而创建。用过Lisp的应该都清楚，它的语法很简单，可是却有包容万物的能力。

可能搞计算机的对邱奇比较陌生，可是提起和邱奇同时代的另一我的，你们就会以为如雷贯耳了，那就是阿兰·图灵。邱奇成名的时候，图灵仍是个大学生。邱奇和图灵一块儿发表了邱奇-图灵论题，并分别提出了λ演算和图灵机，加上哥德尔提出的递归函数一块儿，在理论上肯定了什么是可计算性。至于什么是可计算性，其实博主也说不清楚，可是现代全部计算机程序语言，均可以认为是从三种之一发展而来，并与之等价的。仅此一点，其影响深远，可想而知。当年教咱们《计算理论》的是一个德高望重的教授，人称宋公，每次讲到那个辉煌的年代，老是要停下来，神情专一的感叹一句：“伟大啊！”想一想确实挺伟大，人家图灵大学时候就奠基了现代计算机的基础，而咱们那会大概还在打DOTA…

附上大神们的照片，你们感觉一下：

现代编程语言中的lambda表达式

好了扯远了，神游过了那个伟大的时代，咱们继续思考如何编代码作需求吧…

现代语言的lambda表达式，大概具有几个特征(博主本身概括的，若有不严谨，欢迎指正)：

1. 函数可做为输入；
2. 函数可做为输出；
3. 函数可做用在函数上，造成高阶函数。
4. 函数支持lambda格式的定义。

其实有了一、2，3也就是顺水推舟的事情，而4其实没有太大的必要性，由于通常语言都有本身的函数定义方式，4仅仅是做为一种补充。固然实现了4的语言，通常都会说：“你看我实现了lambda表达式！”(望向Java8和Python同窗)

在Java8中使用lambda表达式

FunctionalInterface

Java中的lambda没法单独出现，它须要一个接口来盛放。这个接口必须使用@FunctionalInterface做为注解，而且只有一个未实现的方法。等等，什么叫接口中未实现的方法？难道接口中还能够有已实现的方法？恭喜你，猜对了！Java8的接口也能够写实现了！是否是以为Interface和AbstractClass更加傻傻分不清楚了？可是AbstractClass是没法使用@FunctionalInterface注解的，官方的解释是为了防止AbstractClass的构造函数作一些事情，可能会致使一些调用者意料不到的事情发生。

好了，咱们来看一点代码，Runnable接口如今变成了这个样子：

<!-- lang: java -->
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

这里咱们能够将任意无参数的lambda表达式赋值给Runnable:

<!-- lang: java -->
    Runnable runnable = () -> {
        System.out.println("Hello lambda!");
    };
    runnable.run();

lambda表达式本质上是一个函数，因此咱们还能够用更加神奇的赋值：

<!-- lang: java -->
public class HelloLambda {

    private static void hellolambda() {
        System.out.println("Hello lambda!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Runnable runnable = HelloLambda::hellolambda;
        runnable.run();
    }
}

这里看到这里，你们大概明白了，lambda表达式其实只是个幌子，更深层次的含义是：函数在Java里面能够做为一个实体进行表示了。这就意味着，在Java8里，函数既能够做为函数的参数，也能够做为函数的返回值，即具备了lambda演算的全部特性。

Function系列API

看到这里，可能你们会有疑问？什么样的函数和什么样的lambda表达式属于同一类型？答案是参数和返回值的类型共同决定函数的类型。例如Runnable的run方法不接受参数，也没有返回值，那么Runnable接口则能够用任意没有参数且没有返回值的函数来赋值。这样概念上来讲，Runnable表示的含义就从一个对象变成了一个方法。

这一点在Java8中的java.util.function包里的代码获得了验证。以最具备表明性的Function接口为例：

<!-- lang: java -->
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {

    R apply(T t);

}

有了Function，咱们能够这样写：

<!-- lang: java -->
    Function<Integer,String> convert = String::valueOf;
    String s = convert.apply(1);

这个东东是否是很像Javascript中的函数对象？

惋惜的是，这里的Function算是个半成品，它只能表示一个有单个参数，并有非void返回值的函数。像System.out.println()这种方法，由于返回值为void，是没法赋值为Function的！

怎么办？java.util.function包提供了一个不那么完美的解决方案：多定义几个FunctionalInterface呗！

因而，在Java8里有了：

• Supplier: 没有参数，只有返回值的函数
• Consumer: 一个参数，返回值为void的函数
• BiFunction: 两个参数，一个返回值的函数
• BiConsumer: 两个参数，没有返回值的函数
• ...

对于这些个API，我也没有什么力气吐槽了，反正我也想不出更好的方法…你们趁机，多学几个单词吧，嗯。

总结：名词王国的新政

相信不少同窗都看过这篇著名的文章：名词王国里的死刑。这篇文章吐槽了Java里，动词(方法)在Java里老是要依附于某个名词(对象/类)存在。

如今动词在名词王国终于有了一个身份了。固然这个动词须要先取得一个名词的身份(FunctionInterface)，而后才能名正言顺的幸存下来。好在Oracle国王预先为他们留了一些身份(Function、Consumer、Supplier、BiFunction...)，因此大多数动词都已经找到了本身的位置。System.out.println(String)如今是Consumer<String>了，String.valueOf(Integer)如今是Function<Integer,String>了，Collection.size()如今是Supplier<Integer>了…。要为一些较长参数的方法获取一个身份，也是挺容易的(定义一个新的FunctionInterface接口)。

我相信这个影响是深远的。例以下面一段代码，能够同一行代码将一个List<Integer>转换成一个List<String>：

<!-- lang: java -->
List<String> strings = intList.stream().map(String::valueOf).collect(Collectors.<String>toList());

固然问题也存在。由于包含了闭包等因素，FunctionInterface的序列化/反序列化会是一个至关复杂的事情。熟悉Java的开发者，也会由于lambda的引入，带来了一些困惑。俗话说活到老学到老，我却是不介意这个新功能，你说呢？

参考文献：

1. http://blog.sciencenet.cn/blog-414166-628109.html
2. http://www.global-sci.org/mc/issues/3/no2/freepdf/80s.pdf
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Lambda_calculus

本系列文章还有余下几部分，敬请期待：

lambda表达式与闭包

Java8 lambda表达式原理分析