Lambda-Java8新特性最佳实践

李景琰2023-07-28 20:56

一、基本概念

1.背景

Lambda是Java SE 8中一个重要的新特性。lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。 Lambda 表达式（Lambda expression）可以看作是一个匿名函数，基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）

2.Lambda表达式的语法

基本语法: (parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

Lambda表达式由三部分组成：

  1. paramaters：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
  2. ->：可理解为"被用于"的意思
  3. 方法体：可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不反回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不反回。
java 复制代码 
// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s)

3.函数式接口

要了解Lambda表达式,首先需要了解什么是函数式接口，函数式接口定义：一个接口有且只有一个抽象方法

注意：

  1. 如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口
  2. 如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。
    定义方式：
java 复制代码 
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	//注意：只能有一个方法
	void test();
}

但是这种方式也是可以的：我们知道在 jdk1.8之后接口中的方法式可以有具体实现的

java 复制代码 
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
	default void test2() {
		System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");
	}
}

二、Lambda表达式的基本使用

我们在上面提到过，Lambda表达式本质是一个匿名函数，函数的方法是：返回值 方法名 参数列表 方法体。在，Lambda表达式中我们只需要关心：参数列表 方法体。

1.无返回值函数式接口

java 复制代码 
//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
//无返回值两个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a,int b);
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn n = ()->{
            System.out.println("无参数无返回值");
        };
        n.test();

        OneParameterNoReturn o = (a)-> {
            System.out.println("无返回值一个参数"+a);
        };
        o.test(666);
        MoreParameterNoReturn m = (int a,int b)->{
            System.out.println("无返回值两个参数"+a+" "+b);
        };
        m.test(666,999);
    }
}

运行结果：

2.有返回值函数接口

java 复制代码 
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
//有返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a,int b);
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterReturn n = ()->{
            return 666;
        };
        int ret1 = n.test();
        System.out.println(ret1);
        System.out.println("================");
        OneParameterReturn o = (int a)->{
            return a;
        };
        int ret2 = o.test(999);
        System.out.println(ret2);
        System.out.println("================");
        MoreParameterReturn m = (int a,int b)-> {
            return a+b;
        };
        int ret3 = m.test(10,90);
        System.out.println(ret3);
    }
}

运行结果：

3.语法精简

Lambda表达式的语法还可以精简，显得非常有逼格，但是可读性就非常差。

  1. 参数类型可以省略，如果需要省略，每个参数的类型都要省略。
  2. 参数的小括号里面只有一个参数，那么小括号可以省略
  3. 如果方法体当中只有一句代码，那么大括号可以省略
  4. 如果方法体中只有一条语句，其是return语句，那么大括号可以省略，且去掉return关键字
    把上面的代码精简示例：
java 复制代码 
	public static void main(String[] args) {
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (a, b)->{
            System.out.println("无返回值多个参数，省略参数类型："+a+" "+b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20,30);
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = a ->{
            System.out.println("无参数一个返回值,小括号可以省略："+ a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->System.out.println("无参数无返回值，方法体中只有 一行代码");
        noParameterNoReturn.test();
        //方法体中只有一条语句，且是return语句
        NoParameterReturn noParameterReturn = ()-> 40;
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
    }

三、变量捕获

Lambda 表达式中存在变量捕获 ，了解了变量捕获之后，我们才能更好的理解Lambda 表达式的作用域 。Java当中的匿名类中，会存在变量捕获。

1.匿名内部类

我们在前面的博客------>内部类 中提到了匿名内部类中变量的捕获。
匿名内部类中：一定是程序在运行的过程当中没有发生改变的量
​

如果把捕获的变量 a在匿名内部类中修改，就会报错。

2.Lambda的变量捕获

Lambda的变量捕获，同样也是不能捕获放生改变的，如果发生改变就会报错。

java 复制代码 
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
} 
public static void main(String[] args) {
	int a = 10;
	NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
	// a = 99; error
	System.out.println("捕获变量："+a);
	};
	noParameterNoReturn.test();
}

四、Lambda在集合当中的使用

为了能够让Lambda和Java的集合类集更好的一起使用，集合当中，也新增了部分接口，以便与Lambda表达式对接。要用Lambda遍历集合就一定要看懂源码。

1.List和forEach、sort

forEach()方法遍历集合，先得看一下源码。如果要打印元素，它需要的实现 Consumer接口，同时要实现重写accept()方法，它会把数组里的每一个元素都交给，accept()方法。
​
​

代码示例：

java 复制代码 
import java.util.*;
import java.util.function.Consumer;

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });
        System.out.println("=================");
        list.forEach(a-> System.out.println(a));
    }
}

运行结果：
​
sort 方法

java 复制代码 
import java.util.function.Consumer;

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("bit");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o1.compareTo(o2);
            }
        });
        System.out.println(list);
        System.out.println("=============");
        //Lambda方法
        list.sort((o1,o2)->o2.compareTo(o1));
        System.out.println(list);
}

