《回炉重造》——Lambda表达式

前言

Lambda 表达式(Lambda Expression),相信大家对 Lambda 肯定是很熟悉的,毕竟我们数学上经常用到它,即 λ 。不过,感觉数学中的 Lambda 和编程语言中的 Lambda 表达式没啥关系,要说有关系就是都有 Lambda 这个词,噢!当然还有一个关系就是 Lambda 演算。

λ 演算(英语:lambda calculus,λ-calculus)是一套从数学逻辑中发展,以变量绑定和替换的规则,来研究函数如何抽象化定义、函数如何被应用以及递归的形式系统。它由数学家阿隆佐·邱奇在20世纪30年代首次发表。lambda演算作为一种广泛用途的计算模型,可以清晰地定义什么是一个可计算函数,而任何可计算函数都能以这种形式表达和求值,它能模拟单一磁带图灵机的计算过程。

回到编程语言这方面,其实不只是 Java 引入了这个 Lambda 表达式,其他编程语言也有,比如 C++、Javascript、Python 等等。当然,本篇文章回顾的是 Java 中的 Lambda 表达式。

作为一个初学者,下面对于 Lambda 的理解肯定不够严谨,甚至可能包含错误,望观众老爷们能在评论区指出!

为什么要学这个 Lambda 表达式?

  1. Java 8 的新特性,简化代码的编写。
  2. 工作中会用到,防止看不懂别人写的代码。
  3. 大家都学我也学。

什么是 Lambda 表达式?

Lambda 表达式是一个匿名函数,换句话说,你有匿名函数,那么它这个函数就是所谓的 Lambda 表达式。

所谓匿名函数,顾名思义,就是没有函数名的函数。

那么肯定有小伙伴会说,没有函数名,那我怎么调用这个函数啊?

是的,这个问题问得很好,先保持这个疑问!在回答这个问题之前,我先来说说另一个概念——「函数式编程」。

什么是函数式编程?

函数式编程是一种编程范式,除此之外,还有声明式编程、命令式编程,也都是编程范式。

好吧,这里又扯出一个新的专业名词——「编程范式(Programming Paradigm)」。范式?相信正在阅读的你,在学习数据库知识的时候,肯定学过第一范式、第二范式、第三范式,那现在又有一个编程范式,这是什么鬼?

百度百科是这样说的:

编程范型编程范式程序设计法(英语:Programming paradigm),(即模范、典范之意,范式即模式、方法),是一类典型的编程风格,是指从事软件工程的一类典型的风格(可以对照方法学)。如:函数式编程程序编程面向对象编程指令式编程等等为不同的编程范型。

是不是太官方了,没关系,简单理解,我认为知道函数式编程是一种写代码时的风格就OK了。

我们需要注意的是,函数式编程中的「函数」二字,是数学上的函数,并不是我们现在习惯理解的函数,也就是说,这是纯纯数学概念上的函数,即自变量的映射,比如 $y = f(x)$,自变量 $x$,通过函数 $f$ 映射成 $y$ 。

函数式编程和 Lambda 表达式有什么关系?

可以说,函数式编程允许使用一种表达式来表示一个函数,这种表达式就是 Lambda 表达式。

在 Java 中,函数式编程是通过一个接口规范来实现的,接口具有这种特点:

  • 该接口有且只有一个抽象方法
  • 该接口使用 @FunctionalInterface 注解进行标识

具有这个特点的接口称为「函数式接口」。

现在,回到最开始说的,「没有函数名,那我怎么调用这个函数啊?」,这就是函数式接口的用途了,接口中只有一个抽象方法,不用指定方法名称,就能够用 Lambda 表达式来调用这个函数(方法)了,不需要知道函数名就能够实现调用。好比想在某个房间(接口)找个人(方法)来做事,我这个房间只有一个人,那么除了这个人,没有其他人可以来做事了,就不需要指定那谁谁谁过来帮忙,而是直接喊:就决定是你了!(这个比喻可能也不是很恰当,当大概意思是这样哈哈哈)

函数式接口

Comparator

我们可以看看 Comparator 接口,它有 @FunctionalInterface 注解,那么可以肯定它是一个函数式接口。

@FunctionalInterface public interface Comparator<T> {          int compare(T o1, T o2);          boolean equals(Object obj);          default Comparator<T> reversed() {         return Collections.reverseOrder(this);     }          default Comparator<T> thenComparing(Comparator<? super T> other) {         Objects.requireNonNull(other);         return (Comparator<T> & Serializable) (c1, c2) -> {             int res = compare(c1, c2);             return (res != 0) ? res : other.compare(c1, c2);         };     }     ... } 

有小伙伴应该要说了,这个接口这么多方法,为什么还能是函数式接口?

注意了啊,我们可以看到一个好像是抽象的 equals 方法,但是,因为 equals 是 Object 中的方法,这种对Object 类的方法的重新声明是会让方法变成一个具体的方法。所以,不要误会了,这里的抽象方法就只有 compare 方法。

那可能有小伙伴要说了,接口中还能有具体的方法?

是的,没错,在 Java 8 中,接口中可以写具体的方法了。比如上面的 reversedthenComparing 方法,都是具体的方法。

常见的函数式接口

  • java.lang.Runnable
@FunctionalInterface public interface Runnable {     public abstract void run(); } 
  • java.util.concurrent.Callable
@FunctionalInterface public interface Callable<V> {     V call() throws Exception; } 
  • java.lang.reflect.InvocationHandler
@FunctionalInterface public interface InvocationHandler {     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)         throws Throwable; } 

如何使用 Lambda 表达式?

