《Java 8 in Action》Chapter 3：Lambda表达式

1. Lambda简介

能够把Lambda表达式理解为简洁地表示可传递的匿名函数的一种方式：它没有名称，但它有参数列表、函数主体、返回类型，可能还有一个能够抛出的异常列表。

• 匿名——咱们说匿名，是由于它不像普通的方法那样有一个明确的名称:写得少而想得多!
• 函数——咱们说它是函数，是由于Lambda函数不像方法那样属于某个特定的类。但和方法同样，Lambda有参数列表、函数主体、返回类型，还可能有能够抛出的异常列表。
• 传递——Lambda表达式能够做为参数传递给方法或存储在变量中。
• 简洁——无需像匿名类那样写不少模板代码。

2. Lambda写法

(parameters) -> expression 或 (parameters) -> { statements; }eg：(Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());Lambda表达式有三个部分:

• 参数列表——这里它采用了Comparator中compare方法的参数，两个Apple。
• 箭头——箭头->把参数列表与Lambda主体分隔开。
• Lambda主体——比较两个Apple的重量。表达式就是Lambda的返回值了。

3. 函数式接口和函数描述符

函数式接口就是只定义一个抽象方法的接口。接口上标有@FunctionalInterface表示该接口会设计成 一个函数式接口，若是你用@FunctionalInterface定义了一个接口，而它却不是函数式接口的话，编译器将返回一个提示缘由的错误。接口如今还能够拥有默认方法(即在类没有对方法进行实现时， 其主体为方法提供默认实现的方法)。哪怕有不少默认方法，只要接口只定义了一个抽象方法，它就仍然是一个函数式接口。

函数式接口的抽象方法的签名就是Lambda表达式的签名。咱们将这种抽象方法叫做：函数描述符。例如，Runnable接口能够看做一个什么也不接受什么也不返回(void)的函数的签名，由于它只有一个叫做run的抽象方法，这个方法什么也不接受，什么也不返回(void)。

4. 三种经常使用的函数式接口

4.1 Predicate

/**
 * Represents a predicate (boolean-valued function) of one argument.
 * <p>This is a <a href="package-summary.html">functional interface</a>
 * whose functional method is {@link #test(Object)}.
 * @param <T> the type of the input to the predicate
 * @since 1.8
 */
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    /**
     * Evaluates this predicate on the given argument.
     * @param t the input argument
     * @return {@code true} if the input argument matches the predicate,
     * otherwise {@code false}
     */
    boolean test(T t);
}复制代码

Predicate的英文示意是：谓词。Predicate接口定义了一个名叫test的抽象方法，它接受泛型T对象，并返回一个boolean。

4.2 Consumer

/**
* Represents an operation that accepts a single input argument and returns no
* result. Unlike most other functional interfaces, {@code Consumer} is expected
* to operate via side-effects.
* <p>This is a <a href="package-summary.html">functional interface</a>
* whose functional method is {@link #accept(Object)}.
* @param <T> the type of the input to the operation
* @since 1.8
*/
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
   /**
    * Performs this operation on the given argument.
    * @param t the input argument
    */
   void accept(T t);
}复制代码

Consumer的英文示意是：消费者。Consumer接口定义了一个名叫accept的抽象方法，它接受泛型T对象，并无返回任何值。

4.3 Function

/**
* Represents a function that accepts one argument and produces a result.
* <p>This is a <a href="package-summary.html">functional interface</a>
* whose functional method is {@link #apply(Object)}.
* @param <T> the type of the input to the function
* @param <R> the type of the result of the function
* @since 1.8
*/
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
   /**
    * Applies this function to the given argument.
    * @param t the function argument
    * @return the function result
    */
   R apply(T t);
}复制代码