运行结果：
​

2.HashMap和forEach

HashMap的forEach源码需要的是两个参数。
​

java 复制代码 
import java.util.function.Consumer;

public static void main(String[] args) {
     HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
     map.put(1, "hello");
     map.put(2, "bit");
     map.put(3, "hello");
     map.put(4, "lambda");
     map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>(){
         @Override
         public void accept(Integer k, String v){
           System.out.println(k + "=" + v);
         }
     });
}

运行结果
​

改为Lambda后

java 复制代码 
public static void main(String[] args) {
    HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "hello");
    map.put(2, "bit");
    map.put(3, "hello");
    map.put(4, "lambda");
    map.forEach((k,v)-> System.out.println("key = "+k+" vak = "+v));
}

运行结果
​

java 复制代码 
@Slf4j
public class LambdaUtil {
    public static void main(String[] args) {
        Apple[] appleArray = new Apple[]{
                new Apple("1", "name1", new BigDecimal("1.11"), 1),
                new Apple("2", "name2", new BigDecimal("2.22"), 1),
                new Apple("3", "name3", new BigDecimal("4.44"),1 ),
                new Apple("4", "name3", new BigDecimal("4.44"),1)
        };
        List<Apple> appleList =  Arrays.asList(appleArray);
        List<Apple> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(appleArray));
        Apple[] array = appleList.toArray(new Apple[0]);
        //以某个属性分组
        Map<String, List<Apple>> groupBy = appleList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Apple::getId));
        //List转Map
        Map<String, Apple> appleMap = appleList.stream().collect(Collectors.toMap(Apple::getId, a -> a,(k1, k2)->k1));
        log.info("appleMap:" + JSON.toJSONString(appleMap));
        //获取集合中的某个属性转为集合
        List<String> nameList = appleList.stream().map(Apple::getName).collect(Collectors.toList());
        log.info("nameList:" + JSON.toJSONString(nameList));
        //过滤
        List<Apple> filterList = appleList.stream().filter(a -> a.getName().equals("name3")).collect(Collectors.toList());
        //求和
        BigDecimal totalMoney = appleList.stream().map(Apple::getMoney).reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);
        //获取集合中某个最大值的int数据
        int amount = appleList.stream().mapToInt(Apple::getAmount).max().orElse(-1);
        log.info("amount:" + amount);
        //查找流中最大值
        Optional<Apple> maxApple = appleList.stream().max(comparing(Apple::getMoney));
        /*maxApple.ifPresent(System.out::println);*/
        log.info("maxApple:" + JSON.toJSONString(maxApple));
        //查找流中最小值
        Optional<Apple> minApple = appleList.stream().min(comparing(Apple::getMoney));
        log.info("minApple:"+JSON.toJSONString(minApple));
        //根据id去重
        List<Apple> unique = appleList.stream().collect(
                collectingAndThen(
                        toCollection(() -> new TreeSet<>(comparing(Apple::getId))), ArrayList::new));
        log.info("unique 根据id去重:"+JSON.toJSONString(unique));
        //集合中的属性去重
        List<Apple> uniqueBy = appleList.stream().distinct().collect(Collectors.toList());
        log.info("uniqueBy 属性去重:"+JSON.toJSONString(uniqueBy));
        //根据集合中的某个属性进行升序重排
        List<Apple> escAppleList = appleList.stream().sorted(Comparator.comparing(Apple::getMoney)).collect(Collectors.toList());
        log.info("escAppleList升序:"+JSON.toJSONString(escAppleList));
        //根据集合中的某个属性进行降序重排
        List<Apple> descAppleList = appleList.stream().sorted(Comparator.comparing(Apple::getMoney).reversed()).collect(Collectors.toList());
        log.info("descAppleList降序:"+JSON.toJSONString(descAppleList));
        //根据集合中的某个属性过滤并获取第一个
        Apple appleFilter = appleList.stream().filter(x -> x.getAmount() == 1 || x.getAmount() == 20 || x.getAmount() == 26 || x.getAmount() == 89)
                .findFirst().orElse(null);
        log.info("appleFilter 属性过滤并获取第一个:"+JSON.toJSONString(appleFilter));
        //根据集合中的属性转换为键值对Map
        Map<String, Apple> map = appleList.stream().collect(Collectors.toMap(Apple::getId, apple -> apple));
        log.info("map 属性转换为键值对Map:"+JSON.toJSONString(map));
        //分页
        List<Apple> pageList = appleList.stream().skip(3 * (1 - 1)).limit(3).collect(Collectors.toList());
        log.info("pageList 分页:"+JSON.toJSONString(pageList));
    }
}

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
class Apple {
    private String id;
    private String name;
    private BigDecimal money;
    private Integer amount;
}

总结

Lambda表达式的优点很明显，在代码层次上来说，使代码变得非常的简洁。缺点也很明显，代码不易读
优点：

  1. 代码简洁，开发迅速
  2. 方便函数式编程
  3. 非常容易进行并行计算
  4. Java 引入 Lambda，改善了集合操作
    缺点：
  5. 代码可读性变差
  6. 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高
  7. 不容易进行调试
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