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学会了Java 8 Lambda表达式，简单而实用

任修 2025-6-6 08:55:35
摘要：此篇文章主要介绍 Java8  Lambda   表达式产生的背景和用法，以及 Lambda 表达式与匿名类的不同等。


Java是一流的面向对象语言，除了部分简单数据类型，Java 中的一切都是对象，即使数组也是一种对象，每个类创建的实例也是对象。在 Java 中定义的函数或方法不可能完全独立，也不能将方法作为参数或返回一个方法给实例。
从 Swing 开始，我们总是通过匿名类给方法传递函数功能，以下是旧版的事件监听代码：

  1. someObject.addMouseListener(new MouseAdapter() {
  2.         public void mouseClicked(MouseEvent e) {
  4.             //Event listener implementation goes here...
  6.         }
  7.     });
复制代码
在上面的例子里，为了给 Mouse 监听器添加自定义代码，我们定义了一个匿名内部类 MouseAdapter 并创建了它的对象，通过这种方式，我们将一些函数功能传给 addMouseListener 方法。
简而言之，在 Java 里将普通的方法或函数像参数一样传值并不简单，为此，Java 8  增加了一个语言级的新特性，名为 Lambda  表达式。


为什么 Java 需要 `` Lambda  表达式？


如果忽视注解(Annotations)、泛型(Generics)等特性，自 Java 语言诞生时起，它的变化并不大。Java 一直都致力维护其对象至上的特征，在使用过 JavaScript 之类的函数式语言之后，Java 如何强调其面向对象的本质，以及源码层的数据类型如何严格变得更加清晰可感。其实，函数对 Java 而言并不重要，在 Java 的世界里，函数无法独立存在。
1.png



在函数式编程语言中，函数是一等公民，它们可以独立存在，你可以将其赋值给一个变量，或将他们当做参数传给其他函数。JavaScript 是最典型的函数式编程语言。点击此处以及此处可以清楚了解 JavaScript 这种函数式语言的好处。函数式语言提供了一种强大的功能——闭包，相比于传统的编程方法有很多优势，闭包是一个可调用的对象，它记录了一些信息，这些信息来自于创建它的作用域。Java 现在提供的最接近闭包的概念便是  Lambda  表达式，虽然闭包与  Lambda  表达式之间存在显著差别，但至少  Lambda  表达式是闭包很好的替代者。

Lambda 表达式为 Java 添加了缺失的函数式编程特点，使我们能将函数当做一等公民看待。尽管不完全正确，我们很快就会见识到  Lambda  与闭包的不同之处，但是又无限地接近闭包。在支持一类函数的语言中， Lambda  表达式的类型将是函数。但是，在 Java 中， Lambda  表达式是对象，他们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口(functional interface)。我们会在后文详细介绍函数式接口。

Lambda  表达式简介


Lambda  表达式是一种匿名函数(对 Java 而言这并不完全正确，但现在姑且这么认为)，简单地说，它是没有声明的方法，也即没有访问修饰符、返回值声明和名字。
你可以将其想做一种速记，在你需要使用某个方法的地方写上它。当某个方法只使用一次，而且定义很简短，使用这种速记替代之尤其有效，这样，你就不必在类中费力写声明与方法了。
2.png

Java 中的  Lambda  表达式通常使用(argument) -> (body)语法书写，例如：
  1. (arg1, arg2...) -> { body }
  3. (type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }
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以下是一些  Lambda  表达式的例子：
  1. (int a, int b) -> {  return a + b; }
  3. () -> System.out.println("Hello World");
  5. (String s) -> { System.out.println(s); }
  7. () -> 42
  9. () -> { return 3.1415 };
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Lambda  表达式的结构


让我们了解一下  Lambda  表达式的结构。

  • 一个  Lambda  表达式可以有零个或多个参数
  • 参数的类型既可以明确声明，也可以根据上下文来推断。例如：(int a)与(a)效果相同
  • 所有参数需包含在圆括号内，参数之间用逗号相隔。例如：(a, b)或(int a, int b)或(String a, int b, float c)
  • 空圆括号代表参数集为空。例如：() -> 42
  • 当只有一个参数，且其类型可推导时，圆括号（）可省略。例如：a -> return a*a
  • Lambda  表达式的主体可包含零条或多条语句
  • 如果  Lambda  表达式的主体只有一条语句，花括号{}可省略。匿名函数的返回类型与该主体表达式一致
  • 如果  Lambda  表达式的主体包含一条以上语句，则表达式必须包含在花括号{}中（形成代码块）。匿名函数的返回类型与代码块的返回类型一致，若没有返回则为空
什么是函数式接口


