Java8 Lambda表达式（一）——函数式接口

1.什么是lambda?

如果我们想要起一个线程来打印一串字符串，我们之前的写法通常是这样：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
executorService.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello world!");
    }
});
executorService.shutdown();

使用lambda表达式后，可以改写为这个样：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
executorService.execute(() -> System.out.println("hello world!"));
executorService.shutdown();

我们可以看到使用lambda表达式后，代码变得更加简洁，这里的"() -> System.out.println("hello word!")"其实就相当于Runnable接口的匿名实现，你会发现Runnable的抽象方法run()的签名与() -> System.out.println("hello word!")的签名是一致的（lambda表达式的签名下面会讲到）。简而言之，可以把Lambda表达式理解为简洁地表示可传递的匿名函数的一种方式，它没有名称，但它有参数列表、函数主体、返回类型，可能还有一个可以抛出的异常列表。

lambda表达式由三部分构成：参数列表、->(分割符)、主体，基本语法如下：
(parameters) -> expression 或者 (parameters) -> { statements; }

• 参数列表：多个参数用逗号隔开，类型可以省略不写，要保证与函数式接口抽象方法的参数列表一致，如果只有一个参数"()"可以省略；
• 箭头（->）: 用于分割参数列表和主体；
• 主体：可以直接是表达式，有多条语句要用花括号括起来，如果lambda需要返回一个值，那么返回值即是expression本身所表示的值，如有使用的“{}”，需要用return关键字返回具体值。

Lambda的类型是从使用Lambda的上下文推断出来的，上下文中Lambda表达式所需要代表的类型称为目标类型，如上示例中“() -> System.out.println("hello world!")” 代表的是Runnable类型的实例，所以相同的lambda表达式在不同的上下文中可能代表不同类型的函数式接口

2.函数式接口

假设上面的示例中，如果Runnable接口有两个抽象方法run()和run2()，那么lambda表达式该怎么表示呢，相当于重写了哪个方法呢？这种情况是不能使用lambda表达式的，只有在使用了函数式接口的地方才能使用lambda表达式，所以这里要说一下函数式接口的定义。所谓函数式接口，即：只有一个抽象方法的接口。 Java8已经为我们提供了一些常用的函数式接口，如下表：

函数式接口	函数描述符	原始类型特化
Predicate<T>	T->boolean	IntPredicate,LongPredicate, DoublePredicate
Consumer<T>	T->void	IntConsumer,LongConsumer, DoubleConsumer
Function<T,R>	T->R	IntFunction<R>, IntToDoubleFunction, IntToLongFunction, LongFunction<R>, LongToDoubleFunction, LongToIntFunction, DoubleFunction<R>, ToIntFunction<T>, ToDoubleFunction<T>, ToLongFunction<T>
Supplier<T>	()->T	BooleanSupplier,IntSupplier, LongSupplier, DoubleSupplier
UnaryOperator<T>	T->T	IntUnaryOperator, LongUnaryOperator, DoubleUnaryOperator
BinaryOperator<T>	(T,T)->T	IntBinaryOperator, LongBinaryOperator, DoubleBinaryOperator
BiPredicate<L,R>	(L,R)->boolean
BiConsumer<T,U>	(T,U)->void	ObjIntConsumer<T>, ObjLongConsumer<T>, ObjDoubleConsumer<T>
BiFunction<T,U,R>	(T,U)->R	ToIntBiFunction<T,U>, ToLongBiFunction<T,U>, ToDoubleBiFunction<T,U>

函数式接口的抽象方法的签名基本上就是Lambda表达式的签名，我们将这种抽象方法叫作函数描述符，比如T->boolean表示传入一个T类型的参数并返回boolean类型的值。

原始类型特化是在某个函数是接口上，把输入或输出参数特化为原始类型，这样就避免了拆装箱操作，以提高性能。例如IntPredicate把输入参数特化为int类型，ToLongFunction把返回值特化为long类型。

查看上表函数式接口的源码，会发现它们都有一个@FunctionalInterface注解，这是Java8提供的用来表示接口是否为函数式接口，但它不是必须的，只要接口只包含一个抽象方法就是函数式接口，只是如果接口上加上了@FunctionalInterface注解，那么往接口中添加其他抽象方法时编译就会报错，起到一个限定作用；

特殊的void兼容规则
如果一个Lambda的主体是一个语句表达式(expression)，它就和一个返回void的函数描述符兼容（当然需要参数列表一致）。例如，以下两行都是合法的，尽管List的add方法返回了一个boolean，而不是Consumer上下文（T -> void）所要求的void：
// Predicate返回了一个boolean
Predicate<String> p = s -> list.add(s);
// Consumer返回了一个void
Consumer<String> b = s -> list.add(s);

3.lambda使用局部变量的限制

lambda可以没有限制的在主体中引用实例变量和静态变量，但是引用的局部变量必须声明为final或者事实上是final。因为实例变量存储在堆中，而局部变量保存在栈上。如果Lambda直接访问局部变量，而且Lambda是在另一个线程中使用的，当使用Lambda的线程时，可能会在分配该局部变量的线程将这个变量收回之后去访问该变量。因此，Java在访问局部变量时，实际上是在访问它的副本，而不是访问原始变量，如果局部变量仅仅赋值一次那么副本和原始变量就没有什么区别了——因此就有了这个限制，要保证副本和原始值保持一致。
<br/>例如下面的代码，如果把 "//name = "jack";" 注释去掉，就会报错

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
String name = "tome";
executorService.execute(() -> System.out.println("hello " + name));
//name = "jack";
executorService.shutdown();