Function的英文示意是：功能。Function接口定义了一个名叫apply的抽象方法，它接受泛型T对象，并返回一个泛型R的对象。

Java还有一个自动装箱机制来帮助程序员执行这一任务:装箱和拆箱操做是自动完成的。但这在性能方面是要付出代价的。装箱后的值本质上就是把原始类型包裹起来，并保存在堆里。所以，装箱后的值须要更多的内存，并须要额外的内存搜索来获取被包裹的原始值。Java 8为咱们前面所说的函数式接口带来了一个专门的版本，以便在输入和输出都是原始类型时避免自动装箱的操做。

4.4 Java 8中的经常使用函数式接口

5. 类型检查、类型推断以及限制

5.1 类型检查

Lambda的类型是从使用Lambda的上下文推断出来的。上下文(好比，接受它传递的方法的参数，或接受它的值的局部变量)中Lambda表达式须要的类型称为目标类型。类型检查过程能够分解为以下所示。

• 首先，你要找出filter方法的声明。
• 第二，要求它是Predicate (目标类型)对象的第二个正式参数。
• 第三，Predicate 是一个函数式接口，定义了一个叫做test的抽象方法。
• 第四，test方法描述了一个函数描述符，它能够接受一个Apple，并返回一个boolean.
• 最后，filter的任何实际参数都必须匹配这个要求。

这段代码是有效的，由于咱们所传递的Lambda表达式也一样接受Apple为参数，并返回一个 boolean。请注意，若是Lambda表达式抛出一个异常，那么抽象方法所声明的throws语句也必 须与之匹配。有了目标类型的概念，同一个Lambda表达式就能够与不一样的函数式接口联系起来，只要它 们的抽象方法签名可以兼容。好比，前面提到的Callable和PrivilegedAction，这两个接口都表明着什么也不接受且返回一个泛型T的函数。 所以，下面两个赋值是有效的:

Callable<Integer> c = () -> 42;
PrivilegedAction<Integer> p = () -> 42;复制代码

特殊的void兼容规则若是一个Lambda的主体是一个语句表达式， 它就和一个返回void的函数描述符兼容(固然须要参数列表也兼容)。例如，如下两行都是合法的，尽管List的add方法返回了一个 boolean，而不是Consumer上下文(T -> void)所要求的void:

// Predicate返回了一个boolean 
Predicate<String> p = s -> list.add(s); 
// Consumer返回了一个void 
Consumer<String> b = s -> list.add(s);复制代码

5.2 类型推断

Java编译器会从上下文(目标类型)推断出用什么函数式接 口来配合Lambda表达式，这意味着它也能够推断出适合Lambda的签名，由于函数描述符能够经过目标类型来获得。这样作的好处在于，编译器能够了解Lambda表达式的参数类型，这样就能够在Lambda语法中省去标注参数类型。

// 没有类 型推断
Comparator<Apple> c = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); 
// 有类型推断
Comparator<Apple> c = (a1, a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); 复制代码

5.3 使用局部变量

Lambda表达式 也容许使用自由变量(不是参数，而是在外层做用域中定义的变量)，就像匿名类同样。 它们被 称做捕获Lambda。Lambda捕获的局部变量必须显式声明为final， 或事实上是final。换句话说，Lambda表达式只能捕获指派给它们的局部变量一次。

• 第一，实例变量和局部变量背后的实现有一 个关键不一样。实例变量都存储在堆中，而局部变量则保存在栈上。若是Lambda能够直接访问局部变量，并且Lambda是在一个线程中使用的，则使用Lambda的线程，可能会在分配该变量的线程将这个变量收回以后，去访问该变量。所以，Java在访问自由局部变量时，其实是在访问它的副本，而不是访问原始变量。若是局部变量仅仅赋值一次那就没有什么区别了——所以就有了这个限制。
• 第二，这一限制不鼓励你使用改变外部变量的典型命令式编程模式(咱们会在之后的各章中 解释，这种模式会阻碍很容易作到的并行处理)。

6. 方法引用

方法引用能够被看做仅仅调用特定方法的Lambda的一种快捷 写法，方法引用看做针对仅仅涉及单一方法的Lambda的语法糖。目标引用放在分隔符::前，方法的名称放在后面。方法引用主要有三类：

