Java Lambda式の詳しい説明とサンプルコード

Java ラムダ式は、Java 8 で導入された新機能です。これは、関数型プログラミングをシミュレートするための構文糖衣と言えますが、JavaScript のクロージャに似ていますが、主な目的は、Simplify に関数型構文を提供することです。私たちのコーディング。

Lambdaの基本構文

Lambdaの基本的な構造は、(arguments)->bodyとなります。

パラメータの型が推定できる場合、(など)の型を指定する必要はありません。 a) -> System.out.println(a)

パラメータが 1 つしかなく、型が推定できる場合は、->out.println(a) のように () を記述する必要はありません。 )

パラメータで型を指定する場合は、(int a ) -> System.out.println(a) のように括弧が必要です

パラメータは () -> のように空にすることもできます。 .println("hello")

bodyにはステートメントが1つしかない場合は{}を使ってステートメントを含める必要があります

一般的な書き方は以下の通りです

(a) -> a * a
(int a, int b) -> a + b
(a, b) -> {return a - b;}
() -> System.out.println() .getId())

FunctionalInterfaceFunctionalInterface

Concept

Java Lambda 式は関数インターフェイスに基づいています。関数型インターフェース(FunctionalInterface)とは何ですか? 簡単に言えば、このタイプのインターフェイスの目的は 1 つのメソッド (関数) のみであり、1 つの関数に相当します。 Runnable や Comparator などの一般的なインターフェイスは関数インターフェイスであり、@FunctionalInterface の注釈が付けられます。

例

理解しやすいように、スレッドを例として取り上げます。 Runnable インターフェイスは、スレッド プログラミングで一般的に使用されるインターフェイスであり、スレッドの実行ロジックである void run() メソッドが含まれています。前の構文によると、新しいスレッドを作成するときは、次のように Runnable 匿名クラスを使用することが一般的です。

new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getId());
  }
 
}).start();

あまり書きすぎると退屈になりますが、Lambda ベースの記述方法は簡潔になり、次のようにクリアします:

new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getId())).start();

Thread のパラメータに注意してください。 Runnable の実装は、以下のように書かれた一文で実現されます

Runnable r = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getId());
new Thread(r).start( );

Lambdaの目的はもちろん簡単に書けるだけでなく、高次の目的も気づいたらまとめられます。

コンパレータの別の例を見てください。従来の記述方法によれば、次のようになります。

Integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5};
Arrays.sort(a, new Comparator<Integer>() {
  @Override
  public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    return o1 - o2;
  }
});

ラムダ式は次のように記述されます:

Integer[] a = {1, 8, 3, 9, 2, 0, 5} ;
Arrays.sort(a, (o1, o2) -> o1 - o2);

JDKの関数インターフェース

既存のクラスライブラリがラムダ式を直接使用するために、いくつかのものが存在しましたJava 8 より前 インターフェースは関数インターフェースとしてマークされています:

java.lang.Runnable

java.util.Comparator

java.util.concurrent.Callable

java.io.FileFilter

java.security.PrivilegedAction

java .beans.PropertyChangeListener

Java 8 では、一般的に使用される関数インターフェイスを提供する新しいパッケージ java.util.function が追加されました。 , U, R> - 関数: 入力 T と U と出力 R オブジェクト

- アサーション/判定: 入力 T と出力 boolean

BiPredicate - アサーション/判定: 入力 T と U 出力boolean

Supplier - プロデューサー: 入力なし、出力 T

Consumer - コンシューマー: 入力 T、出力なし

BiConsumer - コンシューマー: 入力 T および U 出力なし

UnaryOperator< T> - 単位演算: 入力 T、出力 T

BinaryOperator - バイナリ演算: 入力 T と T、出力 T

さらに、以下を含む、より具体的な関数とインターフェイスが追加されます。 DoubleBinaryOperator、DoubleConsumer、DoubleFunction、DoublePredicate、DoubleSupplier、DoubleToIntFunction、DoubleToLongFunction、DoubleUnaryOperator、IntBinaryOperator、IntConsumer、IntFunction、IntPredicate、IntSupplier、IntToDoubleFunction、IntToLongFunction、IntUnary 演算子、LongBinaryOperator、 LongFunction、LongPredicate、 LongSupplier、LongToDoubleFunction、LongToIntFunction、LongUnaryOperator、ToDoubleBiFunction、ToDoubleFunction、ToIntBiFunction、ToIntFunction、ToLongBiFunction、ToL ongFunction上記の関数型インターフェイスと組み合わせると、これらの基本的なタイプの関数型インターフェイスの機能がクラス名から一目でわかります。