在 Java 中，Marker（标记）类型的接口是一种没有方法或属性声明的接口，简单地说，marker 接口是空接口。相似地，函数式接口是只包含一个抽象方法声明的接口。
java.lang.Runnable就是一种函数式接口，在 Runnable 接口中只声明了一个方法void run()，相似地，ActionListener 接口也是一种函数式接口，我们使用匿名内部类来实例化函数式接口的对象，有了  Lambda  表达式，这一方式可以得到简化。
每个  Lambda  表达式都能隐式地赋值给函数式接口，例如，我们可以通过  Lambda  表达式创建 Runnable 接口的引用。
  1. Runnable r = () -> System.out.println("hello world");
复制代码
当不指明函数式接口时，编译器会自动解释这种转化：
  1. new Thread(
  2.    () -> System.out.println("hello world")
  3. ).start();
复制代码
因此，在上面的代码中，编译器会自动推断：根据线程类的构造函数签名public Thread(Runnable r) { }，将该  Lambda  表达式赋给 Runnable 接口。


以下是一些  Lambda  表达式及其函数式接口：
  1. Consumer<Integer>  c = (int x) -> { System.out.println(x) };
  3. BiConsumer<Integer, String> b = (Integer x, String y) -> System.out.println(x + " : " + y);
  5. Predicate<String> p = (String s) -> { s == null };
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[@FunctionalInterface]   是 Java 8  新加入的一种接口；用于指明该接口类型声明是根据 Java 语言规范定义的函数式接口。Java 8  还声明了一些  Lambda  表达式可以使用的函数式接口，当你注释的接口不是有效的函数式接口时，可以使用 @FunctionalInterface 解决编译层面的错误。


以下是一种自定义的函数式接口： @FunctionalInterface public interface WorkerInterface {
  1.    public void doSomeWork();
  3. }
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根据定义，函数式接口只能有一个抽象方法，如果你尝试添加第二个抽象方法，将抛出编译时错误。例如：
  1. @FunctionalInterface
  2. public interface WorkerInterface {
  4.     public void doSomeWork();
  6.     public void doSomeMoreWork();
  8. }
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错误：
  1. Unexpected @FunctionalInterface annotation
  2.     @FunctionalInterface ^ WorkerInterface is not a functional interface multiple
  3.     non-overriding abstract methods found in interface WorkerInterface 1 error
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函数式接口定义好后，我们可以在 API 中使用它，同时利用  Lambda  表达式。例如：
  1. //定义一个函数式接口@FunctionalInterfacepublic interface WorkerInterface {   public void doSomeWork();
  3. }public class WorkerInterfaceTest {public static void execute(WorkerInterface worker) {    worker.doSomeWork();}public static void main(String [] args) {    //invoke doSomeWork using Annonymous class    execute(new WorkerInterface() {        @Override        public void doSomeWork() {            System.out.println("Worker invoked using Anonymous class");        }    });    //invoke doSomeWork using ` Lambda`  expression     execute( () -> System.out.println("Worker invoked using ` Lambda`  expression") );}}
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输出：
  1. Worker invoked using Anonymous class
  2. Worker invoked using ` Lambda`  expression
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这上面的例子里，我们创建了自定义的函数式接口并与  Lambda  表达式一起使用。execute() 方法现在可以将  Lambda  表达式作为参数。


