Java 8 Lambda 笔记

2020-08-06 编程 #code #java #lambda

问题

Java 是 OOP 语言,使用对象封装。由于函数不是一等公民,无法在方法中传递函数/方法。在 Java 8 之前,使用匿名类表示行为:

// 监听器接口
public interface ActionListener {
    void actionPerformed(ActionEvent e);
}
// 使用匿名类传递一个行为
button.addActionListener(new ActionListener(){
    public void actionPerformed(Event e){
        System.out.println("button clicked");
    }
});

上面的代码主要的问题在于addActionListener方法期望的是一个行为,为了描述这个行为(代码即数据的概念),在 Java 中不得不传入一个对象。除了代码冗余,还存在下面问题

  1. 业务逻辑淹没在匿名类语法中,就像 Go 语言的if err != nil一样
  2. 匿名类中的 this 和变量名容易使人产生误解
  3. 类型载入和实例创建语义不够灵活
  4. 无法捕获非 final 的局部变量

lambda 表达式

为了解决上面的问题,Java8 推出了 lambda 表达式——当接口只有一个抽象方法时,称为函数式接口(也叫单抽象方法类型,SAM 类型),可以使用 lambda 表达式表示这个接口的实现方法。

button.addActionListener(e -> System.out.println("button clicked"));

其中的eactionPerformed(Event e)方法的参数,-> 后面的是方法体。注意这里我们并没有提供 e 的类型,这是由类型推导技术实现的——javac 根据addActionListener方法签名和actionPerformed方法签名推导出参数类型只能是Event.
不是所有情况都可以省略类型,但是请给 IDE 表现机会,只有在 IDE 提醒你有错误时再补充上类型信息。
下面都是合法的 lambda 表达式:

Runnable tsk = () ->  println("");
Runnable tsk = name -> { println(name);}
BinaryOperator<Long> add = (Long x, Long y) -> x + y;
BinaryOperator<Long> add = (x, y) -> {return  x + y;} //类型推断,return 和{}是冗余的
// <!-- 参数括号和大括号省略规则 -->
// 1. 参数 ():无参数使用 (),1 个参数可以省略括号,其他使用 (). 
// 2. 函数体{}:单语句的可以省略{},多条语句必须有{}

在 Java 中,已经有大量的函数式接口:

  1. this 指向调用者,也即是 button
  2. lambda 的类型是根据上下文来决定的,所以相同入参和返回值情况下,目标类型可能不同,在无法判断时,需要补充目标类型信息:
Callable<String> c = () -> "done";
PrivilegedAction<String> a = () -> "done";

// error
var add = (Long x, Long y) -> x + y;
// 这里 add 会报错:
// java: cannot infer type for local variable add
//   (lambda expression needs an explicit target-type)
// 因为满足 (Long, Long) -> Long 的函数式接口很多,编译器无法知道 add 目标类型应该是什么。
  1. 当涉及到泛型时,类型推导总是有点力不从心,需要添加必要的类型信息:

函数式接口与@FunctionalInterface

有了 lambda 和函数式接口,框架方法在形参类型上面可以更加泛化了。例如你希望你的框架方法支持一个 T->R 的操作,你可能会定义一个

    @FunctionalInterface
    public interface Transfer<T, R> {
        R apply(T t);
    }

这里 T,R 是泛型,这是一个非常泛化的函数式接口。所以 Java8 在 util.function 包中新增了 43 个函数式接口,目的就是方便框架开发者能够减少新建自己的 FunctionalInterface.
基础的接口只有 6 个:

接口函数签名举例
UnaryOperatorR apply(T t);String::toLocaerCase
BinaryOperatorR apply(T t, U u);BigInterger::add
Predicateboolean test(T t);Collection::isEmpty
FunctionR apply(T t);Arrays::asList
SupplierT get();Instant::now
Consumervoid accept(T t);System.out::println

上面的是基础接口,此外还有:

第一次见到 BooleanSupplier 可能完全不知道使用场景,毕竟有 Supplier不就可以了么?

上面的基础接口虽然非常通用,但是如果有更好的接口名称时,应该使用更合适的那个。例如 Comparator{int compare(T o1, T o2);}ToIntBiFunction<T, U> {int applyAsInt(T t, U u);}签名完全一致,但是还是在比较的时候使用 Comparator.

在构建自己的函数式接口时,务必使用注解@FunctionalInterface标注你的接口,这样可以给 IDE lint 和使用者提供更加充分信息。

方法引用

如果 lambda 表达式的方法体过长,那么需要抽取方法,Java8 提供了更近一步的语法——方法引用。方法引用表示一个 lambda 表达式。只需要引用的方法签名和 lambda 目标类型的抽象方法签名一致即可。
方法引用一共有 5 种类型,其中,静态方法是最常用的类型。

方法引用类型方法引用对应 lambda 表达式
静态方法Integer::parseIntstr-> Integer.parseInt(str)
有限制 (Bound receiver) 实例引用Instant.now()::isAfterInstant then = Instant.now(); then.isAfter(t)
无限制 (Unbound receiver) 实例引用String::toLowerCasestr -> str.toLowerCase
类构造器TreeMap<K,V>::new()-> new TreeMap<K,V>()
数组构造器int[]::newlen->new int[len]