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乐字节Java8核心特性实战之Lambda表达式

jiezi

Java8 引入 Lambda 表达式，允许开发者将函数当成参数传递给某个方法，或者把代码本身当作数据进行处理。使用 Lambda 表达式，使得应用变得简洁而紧凑。很多语言（Groovy、Scala 等）从设计之初就支持 Lambda 表达式。但是 java 中使用的是 匿名内部类代替。最后借助强大的社区力量，找了一个折中的 Lambda 实现方案，可以实现简洁而紧凑的语言结构。

一、匿名内部类到 Lambda 的演化

匿名内部类，即一个没有名字的，存在于一个类或方法内部的类。当我们需要用某个类且只需要用一次，创建和使用和二为一时，我们可以选择匿名内部类，省掉我们定义类的步骤。

匿名内部类会隐士的继承一个类或实现一个接口，或者说匿名内部类是一个继承了该类或者实现了该接口的子类匿名对象。下面看一个匿名内部类的例子

package com.java8;
/*
    定义和使用匿名内部类
 */
public class NoNameClass {public static void main(String[] args) {Model m = new Model(){
            @Override
            public void func() {System.out.println("方法的实现");
            }
        };
        m.func();}
}
// 需要被实现的接口
interface Model{void func();
}

等价的 Lambda 代码

package com.java8;
/*
    定义和使用 Lambda 简化代码
 */
public class NoNameClass {public static void main(String[] args) {Model m = new Model(){()->{System.out.println("方法的实现");
        }};
        m.func();}
}

可以看出使用 Lambda 表达式替代了匿名内部类代码，使得代码更加简化、紧凑。

1、语法

(parameters) -> expression  或  (parameters) ->{statements;}
  • 可选类型声明
    不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
  • 可选的参数圆括号
    一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
  • 可选的大括号
    如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
  • 可选的返回关键字
    如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指明表达式返回了一个数值

2、Lambda 表达式示例

二、Lambda 使用形式

使用 Lambda 时，实现方法可以有参数，也可以有返回值，如果没指定参数类型，则由编译器自行推断得出。

1、无参带返回值

生成 [1,10] 之间的任意整数

interface Model2{int func();
}
Model2 md2 = () -> {return (int)(Math.random()*10+1)};

Lambda 的改写需要有对应的抽象方法，当没有参数时需要使用 () 占位，当表达式只有一行代码时，可以省略 return 和{}

以上的 Lambda 等价于：

Model2 md2 = () -> (int)(Math.random()*10+1);

2、带参带返回值

返回一个对数字描述的字符串。

interface Model3{String func(int a);
}
Model3 md3 = (int a) -> {return "This is a number" + a;};

形参写在 () 内即可，参数的类型可以省略，此时将由编译器自行推断得出，同时还可以省略()

以上的 Lambda 等价于：

md3 =  a -> "This is a number" + a;

省略了参数类型，小括号，同时连带实现体的括号和 return 一并省去。

3、带多个参数

根据输入的运算符计算两个数的运算，并返回结果

interface Model4{String func(int a, int b, String oper);
}
 Model4 md4 = (a, b, s) -> {
      String res = "";
      if("+".equals(s)){res = ( a+b) + "";
      }else if("-".equals(s)){res = ( a-b) + "";
      }else if("*".equals(s)){res = ( a*b) + "";
      }else if("/".equals(s)){res = ( a/b) + ""; // 暂不考虑除 0 的情况
      }else{res =  "操作有失误";}
      return res;
 };
 System.out.println(md4.func(1,1,"+"));

以上例子为多个参数的 Lambda 表达式，其中省略掉了每一个参数的类型，编译器自动推断。多条语句时实现体的 {} 不能省。

三、Lambda 作为参数

在 Java8 之前，接口可以作为方法参数传入，执行时必须提供接口实现类的实例。从 java8 开始，Lambda 可以作为接口方法实现，当作参数传入，无论从形式上还是实际上都省去了对象的创建。使代码更加的紧凑简单高效。

1、定义接口

在接口中，必须有且仅有一个抽象方法，以确定 Lambda 模板

// 无参无返回值的方法
interface LambdaInterface1{void printString();
}
// 带参无返回值的方法
interface  LambdaInterface2{void printString(String str);
}

2、定义方法接收参数

在某方法中需要使用接口作为参数

  // 无参
  public static void testLambda(LambdaInterface1 lam1){lam1.printString();
  }
  // 带参
  public static void testLambda2(String s,LambdaInterface2 lam2){lam2.printString(s);
  }

3、Lambda 表达式作为参数传入

// 无参 Lambda 作为参数
testLambda(()->{System.out.println("可以简单，可以复杂");
});
// 带参 Lambda 作为参数
testLambdaParam("hello",(a)->{System.out.println(a);
});