Lambda  表达式举例

学习  Lambda  表达式的最好方式是学习例子。
线程可以通过以下方法初始化：
  1. //旧方法:
  2. new Thread(new Runnable() {
  3. @Override
  4. public void run() {
  5.     System.out.println("Hello from thread");
  6. }
  7. }).start();
  9. //新方法:
  10. new Thread(
  11. () -> System.out.println("Hello from thread")
  12. ).start();
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事件处理可以使用 Java 8  的  Lambda  表达式解决。下面的代码中，我们将使用新旧两种方式向一个 UI 组件添加 ActionListener：
  1.   //Old way:
  2. button.addActionListener(new ActionListener() {
  3. @Override
  4. public void actionPerformed(ActionEvent e) {
  5.     System.out.println("The button was clicked using old fashion code!");
  6. }
  7. });
  9. //New way:
  10. button.addActionListener( (e) -> {
  11.     System.out.println("The button was clicked. From ` Lambda`  expressions !");
  12. });
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以下代码的作用是打印出给定数组中的所有元素。注意，使用  Lambda  表达式的方法不止一种。在下面的例子中，我们先是用常用的箭头语法创建  Lambda  表达式，之后，使用 Java 8  全新的双冒号(:操作符将一个常规方法转化为  Lambda  表达式：
  1. //Old way:
  2. List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
  3. for(Integer n: list) {
  4.    System.out.println(n);
  5. }
  7. //New way:
  8. List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
  9. list.forEach(n -> System.out.println(n));
  12. //or we can use :: double colon operator in `Java 8`
  13. list.forEach(System.out::println);
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在下面的例子中，我们使用断言(Predicate)函数式接口创建一个测试，并打印所有通过测试的元素，这样，你就可以使用  Lambda  表达式规定一些逻辑，并以此为基础有所作为：
  1. import java.util.Arrays;
  2. import java.util.List;
  3. import java.util.function.Predicate;
  5. public class Main {
  7. public static void main(String [] a)  {
  9.     List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
  11.     System.out.println("Print all numbers:");
  12.     evaluate(list, (n)->true);
  14.     System.out.println("Print no numbers:");
  15.     evaluate(list, (n)->false);
  17.     System.out.println("Print even numbers:");
  18.     evaluate(list, (n)-> n%2 == 0 );
  20.     System.out.println("Print odd numbers:");
  21.     evaluate(list, (n)-> n%2 == 1 );
  23.     System.out.println("Print numbers greater than 5:");
  24.     evaluate(list, (n)-> n > 5 );
  26. }
  28. public static void evaluate(List<Integer> list, Predicate<Integer> predicate) {
  29.     for(Integer n: list)  {
  30.         if(predicate.test(n)) {
  31.             System.out.println(n + " ");
  32.         }
  33.     }
  34. }
  36. }   
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输出：
  1. Print all numbers: 1 2 3 4 5 6 7
  2. Print no numbers:
  3. Print even numbers: 2 4 6
  4. Print odd numbers: 1 3 5 7
  5. Print numbers greater than 5: 6 7
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下面的例子使用  Lambda  表达式打印数值中每个元素的平方，注意我们使用了 .stream() 方法将常规数组转化为流。Java 8  增加了一些超棒的流 APIs。java.util.stream.Stream接口包含许多有用的方法，能结合  Lambda  表达式产生神奇的效果。我们将  Lambda  表达式x -> x*x传给 map() 方法，该方法会作用于流中的所有元素。之后，我们使用 forEach 方法打印数据中的所有元素：
  1. //Old way:
  2. List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
  3. for(Integer n : list) {
  4.     int x = n * n;
  5.     System.out.println(x);
  6. }
  8. //New way:
  9. List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
  10. list.stream().map((x) -> x*x).forEach(System.out::println);
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下面的例子会计算给定数值中每个元素平方后的总和。请注意， Lambda  表达式只用一条语句就能达到此功能，这也是 MapReduce 的一个初级例子。我们使用 map() 给每个元素求平方，再使用 reduce() 将所有元素计入一个数值：
  1. //Old way:
  2. List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
  3. int sum = 0;
  4. for(Integer n : list) {
  5.     int x = n * n;
  6.     sum = sum + x;
  7. }
  8. System.out.println(sum);
  10. //New way:
  11. List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
  12. int sum = list.stream().map(x -> x*x).reduce((x,y) -> x + y).get();
  13. System.out.println(sum);
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Lambda  表达式与匿名类的区别


使用匿名类与  Lambda  表达式的一大区别在于关键词的使用。对于匿名类，关键词this解读为匿名类，而对于  Lambda  表达式，关键词this解读为写就  Lambda  的外部类。
Lambda  表达式与匿名类的另一不同在于两者的编译方法。Java 编译器编译  Lambda  表达式并将他们转化为类里面的私有函数，它使用 Java 7 中新加的invokedynamic指令动态绑定该方法，关于 Java 如何将  Lambda  表达式编译为字节码，Tal Weiss 写了一篇[很好的文章](http://www.takipiblog.com/2014/01/16/compiling- Lambda -expressions-scala-vs-java-8/)。


到此为止啦，亲们！

Mark Reinhold，甲骨文的首席架构师，将  Lambda  表达式描述为该编程模型最大的提升——比泛型(generics)还强大。事实的确如此， Lambda  表达式赋予了 Java程序员相较于其他函数式编程语言缺失的特性，结合虚拟扩展方法之类的特性， Lambda  表达式能写出一些极好的代码。
希望这篇文章能让您Java 8 的新特性所有了解。
青山不改，绿水常流。谢谢大家！


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