我個人對Java 8發佈非常激動,尤其是lambda表達式和流API。越來越多的瞭解它們,我能寫出更乾淨的代碼。雖然一開始並不是這樣。第一次看到用lambda表達式寫出來的Java代碼時,我對這種神祕的語法感到非常失望,認爲它們把Java搞得不可讀,但我錯了。花了一天時間做了一些lambda表達式和流API示例的練習後,我開心的看到了更清晰的Java代碼。這有點像學習泛型,第一次見的時候我很討厭它。我甚至繼續使用老版Java 1.4來處理集合,直到有一天,朋友跟我介紹了使用泛型的好處(才意識到它的好處)。所以基本立場就是,不要畏懼lambda表達式以及方法引用的神祕語法,做幾次練習,從集合類中提取、過濾數據之後,你就會喜歡上它。下面讓我們開啓學習Java 8 lambda表達式的學習之旅吧,首先從簡單例子開始。
例1、用lambda表達式實現Runnable
我開始使用Java 8時,首先做的就是使用lambda表達式替換匿名類,而實現Runnable接口是匿名類的最好示例。看一下Java 8之前的runnable實現方法,需要4行代碼,而使用lambda表達式只需要一行代碼。我們在這裏做了什麼呢?那就是用() -> {}代碼塊替代了整個匿名類。
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//
Java 8之前: new
Thread( new
Runnable() { @Override public
void
run() { System.out.println( "Before
Java8, too much code for too little to do" ); } }).start(); |
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//Java
8方式: new
Thread( () -> System.out.println( "In
Java8, Lambda expression rocks !!" )
).start(); |
輸出:
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too
much code, for
too little to do Lambda
expression rocks !! |
這個例子向我們展示了Java 8 lambda表達式的語法。你可以使用lambda寫出如下代碼:
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(params)
-> expression (params)
-> statement (params)
-> { statements } |
例如,如果你的方法不對參數進行修改、重寫,只是在控制檯打印點東西的話,那麼可以這樣寫:
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()
-> System.out.println( "Hello
Lambda Expressions" ); |
如果你的方法接收兩個參數,那麼可以寫成如下這樣:
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( int
even, int
odd) -> even + odd |
順便提一句,通常都會把lambda表達式內部變量的名字起得短一些。這樣能使代碼更簡短,放在同一行。所以,在上述代碼中,變量名選用a、b或者x、y會比even、odd要好。
例2、使用Java 8 lambda表達式進行事件處理
如果你用過Swing API編程,你就會記得怎樣寫事件監聽代碼。這又是一箇舊版本簡單匿名類的經典用例,但現在可以不這樣了。你可以用lambda表達式寫出更好的事件監聽代碼,如下所示:
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Java 8之前: JButton
show = new
JButton( "Show" ); show.addActionListener( new
ActionListener() { @Override public
void
actionPerformed(ActionEvent e) { System.out.println( "Event
handling without lambda expression is boring" ); } }); |
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Java 8方式: show.addActionListener((e)
-> { System.out.println( "Light,
Camera, Action !! Lambda expressions Rocks" ); }); |
Java開發者經常使用匿名類的另一個地方是爲 Collections.sort() 定製 Comparator。在Java 8中,你可以用更可讀的lambda表達式換掉醜陋的匿名類。我把這個留做練習,應該不難,可以按照我在使用lambda表達式實現 Runnable 和 ActionListener 的過程中的套路來做。
例3、使用lambda表達式對列表進行迭代
如果你使過幾年Java,你就知道針對集合類,最常見的操作就是進行迭代,並將業務邏輯應用於各個元素,例如處理訂單、交易和事件的列表。由於Java是命令式語言,Java 8之前的所有循環代碼都是順序的,即可以對其元素進行並行化處理。如果你想做並行過濾,就需要自己寫代碼,這並不是那麼容易。通過引入lambda表達式和默認方法,將做什麼和怎麼做的問題分開了,這意味着Java集合現在知道怎樣做迭代,並可以在API層面對集合元素進行並行處理。下面的例子裏,我將介紹如何在使用lambda或不使用lambda表達式的情況下迭代列表。你可以看到列表現在有了一個 forEach() 方法,它可以迭代所有對象,並將你的lambda代碼應用在其中。
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Java 8之前: List
features = Arrays.asList( "Lambdas" ,
"Default
Method" ,
"Stream
API" ,
"Date
and Time API" ); for
(String feature : features) { System.out.println(feature); } |
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Java 8之後: List
features = Arrays.asList( "Lambdas" ,
"Default
Method" ,
"Stream
API" ,
"Date
and Time API" ); features.forEach(n
-> System.out.println(n)); //
使用Java 8的方法引用更方便,方法引用由::雙冒號操作符標示, //
看起來像C++的作用域解析運算符 features.forEach(System.out::println); |
輸出:
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Lambdas Default
Method Stream