四、Lambda 中使用变量

在 Lambda 中可以定义自己的局部变量，也可以使用外层方法的局部变量，还可以使用属性。这一点也不难理解，既然是一个方法的实现，只写了一个代码块，那么使用本身所属方法的局部变量和类的属性也并不过分。

public static void main(String[] args) {List<String> strs = new ArrayList<String>(){
        {add("aaa");
            add("bbb");
            add("ccc");
        }
    };
    int j = 1;
    strs.forEach((str)->{
        int i = 0;
        System.out.println(str + "" + i +"  " + j);
    });
}

五、Lambda 类型推断

1、类型检查

Lambda 的类型是从使用 Lambda 的上下文推断出来的。Lambda 表达式的参数与函数式接口内方法的参数，返回值类型相互对应。Lambda 表达式需要的类型，或者说 Lambda 实现的那个函数式接口称之为目标类型。

2、类型推断

利用目标类型来检查一个 Lambda 是否可以用于某个特定的上下文，推断 Lambda 参数的类型。

六、Lambda 表达式实战

热销商品排序

排序对于久经开发的你来说可能并不陌生，假如原来你做过电商项目，相信对于电商场景下的商品记录排序操作很有感情，下面我们使用 Lambda 来看看热销商品排序的操作。

测试数据这里以手机测试数据为例

/**
* 实际开发数据通常从数据库获取
* 这里使用测试数据
*/
Goods g01=new Goods(1,"小米 9",1789,200, BigDecimal.valueOf(2500));
Goods g02=new Goods(2,"华为 Mate20",5000,3000, BigDecimal.valueOf(7000));
Goods g03=new Goods(3,"OPPO R17",2000,2827, BigDecimal.valueOf(1500));
Goods g04=new Goods(4,"魅族 Note9",2000,1600, BigDecimal.valueOf(1600));
Goods g05=new Goods(5,"一加 6T",8000,5000, BigDecimal.valueOf(3500));
List<Goods> goods= Arrays.asList(g01,g02,g03,g04,g05);
  • Collections.sort 静态方法实现排序

    Collections.sort(goods,(g1,g2)->g1.getSale()-g2.getSale());

  • List.sort 默认方法实现集合排序

// 使用 Lambda 对商品记录按销量进行排序
goods.sort((g1,g2)->g1.getSale()-g2.getSale());
  • Stream.sorted 方法实现元素排序

    // 多个条件排序情况 Lambda 配置 Stream 销量 + 价格排序 销量相等时按照价格排序
    goods =goods.stream().sorted((g1,g2)->g1.getSale()-g2.getSale())
    .sorted((g1,g2)->g1.getPrice().compareTo(g2.getPrice()))
    .collect(Collectors.toList());

日志输出优化

       对于项目开发日志打印是一项不可获取的模块，无论实在开发阶段还是项目部署上线后，日志信息的输出对于开发人员来以及运维人员来说都是一项重要的参考指标。

日志输出场景这里以用户模块 UserService 为例，以下为优化前的日志输出代码:

public String login(String userName, String userPwd) {logger.info("UserService 接收到参数 -->" + userName + "," + userPwd);
    /**
     * 登录逻辑省略
     */
    return "login";
}

日志级别设置到 debug, 在开发阶段方便查看后端接收到的参数信息。仔细分析这里的日志代码，可以看到当日志级别设置为 info 时 debug 日志不应该执行输出操作，同时这里调用 debug 方法时，对于传入的字符串参数需要作对应的拼接操作，才会传入过来。当访问的情况在商城项目做活动情况下 这里的情况有可能会变得很糟糕: 所有的 debug 信息全部输出 同时会有大量字符串拼接操作，会影响整个应用程序的执行性能。

日志输出场景这里以用户模块 UserService 为例，日志输出代码优化

  • 输出日志前判断日志输出级别

  • 借助 Lambda 延迟日志内容输出

    /**

    • 添加 info 方法
    • 判断日志打印级别
    • 当条件成立时 输出日志信息
    • @param logger
    • @param message
 */
public   void info(Log logger, Supplier<String> message){if(logger.isInfoEnabled()){logger.info(message.get());
    }
}

public String login(String userName, String userPwd) {//logger.info("UserService 接收到参数 -->" + userName + "," + userPwd);
    // 延迟 Lambda 表达式执行  只有确定
    info(logger,()->"UserService 接收到参数 -->" + userName + "," + userPwd);
    return "login";
}

Lambda 优势与使用场景

Lambda 表达式的引入取代了匿名内部类，使得代码变得简洁、紧凑，同时 Lambda 的惰性特点，在开发时能够提高应用程序的执行性能。

对于 Lambda 的应用场景，从代码结构来说通常是结合函数式接口来使用，使得开发是面向函数来进行编程，也是 Java8 引入的一种新的思想 - 函数式编程(后续会介绍)。同时还会结合前面讲到的接口默认方法提现到应用开发中。

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