Java Lambda 表达式详解

简介

Lambda 表达式是 Java 8 引入的一种简洁的语法，主要用于简化匿名内部类的写法，特别适用于函数式接口（Functional Interface）。

Lambda 表达式的语法

Lambda 表达式的基本格式如下：

java 复制代码

(参数列表) -> { 方法体 }

完整格式

java 复制代码

(参数1, 参数2, ...) -> { 方法体 }

简化规则

参数类型可省略（Java 编译器可自动推断）
只有一个参数时，可以省略括号 (param) -> ... 可写成 param -> ...
只有一条语句时，可以省略 {} 和 return

使用示例

传统匿名内部类

创建一个接口的匿名实现类并实例化：

java 复制代码

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
list.forEach(new Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String s) {
        System.out.println(s);
    }
});

等价于：

java 复制代码

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running...");
    }
}

Runnable task = new MyRunnable();
task.run();

使用 Lambda

java 复制代码

list.forEach(s -> System.out.println(s));

或者：

list.forEach(System.out::println);

Lambda 适用的接口

Lambda 适用于函数式接口，即只包含一个抽象方法的接口。常见的有：

函数式接口	方法签名	作用
Runnable	void run()	无参数，无返回值
Callable	T call()	无参数，有返回值
Comparator	int compare(T o1, T o2)	比较两个对象
Consumer	void accept(T t)	只消费数据，无返回值
Supplier	T get()	只提供数据，有返回值
Function<T, R>	R apply(T t)	输入 T，输出 R
Predicate	boolean test(T t)	断言（返回布尔值）

详细示例

Runnable（无参数、无返回值）

传统写法

java 复制代码

Runnable r1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello Lambda!");
    }
};
new Thread(r1).start();

Lambda

java 复制代码

Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello Lambda!");
new Thread(r2).start();

简化写法

java 复制代码

new Thread(() -> System.out.println("Hello Lambda!")).start();

Comparator（多个参数，有返回值）

传统写法

java 复制代码

Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() {
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o2 - o1;
    }
};

Lambda

java 复制代码

Comparator<Integer> comparator = (o1, o2) -> o2 - o1;

Consumer（消费型接口）

传统写法

java 复制代码

Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String s) {
        System.out.println(s);
    }
};
consumer.accept("Hello World!");

Lambda

java 复制代码

Consumer<String> consumer = s -> System.out.println(s);
consumer.accept("Hello World!");

Function<T, R>（转换型接口）

传统写法

java 复制代码

Function<String, Integer> function = new Function<String, Integer>() {
    @Override
    public Integer apply(String s) {
        return s.length();
    }
};
System.out.println(function.apply("Lambda"));

Lambda

java 复制代码

Function<String, Integer> function = s -> s.length();
System.out.println(function.apply("Lambda"));

Predicate（断言型接口）

传统写法

java 复制代码

Predicate<Integer> predicate = new Predicate<Integer>() {
    @Override
    public boolean test(Integer num) {
        return num > 10;
    }
};
System.out.println(predicate.test(15)); // true

Lambda

java 复制代码

Predicate<Integer> predicate = num -> num > 10;
System.out.println(predicate.test(15)); // true

方法引用

Lambda 表达式还可以用方法引用（::）来替代更简洁的写法。

类型	示例	等效 Lambda 表达式
静态方法	Integer::parseInt	s -> Integer.parseInt(s)
实例方法	String::toUpperCase	s -> s.toUpperCase()
对象实例方法	System.out::println	s -> System.out.println(s)
构造方法	ArrayList::new	() -> new ArrayList<>()

示例：

java 复制代码

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
list.forEach(System.out::println);

Stream API 与 Lambda

Lambda 常配合 Stream API 处理集合：

java 复制代码

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> filteredNames = names.stream()
    .filter(name -> name.length() > 3)
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList());
System.out.println(filteredNames); // [ALICE, CHARLIE]

自定义函数式接口

使用 @FunctionalInterface 自定义一个函数式接口：

java 复制代码

@FunctionalInterface
public interface MyFunction {
    int apply(int a, int b);
}