API Date
and Time API |
列表循環的最後一個例子展示瞭如何在Java 8中使用方法引用(method reference)。你可以看到C++裏面的雙冒號、範圍解析操作符現在在Java 8中用來表示方法引用。
例4、使用lambda表達式和函數式接口Predicate
除了在語言層面支持函數式編程風格,Java 8也添加了一個包,叫做 java.util.function。它包含了很多類,用來支持Java的函數式編程。其中一個便是Predicate,使用 java.util.function.Predicate 函數式接口以及lambda表達式,可以向API方法添加邏輯,用更少的代碼支持更多的動態行爲。下面是Java 8 Predicate 的例子,展示了過濾集合數據的多種常用方法。Predicate接口非常適用於做過濾。
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public
static
void
main(args[]){ List
languages = Arrays.asList( "Java" ,
"Scala" ,
"C++" ,
"Haskell" ,
"Lisp" ); System.out.println( "Languages
which starts with J :" ); filter(languages,
(str)->str.startsWith( "J" )); System.out.println( "Languages
which ends with a " ); filter(languages,
(str)->str.endsWith( "a" )); System.out.println( "Print
all languages :" ); filter(languages,
(str)-> true ); System.out.println( "Print
no language : " ); filter(languages,
(str)-> false ); System.out.println( "Print
language whose length greater than 4:" ); filter(languages,
(str)->str.length() > 4 ); } public
static
void
filter(List names, Predicate condition) { for (String
name: names) { if (condition.test(name))
{ System.out.println(name
+ "
" ); } } } |
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Languages
which
starts with J : Java Languages
which
ends with a Java Scala Print
all languages : Java Scala C++ Haskell Lisp Print
no language : Print
language whose length greater than 4: Scala Haskell |
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更好的辦法 public
static
void
filter(List names, Predicate condition) { names.stream().filter((name)
-> (condition.test(name))).forEach((name) -> { System.out.println(name
+ "
" ); }); } |
可以看到,Stream API的過濾方法也接受一個Predicate,這意味着可以將我們定製的 filter() 方法替換成寫在裏面的內聯代碼,這就是lambda表達式的魔力。另外,Predicate接口也允許進行多重條件的測試,下個例子將要講到。
例5、如何在lambda表達式中加入Predicate
上個例子說到,java.util.function.Predicate 允許將兩個或更多的 Predicate 合成一個。它提供類似於邏輯操作符AND和OR的方法,名字叫做and()、or()和xor(),用於將傳入 filter() 方法的條件合併起來。例如,要得到所有以J開始,長度爲四個字母的語言,可以定義兩個獨立的 Predicate 示例分別表示每一個條件,然後用 Predicate.and() 方法將它們合併起來,如下所示:
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甚至可以用and()、or()和xor()邏輯函數來合併Predicate, //
例如要找到所有以J開始,長度爲四個字母的名字,你可以合併兩個Predicate並傳入 Predicate<String>
startsWithJ = (n) -> n.startsWith( "J" ); Predicate<String>
fourLetterLong = (n) -> n.length() == 4 ; names.stream() .filter(startsWithJ.and(fourLetterLong)) .forEach((n)
-> System.out.print( "nName,
which starts with 'J' and four letter long is : "
+ n)); |
類似地,也可以使用 or() 和 xor() 方法。本例着重介紹瞭如下要點:可按需要將 Predicate 作爲單獨條件然後將其合併起來使用。簡而言之,你可以以傳統Java命令方式使用 Predicate 接口,也可以充分利用lambda表達式達到事半功倍的效果。
例6、Java 8中使用lambda表達式的Map和Reduce示例
本例介紹最廣爲人知的函數式編程概念map。它允許你將對象進行轉換。例如在本例中,我們將 costBeforeTax 列表的每個元素轉換成爲稅後的值。我們將 x -> x*x lambda表達式傳到 map() 方法,後者將其應用到流中的每一個元素。然後用 forEach() 將列表元素打印出來。使用流API的收集器類,可以得到所有含稅的開銷。有 toList() 這樣的方法將 map 或任何其他操作的結果合併起來。由於收集器在流上做終端操作,因此之後便不能重用流了。你甚至可以用流API的 reduce() 方法將所有數字合成一個,下一個例子將會講到。
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不使用lambda表達式爲每個訂單加上12%的稅 List
costBeforeTax = Arrays.asList( 100 ,
200 ,
300 ,
400 ,
500 ); for
(Integer cost : costBeforeTax) { double
price = cost + . 12 *cost; System.out.println(price); } //
使用lambda表達式 List
costBeforeTax = Arrays.asList( 100 ,
200 ,
300 ,
400 ,
