Java8 Lamda详解

完整的Java学习的路线图可以参考:我的编程之路--知识管理与知识体系

Lambda&Closures

• Java8 Lambda表达式10个示例

闭包一般指存在自由变量的代码块，它与对象类似，都是用来描述一段代码与其环境的关系。在Java中，Lambda表达式就是闭包。事实上，内部类一直都是闭包，而Java8中为闭包赋予了更吸引人的语法。一个Lambda表达式包括三个部分：

• 一段代码

• 参数

• 自由变量的值，这里的“自由”指的是那些不是参数并且没有在代码中定义的变量。

Lambda表达式本身是构造了一个继承自某个函数式接口的子类，所以可以用父类指针指向它。Java中本质上闭包中是采用的值捕获，即不可以在闭包中使用可变对象。但是它实际上是允许捕获事实上不变量，譬如不可变的ArrayList，只是指针指向不可变罢了。虽然实现用的是值捕获，但效果看起来跟引用捕获一样；就算以后的Java扩展到允许通用的（对可变变量的）引用捕获，也不会跟已有的代码发生不兼容。

Java中最常见的闭包的使用如下所示：

Runnable task = () -> {
    // do something
};

Comparator<String> cmp = (s1, s2) -> {
    return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
};

方法引用

有时候Lambda表达式的代码就只是一个简单的方法调用而已，遇到这种情况，Lambda表达式还可以进一步简化为 方法引用（Method References） 。一共有四种形式的方法引用。

（1）静态方法引用

List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 2, 3);
ints.sort(Integer::compare);

（2）某个特定对象的实例方法

例如前面那个遍历并打印每一个word的例子可以写成这样：

words.forEach(System.out::println);

（3）某个类的实例方法

例如：

words.stream().map(word -> word.length()); // lambda
words.stream().map(String::length); // method reference

（4）构造函数引用

// lambda
words.stream().map(word -> {
    return new StringBuilder(word);
});
// constructor reference
words.stream().map(StringBuilder::new);

Variable Scope(变量作用域)

在Lambda中，变量的作用域与访问操作主要遵循以下规则：

• 本地变量(Local Variable)可以访问但是不可以修改。

• 类成员变量与静态变量可以被读写，即闭包中的this实际指向的是创建该Lambda表达式的方法的this参数。

• 函数式接口的默认方法不可以在Lambda表达式中被访问。

（1）局部变量
lambda表达式的方法体与嵌套代码块有着相同的作用域。因此它也适用同样的命名冲突和屏蔽规则。在lambda表达式中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。

Path first = Paths.get("/usr/bin");
Comparator<String> comp = （first,second) ->
    Integer.compare(first.length(),second.length());
//错误，变量first已经定义了

在一个方法里，你不能有两个同名的局部变量，因此，你也不能在lambda表达式中引入这样的变量。在下一个示例中，lambda表达式有两个自由变量，text和count。数据结构表示lambda表达式必须存储这两个变量的值，即“Hello”和20。我们可以说，这些值已经被lambda表达式捕获了（这是一个技术实现的细节。例如，你可以将一个lambda表达式转换为一个只含一个方法的对象，这样自由变量的值就会被复制到该对象的实例变量中）。

package java8test;

public class T1 {
    public static void main(String[] args) {
        repeatMessage("Hello", 20);
    }
    public static void repeatMessage(String text,int count){
        Runnable r = () -> {
            for(int i = 0; i < count; i++){
                System.out.println(text);
                Thread.yield();
            }
        };
        new Thread(r).start();
    }
}

（2）this

当你在lambda表达式中使用this关键字，你会引用创建该lambda表达式的方法的this参数，以下面的代码为例：

public class Application{
    public void doWork(){
        Runnable runner = () -> {....;System.out.println(this.toString());......};
    }
}

表达式this.toString()会调用Application对象的toString()方法，而不是Runnable实例的toString()方法。在lambda表达式中使用this，与在其他地方使用this没有什么不同。lambda表达式的作用域被嵌套在doWork()方法中，并且无论this位于方法的何处，其意义都是一样的。

（3）引用的变量不可更改

Lambda表达式可以捕获闭合作用域中的变量值。在Java中，为了确保被捕获的值是被良好定义的，需要遵守一个重要的约束。在lambda表达式中，被引用的变量的值不可以被更改。例如，下面这个表达式是不合法的：

public static void repeatMessage(String text,int count){
    Runnable r = () -> {
        while(count > 0){
            count--;        //错误，不能更改已捕获变量的值
            System.out.println(text);
            Thread.yield();
         }
     };
     new Thread(r).start();
}

做出这个约束是有原因的。更改lambda表达式中的变量不是线程安全的。假设有一系列并发的任务，每个线程都会更新一个共享的计数器。

int matches = 0;
for(Path p : files)
    new Thread(() -> {if(p中包含某些属性) matches++;}).start();    //非法更改matches的值

如果这段代码是合法的，那么会引起十分糟糕的结果。自增操作matches++不是原子操作，如果多个线程并发执行该自增操作，天晓得会发生什么。不要指望编译器会捕获所有并发访问错误。不可变的约束只作用在局部变量上，如果matches是一个实例变量或者闭合类的静态变量，那么不会有任何错误被报告出来即使结果同样未定义。同样，改变一个共享对象也是完全合法的，即使这样并不恰当。例如：

List<Path> matches = new ArrayList<>();
for(Path p: files)
//你可以改变matches的值，但是在多线程下是不安全的
    new Thread(() -> {if(p中包含某些属性) matches.add(p);}).start();

注意matches是“有效final”的（一个有效的final变量被初始化后，就永远不会再被赋一个新值的变量）。在我们的示例中，matches总是引用同一个ArrayList对象，但是，这个对象是可变的，因此是线程不安全的 。如果多个线程同时调用add方法，结果将无法预测。