在 Java 8 之前,我们使用 Collections 的需要比较器的 sort 方法,是这样的。

等等,忘了有比较器参数的 sort 方法了?没关系,代码给你贴上:

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {     list.sort(c); } 

最开始的写法是这样的,由于 Comparator 是一个接口,不能直接实例化,所以需要一个类来实现这个接口作为真正的比较器类,然后将这个 Comparator 实例对象作为 sort 方法第二个参数传入,实现排序,如下:

public class KeyComparator implements Comparator<Integer> {     @Override     public int compare(Integer v1, Integer v2) {         return v1 - v2;     } }  List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2); Collections.sort(keys, new KeyComparator()); System.out.println(keys);	// [2, 3, 5, 9, 10] 

后来,这种写法比较麻烦,于是用匿名内部类改写这种写法,我们不需要自己去编写一个类来实现这个接口了,直接用匿名内部类。就是这种写法:

List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2); Collections.sort(keys, new Comparator<Integer>() {     @Override     public int compare(Integer v1, Integer v2) {         return v1 - v2;     } }); System.out.println(keys);	// [2, 3, 5, 9, 10] 

现在,匿名内部类比起 Lambda 表达式,也是麻烦,我们用 Lambda 进行改写:

List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2); Collections.sort(keys, (Integer v1, Integer v2) -> {return v1 - v2;}); System.out.println(keys);	// [2, 3, 5, 9, 10] 

是吧,(Integer v1, Integer v2) -> {return v1 - v2;} 的写法,没有函数名,也能进行调用。

实际上,这样还不是最简的,最简的是这样:(v1, v2) -> v1 - v2

是不是很好奇啥时候能这样写?现在就告诉你!

基本语法

(参数类型 参数名) -> { 方法体 }

基本上,这样写,是不会有问题的。下面说说何时能写得更加简单。

为了便于阅读,下面的「方法」指的是函数式接口中的抽象方法

  • 方法没有参数,那么可以直接写小括号,然后箭头,再写中括号,最后写方法体,即 () -> { 方法体 }
  • 方法有多个参数,那么多个参数就用逗号分开,同时参数类型是可以省略的,即 (v1, v2, ...) -> {方法体}
  • 方法只有一个参数,那么小括号可以去掉,直接写参数名,然后箭头,再中括号和方法体,即 v -> {方法体}
  • 方法体只有一条语句,无论是否有返回值,都可以省略大括号、return 关键字及语句分号。

情况一:方法无参数、无返回值

常见的就是 Runnable 接口了。

@FunctionalInterface public interface Runnable {     public abstract void run(); } 
  • 未使用 Lambda(使用匿名内部类):
new Thread(new Runnable() {     @Override     void run() {         System.out.println("线程开始跑了");     } }).start(); 
  • 使用 Lambda:
// 写法一 new Thread(() -> {     System.out.println("线程开始跑了") }).start(); // 写法二,一条语句,那么省略大括号、return 关键字及语句分号 new Thread(() -> System.out.println("线程开始跑了")).start(); 

情况二:方法无参数,有返回值

例子:Callable 接口

@FunctionalInterface public interface Callable<V> {     V call() throws Exception; } 
  • 未使用 Lambda(使用匿名内部类):
FutureTask<String> stringFutureTask = new FutureTask<>(new Callable<String>() {     @Override     public String call() throws Exception {         return "这里是返回值";     } }); stringFutureTask.run(); System.out.println(stringFutureTask.get()); 
  • 使用 Lambda:
// 一条语句,省略大括号、return 关键字及语句分号 FutureTask<String> stringFutureTask = new FutureTask<>(() -> "这里是返回值"); stringFutureTask.run(); System.out.println(stringFutureTask.get()); 

情况三:方法一个参数、有返回值

我随便找了 JDK 中的一个接口,如下:

@FunctionalInterface interface Recognizer {     boolean recognize(int c); } 
  • 未使用 Lambda(使用匿名内部类):
private final Recognizer A = new Recognizer() {     @Override     public boolean recognize(int c) {         return c == 'a' || c == 'A';     } } 
  • 使用 Lambda:
private final Recognizer A = (c) -> c == 'a' || c == 'A';  // 一个参数,可省略小括号 private final Recognizer A = c -> c == 'a' || c == 'A'; 

情况四:方法多个参数、有返回值

直接举 Comparator 这个例子。

  • 未使用 Lambda(使用匿名内部类):
List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2); keys.sort(new Comparator()<Integer> {     @Override     public int compare(Integer v1, Integer v2) {         return v1 - v2;     } }); 
  • 使用 Lambda:
List<Integer> keys = Arrays.asList(9, 3, 5, 10, 2); // 多个参数以逗号分开,可省略类型,一条语句,省略大括号、return 关键字及语句分号 keys.sort((v1, v2) -> v1 - v2); System.out.println(keys); 

总结

到这里,相信大家对于 Lambda 表达式有了一个基本的认识。总的来说:

  • 必须是函数式接口才能使用 Lambda 表达式

语法:(参数类型 参数名称) ‐> { 方法体 }

  • 若方法的参数列表:
    • 没有参数,则可直接用 ()
    • 有一个参数,可以省略 (),直接写参数;
    • 有多个参数,则()不可省略
    • () 内的参数类型可以省略
  • 若方法体:
    • 只有一条语句,无论是否有返回值,都可以省略大括号、return 关键字及语句分号。
    • 处理逻辑过于臃肿复杂,还是使用具体子类改写较好,保证可读性。

最后的最后

由本人水平所限,难免有错误以及不足之处, 屏幕前的靓仔靓女们 如有发现,恳请指出!

最后,谢谢你看到这里,谢谢你认真对待我的努力,希望这篇博客对你有所帮助!

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