Java Lambda 表达式（又名闭包 (Closure)/ 匿名函数 ) 笔记

根据 JSR 335, Java 终于在 Java 8 中引入了 Lambda 表达式。也称之为闭包或者匿名函数。

JSR 335

所谓的 JSR （Java Specification Requests）全称叫做 Java 规范提案。简单来说就是向 Java 社区提交新的 API 或服务请求的提案。这些提案将作为 Java 社区进行 Java 语言开发的需求，引导着开发的方向。

JSR 335 的提案内容摘要如下：

This JSR will extend the Java Programming Language Specification and the Java Virtual Machine Specification to support the following features:

ambda Expressions

SAM Conversion

Method References

Virtual Extension Methods

也就是如下几点：

支持 lambda 表达式。
支持 SAM conversion 用来向前兼容。
方法引用 Method References
Virtual Extension Methods
在 Java 8 中，以上均已经实现, 以上内容下文均有介绍。

为什么需要 Lambda 表达式?

Lambda 表达式，其实就是代码块。

原来怎么处理

在具体了解 lambda 之前，我们先往后退一步，看看之前我们是如何处理这些代码块的！

例子一

当决定在单独的线程运行某程序时，你这样做的

class Worker implements Runnable {
     public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
           doWork();
     }
     ...
  }

这样执行：

Worker w = new Worker();
new Thread(w).start();

Worker 中包含了你要执行的代码块。

例子二

如果你想实现根据字符串长度大小来排序，而不是默认的字母顺序，你可以自己来实现一个 Comparator 用来 Sort

class LengthComparator implements Comparator<String> {
     public int compare(String first, String second) {
        return Integer.compare(first.length(), second.length());
     }
  }
   
Arrays.sort(strings, new LengthComparator());

####例子三

另外一个例子，我选的是 Android 中的点击事件，同样是 Java:


button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View view) {
        Toast.makeText(MainActivity.this, "Hello World!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
});

###上面代码有什么问题呢？###

它们都太复杂了啊！

上述例子都是在某个类中实现某个接口，然后传递到另外一个方法中作为参数，然后用来执行。

但是本质上，他们要传递的就是接口中那一个方法的实现而已啊！有必要先创建类，再实例化，再传递给调用的位置吗？

因为 Java 是纯面向对象的语言，像其他语言那样随随便便传个方法过来，那可不行，必须要这样。
在其他语言中你可能可以，但是，在Java 中，不可以。

Java 设计人员为了 Java 的简洁跟连贯性，一直拒绝为 Java 添加这种功能。（这也是我喜欢 Java 而不喜欢 Python 的原因啊！！！)

经过多年的努力，开发人员终于找到了符合 Java 编程习惯的 Lambda 表达式！

Lambda 表达式语法(Syntax)

考虑下前面的例子：

Integer.compare(first.length(), second.length())

first 和 second 都是 String 类型，Java 是强类型的语言，必须指定类型:

(String first, String second)
 -> Integer.compare(first.length(), second.length())

看到没有！第一个 Lambda 表达式诞生了！！输入、输出简洁明了！

为什么叫 Lambda 呢，这个很多年以前，有位逻辑学家想要标准化的表示一些可以被计算的数学方程（实际上存在，但是很难被表示出来），他就用 ℷ 来表示。

重新介绍一下 Java 中 Lambda 表达式的格式:

(参数) -> 表达式

多返回值

(String first, String second) -> {
 if (first.length() < second.length()) return -1;
 else if (first.length() > second.length()) return 1;
 else return 0;

}

如果计算的结果并不由一个单一的表达式返回（换言之，返回值存在多种情况），使用“{}”，然后明确指定返回值。

(String first, String second) -> {
     if (first.length() < second.length()) return -1;
     else if (first.length() > second.length()) return 1;
     else return 0;
}

###无参数

如果没有参数，则 “()”中就空着。

() -> { for (int i = 0; i < 1000; i++) doWork(); }

###省略###

Comparator<String> comp
 = (first, second) // Same as (String first, String second)
    -> Integer.compare(first.length(), second.length());

这里，first 和 second 可以被推断出是 String 类型，因为是一个 String 类型的 Comparator。

如果单个参数可以被推断出，你连括号都可以省略：


EventHandler<ActionEvent> listener = event ->
 System.out.println("Thanks for clicking!");
    // Instead of (event) -> or (ActionEvent event) ->

###修饰符

你可以像对待其他方法一样，annotation，或者使用 final 修饰符

(final String name) -> ...
    (@NonNull String name) -> ...