関数型インターフェイスを作成する

場合によっては、関数型インターフェイスを自分で実装する必要があります。この方法も非常に簡単です。まず、このインターフェイスに関数操作が 1 つだけ含まれていることを確認し、そのインターフェイスに @FunctionalInterface の注釈を付ける必要があります。タイプ。

型導出

型導出はラムダ式の基礎であり、型導出のプロセスはラムダ式のコンパイルプロセスです。次のコードを例として挙げます:

Function strToInt = str -> Integer.parseInt(str);
编译期间，我理解的类型推导的过程如下：

先确定目标类型 Function

Function 作为函数式接口，其方法签名为：Integer apply(String t)

检测 str -> Integer.parseInt(str) 是否与方法签名匹配（方法的参数类型、个数、顺序 和返回值类型）

如果不匹配，则报编译错误

这里的目标类型是关键，通过目标类型获取方法签名，然后和 Lambda 表达式做出对比。

方法引用

方法引用(Method Reference)的基础同样是函数式接口，可以直接作为函数式接口的实现，与 Lambda 表达式有相同的作用，同样依赖于类型推导。方法引用可以看作是只调用一个方法的 Lambda 表达式的简化。

方法引用的语法为： Type::methodName 或者 instanceName::methodName , 构造函数对应的 methodName 为 new。

例如上面曾用到例子：

Function strToInt = str -> Integer.parseInt(str);

对应的方法引用的写法为

Function strToInt = Integer::parseInt;

根据方法的类型，方法引用主要分为一下几种类型，构造方法引用、静态方法引用、实例上实例方法引用、类型上实例方法引用等

构造方法引用

语法为： Type::new 。 如下面的函数为了将字符串转为数组

方法引用写法

Function strToInt = Integer::new;

Lambda 写法

Function strToInt = str -> new Integer(str);

传统写法

Function<String, Integer> strToInt = new Function<String, Integer>() {
  @Override
  public Integer apply(String str) {
    return new Integer(str);
  }
};

数组构造方法引用

语法为： Type[]::new 。如下面的函数为了构造一个指定长度的字符串数组

方法引用写法

Function fixedArray = String[]::new;

方法引用写法

Function fixedArray = length -> new String[length];

传统写法

Function<Integer, String[]> fixedArray = new Function<Integer, String[]>() {
  @Override
  public String[] apply(Integer length) {
    return new String[length];
  }
};

静态方法引用

语法为： Type::new 。 如下面的函数同样为了将字符串转为数组

方法引用写法

Function strToInt = Integer::parseInt;

Lambda 写法

Function strToInt = str -> Integer.parseInt(str);

传统写法

Function<String, Integer> strToInt = new Function<String, Integer>() {
  @Override
  public Integer apply(String str) {
    return Integer.parseInt(str);
  }
};

实例上实例方法引用

语法为： instanceName::methodName 。如下面的判断函数用来判断给定的姓名是否在列表中存在

List names = Arrays.asList(new String[]{"张三", "李四", "王五"});
Predicate checkNameExists = names::contains;
System.out.println(checkNameExists.test("张三"));
System.out.println(checkNameExists.test("张四"));

类型上实例方法引用

语法为： Type::methodName 。运行时引用是指上下文中的对象，如下面的函数来返回字符串的长度

Function<String, Integer> calcStrLength = String::length;
System.out.println(calcStrLength.apply("张三"));
List<String> names = Arrays.asList(new String[]{"zhangsan", "lisi", "wangwu"});
names.stream().map(String::length).forEach(System.out::println);<br>

又比如下面的函数已指定的分隔符分割字符串为数组

BiFunction split = String::split;
String[] names = split.apply("zhangsan,lisi,wangwu", ",");
System.out.println(Arrays.toString(names));