500 ); costBeforeTax.stream().map((cost)
-> cost + . 12 *cost).forEach(System.out::println); |
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112.0 224.0 336.0 448.0 560.0 112.0 224.0 336.0 448.0 560.0 |
例6.2、Java 8中使用lambda表達式的Map和Reduce示例
在上個例子中,可以看到map將集合類(例如列表)元素進行轉換的。還有一個 reduce() 函數可以將所有值合併成一個。Map和Reduce操作是函數式編程的核心操作,因爲其功能,reduce 又被稱爲摺疊操作。另外,reduce 並不是一個新的操作,你有可能已經在使用它。SQL中類似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函數,實際上就是 reduce 操作,因爲它們接收多個值並返回一個值。流API定義的 reduceh() 函數可以接受lambda表達式,並對所有值進行合併。IntStream這樣的類有類似 average()、count()、sum() 的內建方法來做 reduce 操作,也有mapToLong()、mapToDouble() 方法來做轉換。這並不會限制你,你可以用內建方法,也可以自己定義。在這個Java 8的Map Reduce示例裏,我們首先對所有價格應用 12% 的VAT,然後用 reduce() 方法計算總和。
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爲每個訂單加上12%的稅 //
老方法: List
costBeforeTax = Arrays.asList( 100 ,
200 ,
300 ,
400 ,
500 ); double
total = 0 ; for
(Integer cost : costBeforeTax) { double
price = cost + . 12 *cost; total
= total + price; } System.out.println( "Total
: "
+ total); //
新方法: List
costBeforeTax = Arrays.asList( 100 ,
200 ,
300 ,
400 ,
500 ); double
bill = costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + . 12 *cost).reduce((sum,
cost) -> sum + cost).get(); System.out.println( "Total
: "
+ bill); |
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Total
: 1680.0 Total
: 1680.0 |
例7、通過過濾創建一個String列表
過濾是Java開發者在大規模集合上的一個常用操作,而現在使用lambda表達式和流API過濾大規模數據集合是驚人的簡單。流提供了一個 filter() 方法,接受一個 Predicate 對象,即可以傳入一個lambda表達式作爲過濾邏輯。下面的例子是用lambda表達式過濾Java集合,將幫助理解。
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創建一個字符串列表,每個字符串長度大於2 List<String>
filtered = strList.stream().filter(x -> x.length()> 2 ).collect(Collectors.toList()); System.out.printf( "Original
List : %s, filtered list : %s %n" ,
strList, filtered); |
輸出:
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Original
List : [abc, , bcd, , defg, jk], filtered list : [abc, bcd, defg] |
另外,關於 filter() 方法有個常見誤解。在現實生活中,做過濾的時候,通常會丟棄部分,但使用filter()方法則是獲得一個新的列表,且其每個元素符合過濾原則。
例8、對列表的每個元素應用函數
我們通常需要對列表的每個元素使用某個函數,例如逐一乘以某個數、除以某個數或者做其它操作。這些操作都很適合用 map() 方法,可以將轉換邏輯以lambda表達式的形式放在 map() 方法裏,就可以對集合的各個元素進行轉換了,如下所示。
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將字符串換成大寫並用逗號鏈接起來 List<String>
G7 = Arrays.asList( "USA" ,
"Japan" ,
"France" ,
"Germany" ,
"Italy" ,
"U.K." , "Canada" ); String
G7Countries = G7.stream().map(x -> x.toUpperCase()).collect(Collectors.joining( ",
" )); System.out.println(G7Countries); |
輸出:
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USA,
JAPAN, FRANCE, GERMANY, ITALY, U.K., CANADA |
例9、複製不同的值,創建一個子列表
本例展示瞭如何利用流的 distinct() 方法來對集合進行去重。
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用所有不同的數字創建一個正方形列表 List<Integer>
numbers = Arrays.asList( 9 ,
10 ,
3 ,
4 ,
7 ,
3 ,
4 ); List<Integer>
distinct = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList()); System.out.printf( "Original
List : %s, Square Without duplicates : %s %n" ,
numbers, distinct); |
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Original
List : [9, 10, 3, 4, 7, 3, 4], Square Without duplicates : [81, 100, 9, 16, 49] |
例10、計算集合元素的最大值、最小值、總和以及平均值
IntStream、LongStream 和 DoubleStream 等流的類中,有個非常有用的方法叫做 summaryStatistics() 。可以返回 IntSummaryStatistics、LongSummaryStatistics 或者 DoubleSummaryStatistic s,描述流中元素的各種摘要數據。在本例中,我們用這個方法來計算列表的最大值和最小值。它也有 getSum() 和 getAverage() 方法來獲得列表的所有元素的總和及平均值。