永远不要定义 result 的类型，lambda 表达式总是从上下文中推断出来的：

(String first, String second) -> Integer.compare(first.length(), second.length())

###注意
注意，在 lambda 表达式中，某些分支存在返回值，某些不存在返回值这样的情况是不允许的。
如 (int x) -> {if (x >= 0) return 1; }这样是非法的。

函数式接口 (Functional Interfaces/SAM)

要介绍 Java 中 lambda 表达式的实现，需要知道什么是函数式接口。

什么叫作函数式接口呢 (SAM)？

函数式接口指的是只定义了唯一的抽象方法的接口（除了隐含的 Object 对象的公共方法），因此最开始也就做 SAM 类型的接口（Single Abstract Method）。

Lambda 表达式向前兼容这些接口。

Comparable

举个例子 Array.sort:

Arrays.sort(words,
     (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));

Array.sort() 方法收到一个实现了 Comparable接口的实例。

其实可以把 Lambda 表达式想象成一个方法，而非一个对象，一个可以传入一个接口的方法。

OnClickListener

再举个例子

button.setOnClickListener(event ->
 System.out.println("Thanks for clicking!"));

你看，是不是更易读了呢？

Lambda 表达式能够向前兼容这些 interfaces, 太棒了！那 Lambda 表达式还能干什么呢？

实际上，将函数式接口转变成 lambda 表达式是你在 Java 中唯一能做的事情。

Why ？！！

在其他的语言中，你可以定义一些方便的方法类型，但在 Java 中，你甚至不能将一个 Lambda 表达式赋值给类型为 Object 的变量，因为 Object 变量不是一个 Functional Interface。

Java 的设计者们坚持使用熟悉的 interface 概念而不是为其引入新的方法类型。

(这里我还要为设计者点赞！谨慎的设计，一方面降低了初学者的门槛，一方面方便了高级用户的使用。对比 python2 和 python3，升级的不兼容让很多人一直停留在 python2)

Method References

能不能再简洁一点？有的时候我们所要做的事情不过是调用其他类中方法来处理事件。

button.setOnClickListener(event -> System.out.println(event));

如果这样呢？

button.setOnAction(System.out::println);

表达式 System.out::println 属于一个方法引用（method reference），相当于 lambda 表达式 x -> System.out.println(x)

再举个例子，如果你想对字符串不管大小写进行排序, 就可以这样写！

Arrays.sort(strings, String::compareToIgnoreCase)

如上所见 ::操作符将方法名与实例或者类分隔开。总体来说，又如下的规则:

object::instanceMethod
Class::staticMethod
Class::instanceMethod

值得指出的是， this和 super 关键字可以在其中使用：

 class Greeter {
     public void greet() {
        System.out.println("Hello, world!");
     }
  }

 class ConcurrentGreeter extends Greeter {
 public void greet() {
    Thread t = new Thread(super::greet);
    t.start();
 }
}

构造方法引用 Constructor References

跟上一个差不多，毕竟构造方法也是方法啊！！不过方法名字为 new 。

但是！这个构造方法引用有一个牛逼的地方！

你知道 Array 是不能使用范型的对吧！（什么，你不知道？看看这里 http://stackoverflow.com/ques... 你没有办法创建一个类型为 T 的 Array 。 new T[n] 将会被覆盖为 new Object[n]。

假设我们想要一个包含 buttons 的 Array。Stream interface 可以返回一个 Object array。

Object[] buttons = stream.toArray();

不不不，我们可不想要 Object。Stream 库使用构造方法引用解决了这个问题:

Button[] buttons = stream.toArray(Button[]::new);

变量作用域

注意到我们在题目中写着闭包（closure), 实际上，闭包的定义是: 引用了自由变量的函数。

在之前，如果需要在匿名类的内部引用外部变量，需要将外部变量定义为 final ，现在有了 lambda 表达式，你不必再这么做了。但同样需要保证外部的自由变量不能在 lambda 表达式中被改变。

这是什么意思呢？不需要定义为 final，也不能改？

其实理解起来很简单，Java 8 中，不需要定义为 final ，但你其实可以直接把他当作 final，不要试图修改它就行了。

即便你用内部类，现在也无需定义为 final 了。

参考 StackOverFlow 链接: http://stackoverflow.com/ques...

Default Methods

由于历史原因，像是类似 Collection 这种接口，如果进行添加接口的话，那将会造成之前的代码出错。

Java 想了一个一劳永逸的方法解决这个问题，使用 default 修饰符来提供默认的实现

比如 Collection 接口的源代码:

default void remove() {
     throw new UnsupportedOperationException("remove");
}

当没有 override remove 这个方法是，调用的时候返回 UnsupportedOperationException 错误。

Static Methods in Interfaces

Java 8 中，你可以在接口中添加静态方法了。看起来好像并不符合接口的定义了。

一般用来生成一个简单实现该 interface 的实例。

参考链接：

JSR 335: Lambda Expressions for the JavaTM Programming Language
Java 8 新特性概述
 Lambda Expressions in Java 8

Java Lambda 表达式（又名闭包 (Closure)/ 匿名函数 ) 笔记