数据结构—–Lambda表达式

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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

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！"); } }; } } 

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。

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

4.1 Collection接口

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+" "); } }); } 

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

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); } 

 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：

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); } }); } 

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)); } 

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。