Stream 对象

概念

什么是 Stream ? 这里的 Stream 不同于 io 中的 InputStream 和 OutputStream，Stream 位于包 java.util.stream 中， 也是 java 8 新加入的，Stream 只的是一组支持串行并行聚合操作的元素，可以理解为集合或者迭代器的增强版。什么是聚合操作？简单举例来说常见的有平均值、最大值、最小值、总和、排序、过滤等。

Stream 的几个特征：

单次处理。一次处理结束后，当前Stream就关闭了。
支持并行操作
常见的获取 Stream 的方式

从集合中获取

Collection.stream();
Collection.parallelStream();

静态工厂

Arrays.stream(array)
Stream.of(T …)
IntStream.range()
这里只对 Stream 做简单的介绍，下面会有具体的应用。要说 Stream 与 Lambda 表达式有什么关系，其实并没有什么特别紧密的关系，只是 Lambda 表达式极大的方便了 Stream 的使用。如果没有 Lambda 表达式，使用 Stream 的过程中会产生大量的匿名类，非常别扭。

举例

以下的demo依赖于 Employee 对象，以及由 Employee 对象组成的 List 对象。

public class Employee {
 
  private String name;
  private String sex;
  private int age;
 
  public Employee(String name, String sex, int age) {
    super();
    this.name = name;
    this.sex = sex;
    this.age = age;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
 
  public String getSex() {
    return sex;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    builder.append("Employee {name=").append(name).append(", sex=").append(sex).append(", age=").append(age)
        .append("}");
    return builder.toString();
  }
}
List<Employee> employees = new ArrayList<>();
employees.add(new Employee("张三", "男", 25));
employees.add(new Employee("李四", "女", 24));
employees.add(new Employee("王五", "女", 23));
employees.add(new Employee("周六", "男", 22));
employees.add(new Employee("孙七", "女", 21));
employees.add(new Employee("刘八", "男", 20));

打印所有员工

Collection 提供了 forEach 方法，供我们逐个操作单个对象。

employees.forEach(e -> System.out.println(e));
或者
employees.stream().forEach(e -> System.out.println(e));

按年龄排序

Collections.sort(employees, (e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge());
employees.forEach(e -> System.out.println(e));
或者
employees.stream().sorted((e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge()).forEach(e -> System.out.println(e));
打印年龄最大的女员工

max/min 返回指定排序条件下最大/最小的元素

Employee maxAgeFemaleEmployee = employees.stream()
    .filter(e -> "女".equals(e.getSex()))
    .max((e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge())
    .get();
System.out.println(maxAgeFemaleEmployee);

打印出年龄大于20 的男员工

filter 可以过滤出符合条件的元素

employees.stream()
.filter(e -> e.getAge() > 20 && "男".equals(e.getSex()))
.forEach(e -> System.out.println(e));
打印出年龄最大的2名男员工

limit 方法截取有限的元素

employees.stream()
    .filter(e -> "男".equals(e.getSex()))
    .sorted((e1, e2) -> e2.getAge() - e1.getAge())
    .limit(2)
    .forEach(e -> System.out.println(e));

打印出所有男员工的姓名，使用 , 分隔

map 将 Stream 中所有元素的执行给定的函数后返回值组成新的 Stream

String maleEmployeesNames = employees.stream()
    .map(e -> e.getName())
    .collect(Collectors.joining(","));
System.out.println(maleEmployeesNames);

统计信息

IntSummaryStatistics, DoubleSummaryStatistics, LongSummaryStatistics 包含了 Stream 中的汇总数据。

IntSummaryStatistics stat = employees.stream()
    .mapToInt(Employee::getAge).summaryStatistics();
System.out.println("员工总数：" + stat.getCount());
System.out.println("最高年龄：" + stat.getMax());
System.out.println("最小年龄：" + stat.getMin());
System.out.println("平均年龄：" + stat.getAverage());

   

总结

Lambda 表达式确实可以减少很多代码，能提高生产力，当然也有弊端，就是复杂的表达式可读性会比较差，也可能是还不是很习惯的缘故吧，如果习惯了，相信会喜欢上的。凡事都有两面性，就看我们如何去平衡这其中的利弊了，尤其是在一个团队中。

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