使用 Lambda：

java 复制代码

MyFunction add = (a, b) -> a + b;
System.out.println(add.apply(3, 5)); // 8

@FunctionalInterface 不是必须的，但加上后，编译器会强制检查该接口是否符合函数式接口规范（即只能有一个抽象方法）。
可以添加默认方法和静态方法，但不能有多个抽象方法：

java 复制代码

@FunctionalInterface
public interface MyFunction {
    int apply(int a, int b);

    default void printHello() {
        System.out.println("Hello");
    }
    
    static void staticMethod() {
        System.out.println("Static Method");
    }
}

方法引用（Method Reference）示例

方法引用是一种特殊的 Lambda 表达式写法，主要用来简化代码。它可以看作 Lambda 表达式的简写形式，前提是 Lambda 只是调用一个已有的方法。

静态方法引用

java 复制代码

Function<String, Integer> parseInt = Integer::parseInt;
System.out.println(parseInt.apply("123")); // 123

等同于

java 复制代码

Function<String, Integer> parseInt = s -> Integer.parseInt(s);

实例方法引用

对特定对象调用实例方法

java 复制代码

String str = "hello";
Supplier<String> toUpper = str::toUpperCase;
System.out.println(toUpper.get()); // "HELLO"

等同于

java 复制代码

Supplier<String> toUpper = () -> str.toUpperCase();

对象实例方法引用

应用在 map() 这样的场景

java 复制代码

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> upperNames = names.stream()
    .map(String::toUpperCase)  // 等同于 name -> name.toUpperCase()
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(upperNames); // [ALICE, BOB, CHARLIE]

构造方法引用

如果 Lambda 表达式的目标是创建对象，可以使用构造方法引用：

java 复制代码

Supplier<ArrayList<String>> listSupplier = ArrayList::new;
ArrayList<String> list = listSupplier.get(); // 创建 ArrayList 实例

等价于

java 复制代码

Supplier<ArrayList<String>> listSupplier = () -> new ArrayList<>();

应用场景：

java 复制代码

Function<Integer, int[]> arrayCreator = int[]::new;
int[] arr = arrayCreator.apply(5); // 创建长度为5的数组
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [0, 0, 0, 0, 0]

方法引用作为方法参数

java 复制代码

public class Demo {
    public static void printSomething(Supplier<String> supplier) {
        System.out.println(supplier.get());
    }

    public static void main(String[] args) {
        printSomething(() -> "Hello World");
        printSomething("Hello"::toUpperCase); // 方法引用
    }
}

.map(String::toUpperCase) 传入 Function？

在 .map(String::toUpperCase) 中，String::toUpperCase 是符合 Function<T, R> 类型的，而不是 Supplier。

.map() 方法的参数是 Function<T, R>：

java 复制代码

public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

// 它接收一个参数 T，返回 R。

String::toUpperCase 等价于：

java 复制代码

(String s) -> s.toUpperCase()

"Hello"::toUpperCase 适用于 Supplier

因为 "Hello" 是一个已经存在的 String 对象，不需要参数。

java 复制代码

Supplier<String> supplier = "Hello"::toUpperCase;
System.out.println(supplier.get()); // 输出：HELLO

等价于：

java 复制代码

Supplier<String> supplier = () -> "Hello".toUpperCase();

String::toUpperCase 与 "Hello"::toUpperCase

形式	绑定情况	适用函数式接口	是否需要参数	示例
String::toUpperCase	未绑定（Unbound）	Function<String, String>	需要 String 参数	s -> s.toUpperCase()
"Hello"::toUpperCase	已绑定（Bound）	Supplier	不需要参数	() -> "Hello".toUpperCase()

Callable 的使用示例

Callable<T> 是 Java 并发包中的一个接口，类似 Runnable，但它可以有返回值，并且可以抛出异常。

示例：使用 ExecutorService.submit() 提交 Callable<T>

java 复制代码

import java.util.concurrent.*;

public class CallableExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 2. 提交 Callable 任务
        Callable<Integer> task = () -> {
            Thread.sleep(2000);
            return 42;
        };

        Future<Integer> future = executor.submit(task);

        // 3. 执行其他任务
        System.out.println("正在执行其他任务...");

        // 4. 获取返回结果
        Integer result = future.get(); // 阻塞等待返回值
        System.out.println("任务结果：" + result); // 输出：42

        // 5. 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

Callable<Integer> 任务延迟 2 秒，然后返回 42
submit(task) 返回 Future<Integer>，表示异步计算的结果。
future.get() 会阻塞，直到 Callable 执行完成并返回结果。