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//獲取數字的個數、最小值、最大值、總和以及平均值 List<Integer>
primes = Arrays.asList( 2 ,
3 ,
5 ,
7 ,
11 ,
13 ,
17 ,
19 ,
23 ,
29 ); IntSummaryStatistics
stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics(); System.out.println( "Highest
prime number in List : "
+ stats.getMax()); System.out.println( "Lowest
prime number in List : "
+ stats.getMin()); System.out.println( "Sum
of all prime numbers : "
+ stats.getSum()); System.out.println( "Average
of all prime numbers : "
+ stats.getAverage()); |
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Highest
prime number in
List : 29 Lowest
prime number in
List : 2 Sum
of all prime numbers : 129 Average
of all prime numbers : 12.9 |
Lambda表達式 vs 匿名類
既然lambda表達式即將正式取代Java代碼中的匿名內部類,那麼有必要對二者做一個比較分析。一個關鍵的不同點就是關鍵字 this。匿名類的 this 關鍵字指向匿名類,而lambda表達式的 this 關鍵字指向包圍lambda表達式的類。另一個不同點是二者的編譯方式。Java編譯器將lambda表達式編譯成類的私有方法。使用了Java 7的 invokedynamic 字節碼指令來動態綁定這個方法。
Java 8 Lambda表達式要點
10個Java lambda表達式、流API示例
到目前爲止我們看到了Java 8的10個lambda表達式,這對於新手來說是個合適的任務量,你可能需要親自運行示例程序以便掌握。試着修改要求創建自己的例子,達到快速學習的目的。我還想建議大家使用Netbeans IDE來練習lambda表達式,它對Java 8支持良好。當把代碼轉換成函數式的時候,Netbeans會及時給你提示。只需跟着Netbeans的提示,就能很容易地把匿名類轉換成lambda表達式。此外,如果你喜歡閱讀,那麼記得看一下Java 8的lambdas,實用函數式編程這本書(Java 8 Lambdas, pragmatic functional programming),作者是Richard Warburton,或者也可以看看Manning的Java 8實戰(Java 8 in Action),這本書雖然還沒出版,但我猜線上有第一章的免費pdf。不過,在你開始忙其它事情之前,先回顧一下Java 8的lambda表達式、默認方法和函數式接口的重點知識。
1)lambda表達式僅能放入如下代碼:預定義使用了 @Functional 註釋的函數式接口,自帶一個抽象函數的方法,或者SAM(Single Abstract Method 單個抽象方法)類型。這些稱爲lambda表達式的目標類型,可以用作返回類型,或lambda目標代碼的參數。例如,若一個方法接收Runnable、Comparable或者 Callable 接口,都有單個抽象方法,可以傳入lambda表達式。類似的,如果一個方法接受聲明於 java.util.function 包內的接口,例如 Predicate、Function、Consumer 或 Supplier,那麼可以向其傳lambda表達式。
2)lambda表達式內可以使用方法引用,僅當該方法不修改lambda表達式提供的參數。本例中的lambda表達式可以換爲方法引用,因爲這僅是一個參數相同的簡單方法調用。
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list.forEach(n
-> System.out.println(n)); list.forEach(System.out::println);
//
使用方法引用 |
然而,若對參數有任何修改,則不能使用方法引用,而需鍵入完整地lambda表達式,如下所示:
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list.forEach((String
s) -> System.out.println( "*"
+ s + "*" )); |
事實上,可以省略這裏的lambda參數的類型聲明,編譯器可以從列表的類屬性推測出來。
3)lambda內部可以使用靜態、非靜態和局部變量,這稱爲lambda內的變量捕獲。
4)Lambda表達式在Java中又稱爲閉包或匿名函數,所以如果有同事把它叫閉包的時候,不用驚訝。
5)Lambda方法在編譯器內部被翻譯成私有方法,並派發 invokedynamic 字節碼指令來進行調用。可以使用JDK中的 javap 工具來反編譯class文件。使用 javap -p 或 javap -c -v 命令來看一看lambda表達式生成的字節碼。大致應該長這樣:
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private
static
java.lang.Object lambda$ 0 (java.lang.String); |
6)lambda表達式有個限制,那就是隻能引用 final 或 final 局部變量,這就是說不能在lambda內部修改定義在域外的變量。
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List<Integer>
primes = Arrays.asList( new
Integer[]{ 2 ,
3 , 5 , 7 }); int
factor = 2 ; primes.forEach(element
-> { factor++; }); |
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Compile
time
error : "local
variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final" |
另外,只是訪問它而不作修改是可以的,如下所示:
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List<Integer>
primes = Arrays.asList( new
Integer[]{ 2 ,
3 , 5 , 7 }); int
factor = 2 ; primes.forEach(element
-> { System.out.println(factor*element); }); |
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