Java 8新特性学习之lambda与函数式接口

下图是对Java8中新特性的整理(来自网络)，总的来看，大致上可以分成这么几个大块。

一、函数式接口

函数式接口其实本质上还是一个接口，但是它是一种特殊的接口：SAM类型的接口（Single Abstract Method）。定义了这种类型的接口，使得以其为参数的方法，可以在调用时，使用一个lambda表达式作为参数（lambda表达式参见后面）。从另一个方面说，一旦我们调用某方法，可以传入lambda表达式作为参数，则这个方法的参数类型，必定是一个函数式的接口，这个类型必定会使用@FunctionalInterface进行修饰。

从SAM原则上讲，这个接口中，只能有一个函数需要被实现，但是也可以有如下例外:

1. 默认方法与静态方法并不影响函数式接口的契约，可以任意使用，即

函数式接口中可以有静态方法，一个或者多个静态方法不会影响SAM接口成为函数式接口，并且静态方法可以提供方法实现

可以由 default 修饰的默认方法方法，这个关键字是Java8中新增的，为的目的就是使得某一些接口，原则上只有一个方法被实现，但是由于历史原因，不得不加入一些方法来兼容整个JDK中的API，所以就需要使用default关键字来定义这样的方法

2. 可以有 Object 中覆盖的方法，也就是 equals，toString，hashcode等方法。

JDK中以前所有的函数式接口都已经使用 @FunctionalInterface 定义，可以通过查看JDK源码来确认，以下附JDK 8之前已有的函数式接口：

java.lang.Runnable

java.util.concurrent.Callable

java.security.PrivilegedAction

java.util.Comparator

java.io.FileFilter

java.nio.file.PathMatcher

java.lang.reflect.InvocationHandler

java.beans.PropertyChangeListener

java.awt.event.ActionListener

javax.swing.event.ChangeListener

如：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
/**
* When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
* to create a thread, starting the thread causes the object's
* <code>run</code> method to be called in that separately executing
* thread.
* <p>
* The general contract of the method <code>run</code> is that it may
* take any action whatsoever.
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
public abstract void run();
}

函数式接口（functional interface 也叫功能性接口，其实是同一个东西）。简单来说，函数式接口是只包含一个方法的接口。比如Java标准库中的java.lang.Runnable和java.util.Comparator都是典型的函数式接口。java 8提供 @FunctionalInterface作为注解,这个注解是非必须的，只要接口符合函数式接口的标准（即只包含一个方法的接口），虚拟机会自动判断，但最好在接口上使用注解@FunctionalInterface进行声明，以免团队的其他人员错误地往接口中添加新的方法。

Java中的lambda无法单独出现，它需要一个函数式接口来盛放，lambda表达式方法体其实就是函数接口的实现

@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> {
    T convert(F from);
}

Converter<String, Integer> converter = (from) -> Integer.valueOf(from);
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);    // 123

方法和构造函数引用

上面的代码实例可以通过静态方法引用，使之更加简洁：

Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
Integer converted = converter.convert("123");
System.out.println(converted);   // 123

Java 8 允许你通过::关键字获取方法或者构造函数的的引用。上面的例子就演示了如何引用一个静态方法。而且，我们还可以对一个对象的方法进行引用：

class Something {
    String startsWith(String s) {
        return String.valueOf(s.charAt(0));
    }
}

Something something = new Something();
Converter<String, String> converter = something::startsWith;
String converted = converter.convert("Java");
System.out.println(converted);    // "J"

让我们看看如何使用::关键字引用构造函数。首先我们定义一个示例bean，包含不同的构造方法：

class Person {
    String firstName;
    String lastName;

    Person() {}

    Person(String firstName, String lastName) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    }
}

接下来，我们定义一个person工厂接口，用来创建新的person对象：

interface PersonFactory<P extends Person> {
    P create(String firstName, String lastName);
}

然后我们通过构造函数引用来把所有东西拼到一起，而不是像以前一样，通过手动实现一个工厂来这么做。

PersonFactory<Person> personFactory = Person::new;
Person person = personFactory.create("Peter", "Parker");

我们通过Person::new来创建一个Person类构造函数的引用。Java编译器会自动地选择合适的构造函数来匹配PersonFactory.create函数的签名，并选择正确的构造函数形式。

一般方法的引用格式是

如果是静态方法，则是ClassName::methodName。如 Object ::equals
如果是实例方法，则是Instance::methodName。如Object obj=new Object();obj::equals;
构造函数.则是ClassName::new

Lambda的范围

对于lambdab表达式外部的变量，其访问权限的粒度与匿名对象的方式非常类似。你能够访问局部对应的外部区域的局部final变量，以及成员变量和静态变量。

访问局部变量

我们可以访问lambda表达式外部的final局部变量：

final int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

但是与匿名对象不同的是，变量num并不需要一定是final。下面的代码依然是合法的：

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);

stringConverter.convert(2);     // 3

然而，num在编译的时候被隐式地当做final变量来处理。下面的代码就不合法：

int num = 1;
Converter<Integer, String> stringConverter =
        (from) -> String.valueOf(from + num);
num = 3;

在lambda表达式内部企图改变num的值也是不允许的。

访问成员变量和静态变量

与局部变量不同，我们在lambda表达式的内部能获取到对成员变量或静态变量的读写权。这种访问行为在匿名对象里是非常典型的。

class Lambda4 {
    static int outerStaticNum;
    int outerNum;

    void testScopes() {
        Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {
            outerNum = 23;
            return String.valueOf(from);
        };

        Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {
            outerStaticNum = 72;
            return String.valueOf(from);
        };
    }
}

访问默认接口方法

还记得第一节里面formula的那个例子么？ 接口Formula定义了一个默认的方法sqrt，该方法能够访问formula所有的对象实例，包括匿名对象。这个对lambda表达式来讲则无效。

默认方法无法在lambda表达式内部被访问。因此下面的代码是无法通过编译的：

Formula formula = (a) -> sqrt( a * 100);

内置函数式接口

JDK 1.8 API中包含了很多内置的函数式接口。有些是在以前版本的Java中大家耳熟能详的，例如Comparator接口，或者Runnable接口。对这些现成的接口进行实现，可以通过@FunctionalInterface 标注来启用Lambda功能支持。

消费型接口示例

public static void donation(Integer money, Consumer<Integer> consumer){
    consumer.accept(money);
}
public static void main(String[] args) {
    donation(1000, money -> System.out.println("好心的麦乐迪为Blade捐赠了"+money+"元")) ;
}

供给型接口示例

public static List<Integer> supply(Integer num, Supplier<Integer> supplier){
       List<Integer> resultList = new ArrayList<Integer>()   ;
       for(int x=0;x<num;x++)
           resultList.add(supplier.get());
       return resultList ;
}
public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = supply(10,() -> (int)(Math.random()*100));
    list.forEach(System.out::println);
}

函数型接口示例

转换字符串为Integer

public static Integer convert(String str, Function<String, Integer> function) {
    return function.apply(str);
}
public static void main(String[] args) {
    Integer value = convert("28", x -> Integer.parseInt(x));
}

断言型接口示例

筛选出只有2个字的水果

public static List<String> filter(List<String> fruit, Predicate<String> predicate){
    List<String> f = new ArrayList<>();
    for (String s : fruit) {
        if(predicate.test(s)){
            f.add(s);
        }
    }
    return f;
}
public static void main(String[] args) {
    List<String> fruit = Arrays.asList("香蕉", "哈密瓜", "榴莲", "火龙果", "水蜜桃");
    List<String> newFruit = filter(fruit, (f) -> f.length() == 2);
    System.out.println(newFruit);
}

自行设计的方法中, 如果可以接收 lambda 表达式, 则可以使用 Function 作为参数, 如下为一些已经实现的函数式接口:

// Function<T, R> -T作为输入，返回的R作为输出

    Function<String,String> function = (x) -> {System.out.print(x+": ");return "Function";};

    System.out.println(function.apply("hello world"));

    //Predicate<T> -T作为输入，返回的boolean值作为输出

    Predicate<String> pre = (x) ->{System.out.print(x);return false;};

    System.out.println(": "+pre.test("hello World"));

    //Consumer<T> - T作为输入，执行某种动作但没有返回值

    Consumer<String> con = (x) -> {System.out.println(x);};

    con.accept("hello world");

    //Supplier<T> - 没有任何输入，返回T

    Supplier<String> supp = () -> {return "Supplier";};

    System.out.println(supp.get());

    //BinaryOperator<T> -两个T作为输入，返回一个T作为输出，对于“reduce”操作很有用

    BinaryOperator<String> bina = (x,y) ->{System.out.print(x+" "+y);return "BinaryOperator";};

    System.out.println("  "+bina.apply("hello ","world"));

什么是lambda?

lambda表达式是一段可以传递的代码，它的核心思想是将面向对象中的传递数据变成传递行为。 我们回顾一下在使用java8之前要做的事，之前我们编写一个线程时是这样的：

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("do something.");
    }
}

也有人会写一个类去实现Runnable接口，这样做没有问题，我们注意这个接口中只有一个run方法， 当把Runnable对象给Thread对象作为构造参数时创建一个线程，运行后将输出do something.。 我们使用匿名内部类的方式实现了该方法。

这实际上是一个代码即数据的例子，在run方法中是线程要执行的一个任务，但上面的代码中任务内容已经被规定死了。 当我们有多个不同的任务时，需要重复编写如上代码。

设计匿名内部类的目的，就是为了方便 Java 程序员将代码作为数据传递。不过，匿名内部 类还是不够简便。 为了执行一个简单的任务逻辑，不得不加上 6 行冗繁的样板代码。那如果是lambda该怎么做?

Runnable r = () -> System.out.println("do something.");

嗯，这代码看起来很酷，你可以看到我们用()和->的方式完成了这件事，这是一个没有名字的函数，也没有人和参数，再简单不过了。 使用->将参数和实现逻辑分离，当运行这个线程的时候执行的是->之后的代码片段，且编译器帮助我们做了类型推导； 这个代码片段可以是用{}包含的一段逻辑。

Lambda语法

包含三个部分
(1) 一个括号内用逗号分隔的形式参数，参数是函数式接口里面方法的参数
(2) 一个箭头符号：->
(3) 方法体，可以是表达式和代码块，方法体函数式接口里面方法的实现，如果是代码块，则必须用{}来包裹起来，且需要一个return 返回值，但有个例外，若函数式接口里面方法返回值是void，则无需{}
总体看起来像这样

参考
原文链接： winterbe
译文链接： http://www.importnew.com/10360.html

跟上 Java 8 – 了解 lambda

Java8 lambda表达式10个示例

Java8（5）：使用 Optional 处理 null

Java 8 Optional类深度解析

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