• (1) 指向静态方法的方法引用(例如Integer的parseInt方法，写做Integer::parseInt)。
• (2) 指向任意类型实例方法的方法引用(例如String的length方法，写做 String::length)。
• (3) 指向现有对象的实例方法的方法引用(假设你有一个局部变量expensiveTransaction 用于存放Transaction类型的对象，它支持实例方法getValue，那么你就能够写expensive- Transaction::getValue)。

对于一个现有构造函数，你能够利用它的名称和关键字new来建立它的一个引用: ClassName::new。它的功能与指向静态方法的引用相似。
Supplier<Apple> c1 = Apple::new;
Apple a1 = c1.get();
     
这就等价于:
Supplier<Apple> c1 = () -> new Apple(); // 利用默认构造函数建立 Apple的Lambda表达式
Apple a1 = c1.get(); // 调用Supplier的get方法 将产生一个新的Apple复制代码

7. 复合Lambda表达式的有用方法

7.1 比较器复合

Comparator<Apple> c = Comparator.comparing(Apple::getWeight);
// 逆序 按重量递 减排序
inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reversed());
// 比较器链 按重量递减排序;两个苹果同样重时，进一步按国家排序
inventory.sort(comparing(Apple::getWeight)
         .reversed()
         .thenComparing(Apple::getCountry));复制代码

7.2 谓词复合

// 产生现有Predicate 对象redApple的非
Predicate<Apple> notRedApple = redApple.negate();
// 连接两个谓词来生成另 一个Predicate对象  一个苹果既是红色又比较重
Predicate<Apple> redAndHeavyApple = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150);
// 连接Predicate的方法来构造更复杂Predicate对象 表达要么是重(150克以上)的红苹果，要么是绿苹果
Predicate<Apple> redAndHeavyAppleOrGreen = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150) 
                                            .or(a -> "green".equals(a.getColor()));
请注意，and和or方法是按照在表达式链中的位置，从左向右肯定优 先级的。所以，a.or(b).and(c)能够看做(a || b) && c。复制代码

7.3 函数复合

andThen方法会返回一个函数，它先对输入应用一个给定函数，再对输出应用另外一个函数。 好比，
Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.andThen(g);
int result = h.apply(1);
数学上会写做g(f(x))或(g o f)(x)
这将返回4

compose方法，先把给定的函数用做compose的参数里面给的那个函 数，而后再把函数自己用于结果。
Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.compose(g);
int result = h.apply(1);
数学上会写做f(g(x))或(f o g)(x) 
这将返回3复制代码

8. 小结

如下是你应从本章中学到的关键概念。

• Lambda表达式能够理解为一种匿名函数:它没有名称，但有参数列表、函数主体、返回类型，可能还有一个能够抛出的异常的列表。
• Lambda表达式让你能够简洁地传递代码。
• 函数式接口就是仅仅声明了一个抽象方法的接口。
• 只有在接受函数式接口的地方才可使用Lambda表达式。
• Lambda表达式容许你直接内联，为函数式接口的抽象方法提供实现，而且将整个表达式做为函数式接口的一个实例。
• Java 8自带一些经常使用的函数式接口，放在java.util.function包里，包括Predicate 、Function 、Supplier 、Consumer 和BinaryOperator ，如表3-2所述。
• 为了不装箱操做，对Predicate 和Function 等通用函数式接口的原始类型特化:IntPredicate、IntToLongFunction等。
• 环绕执行模式(即在方法所必需的代码中间，你须要执行点儿什么操做，好比资源分配 和清理)能够配合Lambda提升灵活性和可重用性。
• Lambda表达式所须要表明的类型称为目标类型。
• 方法引用让你重复使用现有的方法实现并直接传递它们。
• Comparator、Predicate和Function等函数式接口都有几个能够用来结合Lambda表达式的默认方法。

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