数据结构-----Lambda表达式

1 背景

Lambda表达式是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），基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure） 。

1.1 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。

但是这种方式也是可以的：

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)

1.2 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：

@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：

@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");
   }
}

2 Lambda表达式的基本使用

首先，我们实现准备好几个接口：

//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);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a,int b);
}
//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);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a,int b);
}

我们在上面提到过，Lambda可以理解为：Lambda就是匿名内部类的简化，实际上是创建了一个类，实现了接口，重写了接口的方法 。

没有使用lambda表达式的时候的调用方式 ：

NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = new NoParameterNoReturn(){
    @Override
    public void test() {
        System.out.println("hello");
   }
};
 
noParameterNoReturn.test();

使用lambda表达式的时候的调用方式 ：

 NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = () -> System.out.println("hello");
 noParameterNoReturn.test();

我们在优先队列时，也可以使用Lamda表达式：

//未使用Lamda表达式
PriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>(new Comparator<Integer>() {
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                return o1.compareTo(o2);
            }
        });
        
//使用Lamda表达式
PriorityQueue<Integer> priorityQueue2 = new PriorityQueue<>(((o1, o2) -> o1.compareTo(o2)));

具体使用见以下示例代码：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
            System.out.println("无参数无返回值");
       };
        noParameterNoReturn.test();
        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a)->{
            System.out.println("一个参数无返回值："+ a);
       };
        oneParameterNoReturn.test(10);
 
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a,int b)->{
            System.out.println("多个参数无返回值："+a+" "+b);
       };
        moreParameterNoReturn.test(20,30);
 
        NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{
            System.out.println("有返回值无参数！");
            return 40;
       };
        //接收函数的返回值
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a)->{
            System.out.println("有返回值有一个参数！");
            return a;
       };
        
        ret = oneParameterReturn.test(50);
        System.out.println(ret);
 
        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a,int b)->{
            System.out.println("有返回值多个参数！");
            return a+b;
       };
        ret = moreParameterReturn.test(60,70);
        System.out.println(ret);
   }
}

2.1 语法精简

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，且是return语句，那么大括号可以省略，且去掉return关键字。

示例代码：

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);
 
}

3 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。

3.1 匿名内部类

匿名内部类就是没有名字的内部类 。我们这里只是为了说明变量捕获，所以，匿名内部类只要会使用就好，那么下面我们来，简单的看看匿名内部类的使用就好了。

class Test {
    public void func(){
        System.out.println("func()");
   }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
           }
       };
   }
}

在上述代码当中的main函数当中，我们看到的就是一个匿名内部类的简单的使用。

3.2 匿名内部类的变量捕获

class Test {
    public void func(){
        System.out.println("func()");
   }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        new Test(){
            @Override
            public void func() {
                System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
                System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
                        +" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
           }
       };
   }
}

如果我们在变量捕获之前修改变量的值，代码就会报错：

在上述代码当中的变量a就是，捕获的变量。这个变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的 你要保证在使用之前，没有修改。如下代码就是错误的代码。

3.3 Lambda的变量捕获

在Lambda当中也可以进行变量的捕获，具体我们看一下代码。

@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();
}

被捕获的变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的 你要保证在使用之前，没有修改。

4 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。

对应的接口	新增的方法
Collection	removeIf() spliterator() stream() parallelStream() forEach()
List	replaceAll() sort()
Map	getOrDefault() forEach() replaceAll() putIfAbsent() remove() replace() computeIfAbsent() computeIfPresent() compute() merge()

注意：Collection的forEach()方法是从接口 java.lang.Iterable 拿过来的。

4.1 Collection接口

forEach() 方法演示
该方法在接口 Iterable 当中，原型如下：

该方法表示：对容器中的每个元素执行action指定的动作 。

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 str){
                //简单遍历集合中的元素。
                System.out.print(str+" ");
           }
       });
   }

输出结果：Hello bit hello lambda
我们可以修改为如下代码：

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("Hello");
    list.add("bit");
    list.add("hello");
    list.add("lambda");
    //表示调用一个，不带有参数的方法，其执行花括号内的语句，为原来的函数体内容。
    list.forEach(s -> {
        System.out.println(s);
   });
}

输出结果：Hello bit hello lambda

4.2 List接口

sort()方法的演示
sort方法源码：该方法根据c指定的比较规则对容器元素进行排序。

使用示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();        
        list.add("Hello");        
        list.add("bit");        
        list.add("hello");        
        list.add("lambda");        l
        ist.sort(new Comparator<String>() {           
        @Override           
        public int compare(String str1, String str2){               //注意这里比较长度               
        return str1.length()-str2.length();           
        }       
       });        
       System.out.println(list);
    }

输出结果：bit, Hello, hello, lambda
修改为lambda表达式：

public static void main(String[] args) {    
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();    
list.add("Hello");    
list.add("bit");    
list.add("hello");    
list.add("lambda");    
//调用带有2个参数的方法，且返回长度的差值    
list.sort((str1,str2)-> str1.length()-str2.length());    
System.out.println(list); }

输出结果：bit, Hello, hello, lambda

4.3 Map接口 HashMap 的 forEach()

该方法原型如下：

作用是对Map中的每个映射执行action指定的操作。
代码示例：

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);
       }
   });
}

输出结果：
1=hello 2=bit 3=hello 4=lambda

使用lambda表达式后的代码：

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(k + "=" + v));
}

输出结果：
1=hello 2=bit 3=hello 4=lambda

5 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. 简洁性：Lambda表达式可以大大简化代码，减少样板代码的编写，提高代码的简洁性。

2. 函数式编程：Lambda表达式支持函数式编程，可以方便地进行函数组合、高阶函数等操作，使代码更加灵活和易于理解。

3. 并行处理：Lambda表达式可以方便地与并行处理结合，可以更容易地实现并行操作，提高程序的性能。

4. Java 引入 Lambda，改善了集合操作

5. 代码复用：Lambda表达式可以实现函数的复用，可以将一些通用的逻辑抽象成Lambda表达式，方便在不同的地方重复使用。

缺点：

1. 可读性：Lambda表达式虽然可以简化代码，但有时候也会降低代码的可读性，特别是对于初学者来说，可能不容易理解Lambda表达式的含义。

2. 调试困难：Lambda表达式是匿名函数，调试时可能会比较困难，不容易定位问题所在。

3. 性能问题：Lambda表达式在某些情况下可能会带来性能问题，尤其是在循环中频繁使用Lambda表达式时，可能会影响程序的性能。

4. 限制：Lambda表达式只能用于函数式接口，对于需要多个抽象方法的接口无法使用Lambda表达式，需要通过其他方式实现。

综上所述，Lambda表达式在简化代码、支持函数式编程等方面有很多优点，但也存在一些缺点，需要根据具体情况来选择是否使用Lambda表达式。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_54176670/article/details/136378584

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